基于含水率在線檢測的混凝土配比控制分析

福建省建筑科學研究院有限公司，福建 福州 350025

0 引言

混凝土配比控制是指通過綜合考慮各類影響因素，來協調好混凝土中組成材料之間比例關系的操作，在此過程中，含水率作為確定混凝土配比的重要依據，工作者應當深入研究基于含水率在線檢測的混凝土配比控制工作，提高混凝土質量，為土木工程的順利施工打下良好的基礎。

1 混凝土配比控制中檢測工作分析

1.1 近紅外法檢測含水率

在近紅外檢測操作中，工作者利用水分對特定波長紅外光強烈吸收的特點，通過觀測在特定波長紅外光照射下，光強的衰減狀態以及砂石反射或投射的能量，來確定含水率，實現含水率的在線檢測工作。該方式具有精確、迅速、無損的優勢，并且檢測中所需的紅外線光不會對人體造成危害。在混凝土配比控制方面，工作者通常會借助近紅外水分儀來進行基于近紅外法的含水率檢測，由于該儀器能夠借助光纖技術實現遠距離的測量，因此可以適應攪拌機、螺旋輸送機、管道、儲料倉等多種工況下含水率測量工作，極大地提高了混凝土配比控制工作的水平。

1.2 微波法檢測含水率

在混凝土配合比控制操作中，微波水分儀作為一種基于ARM 平臺的全自動在線檢測系統，其運行自動化水平極高，能夠精確的分析出微波穿越混凝土物料之后的強度、速度變化情況，并將檢測結果直接呈現在液晶屏界面上。此外，檢測操作所采用的微波強度較低，儀器下部天線發射的微波功率小于10mW，并在距儀器1m 外，就已經無法檢測出微波存在，因此不會對人體造成危害，深入優化了混凝土配比控制工作的效果。

2 混凝土配比控制中計算操作分析

2.1 含水率計算

在計算中，工作者要將檢測出的各點位含水率數值看做各自獨立的隨機變量，并采用抽樣估計法，來構建出采樣數量方程，得出需要檢測的點位數量，然后再進行具體的測量操作，得出各點位的具體含水率數值之后，去掉異常值，取算術平均值為最終含水率測量值。此外，還要在計算中加入補償值，降低計算誤差，提高混凝土配比控制工作的準確度。

2.2 配比計算

在配比計算中，工作者需要以含水率為基礎，來構建混凝土拌和用水以及骨料的自動配比數學模型，來計算出混凝土中各項材料之間的具體比例，實現混凝土配比控制工作。在混凝土配比計算中，工作者需要先列出骨料用量等于配方混凝土基準骨料用量乘以1 加含水率的百分比的方程式，然后再列出用水量等于配方混凝土基準用水量減去基準骨料用量與含水率百分比的乘積的方程式，從而構建出配比控制模型，然后通過計算可以得出實際配比，完成配比控制工作。

3 混凝土配比控制與砂石特質相關性分析

3.1 砂石特性中對含水率產生影響的因素

在混凝土配比控制中，泥中的水分難以通過相關的儀器進行定量測量，因此在實際的含水率檢測工作中，含泥量是造成配比控制工作誤差的重要因素，工作者需要通過定性的測量和計算，來制定補償方案，保障含水率檢測的準確性，增強混凝土配比控制工作的效果。

3.2 影響補償值的確定方式

為了降低砂石本身特質對含水率測定結果準確性的影響，工作者要采用離線烘干法，來進行含水率計算補償，保障混凝土配比控制的效果，在此過程中，工作者需要基于烘干法的含水率測量結果作為標準值，來得出在無補償情況下，含水量計算值與標準值的誤差。經過分析，工作者可以得出砂石特質對含水率的影響接近于一個固定值，因此可以根據不同類型砂石顯示出的特質，將該固定值設置為不同的常數，然后構建出帶有補償值的含水率計算公式，為后續混凝土配比計算提供依據。

4 混凝土配比控制與溫度相關性分析

4.1 溫度與含水率相關性特點

在混凝土配比控制工作的研究中，工作者通過將含水率已知的砂石進行在線檢測，并記錄下環境溫度以及儀器反射參數，然后繪制成統計圖，可以發現含水率的測量值與環境溫度之間存在相關性。以微波檢測法為例，工作者要在測量過程中記錄下傳感器的微波反射值和環境溫度數據，之后將兩項數據采用MATLAB 進行條樣函數內插，構建出一個微波反射值、溫度、含水率之間的曲面圖，從此可以得出微波反射值與含水量具有相關性，然后工作者還要分別繪制出含水率與溫度、含水率與反射值的散點圖，通過觀察這兩個散點圖可以得出含水量與溫度呈低度負相關的相關性特點。

4.2 相關性方程計算方式

為了保證混凝土配比控制工作的準確性，工作者需要構建出含水量與溫度之間相關性方程式，并將其加入到后期配比控制工作中應用的數學模型中，來完善控制工作體系，提升土木工程建設水平。在相關性方程的構建計算上，工作者需要通過溫度、含水率、反射參數組建出一個二元線性回歸方程，然后根據最小二乘法確定方程組，計算出各項系數，從而得出能夠體現出溫度與測量值相關性的方程式，最后將其納入后續的混凝土配比計算中，可以有效提升控制工作的準確度水平，保障土木工程施工的順利進行［1］。

5 混凝土配比控制工作在工程中的應用分析

5.1 在優化混凝土制備系統結構中的應用

在土木工程中，工作者可以基于含水率的在線檢測，構建出一系列的混凝土配比控制模型，并將該模型融入到混凝土制備系統構建中，來提高混凝土制備工作的效率和準確性。在混凝土制備系統結構中，工作者通過基于含水率在線檢測的混凝土配比控制工作能夠實時計算出用水量和骨料用量，從而準確的控制系統結構中水泵閥門、骨料倉門的開度。此外，還可通過將含水量計算模型、混凝土配比模型、材料配方管理集成構建出PLC，即執行驅動和數據采集模塊，并組建出自動化的混凝土配比控制系統，優化系統工作效果［2］。

5.2 在增強混凝土質量中的應用

在含水率在線檢測系統運行以來，其精度能夠被有效的控制在+0.3%左右，保障了混凝土配比控制工作的準確性，使得工作者制備出的混凝土在強度、穩定性等方面能夠達到預期的效果，增強了混凝土的質量，推動了土木工程建設工作的發展。此外，隨著含水率在線檢測系統與混凝土制備系統的不斷融合發展，工作者實現了生產中用水量的自動調節，在提升混凝土生產自動化水平的同時，縮小了坍落度的波動范圍，保證了產品出廠質量的穩定性［3］。

6 結論

綜上所述，基于含水率在線檢測的混凝土配比控制工作能夠保障土木工程的順利施工。在土木工程施工中，工作者通過檢測含水率能夠提升控制工作水平、優化控制工作的準確度、降低砂石特質對含水率計算的影響、減少溫度因素的影響、提高工程建設效果，從而增強工程施工質量，推動建筑行業的發展。