泡沫轻质流态填料现场浇筑施工检测装置及自调节方法与流程

本发明涉及泡沫轻质流态填料检测及调节，具体涉及一种泡沫轻质流态填料现场浇筑施工检测装置及自调节方法。

背景技术：

1、泡沫轻质流态填料是一种由水泥基、小粒径骨料及其内部孔泡所组成的新型轻质材料。目前现场施工常用的发泡方式主要有预制泡混合法与混合搅拌法，但由于其拌合状态下为两相混合物，常出现拌合不均匀、拌合效果差等现象，导致泡沫轻质流态填料成型后工作状态差、服役时间短等诸多问题发生。且针对大体积泡沫轻质流态填料的现场浇筑，由于在拌合状态下气相与固相密度差异较大，在浮力及重力共同作用下内部孔泡向上运动直至逸散，直接限制了大体积泡沫轻质流态填料现场浇筑施工的高度，目前每层泡沫轻质流态填料施工高度约为60cm，使施工效率大大降低。在现场施工状态下，泡沫轻质流态填料均是采用集中拌合，再集中泵送至需浇筑位置，而在浇筑完毕后，孔泡分布是否均匀、孔泡数量是否充足等诸多状态尚不清楚，亦无调控措施。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种泡沫轻质流态填料现场浇筑施工检测装置及自调节方法，以解决现有泡沫轻质流态填料的施工过程中无法检测孔泡分布是否均匀、孔泡数量是否充足，限制了泡沫轻质流态填料现场浇筑施工的高度，使施工效率大大降低的问题。

2、本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

3、一种泡沫轻质流态填料现场浇筑施工检测装置，包括：

4、超声波发射器、超声波接收器、中控处理系统、储泡器以及补气装置；

5、储泡器用于伸入到泡沫轻质流态填料内，其底端设有出料口；超声波发射器从储泡器的顶端伸入到储泡器的内部；超声波接收器套设在储泡器的顶部外侧并位于泡沫轻质流态填料的表面；补气装置与储泡器的内腔连通；中控处理系统分别与超声波发射器、超声波接收器和补气装置电性连接；

6、中控处理系统通过接收超声波接收器传输的多个超声波信号判断泡沫轻质流态填料的均匀性，根据均匀性控制超声波发射器对泡沫轻质流态填料内部气泡进行超声分散，并且根据预测密度控制补气装置向泡沫轻质流态填料内部补充气泡。

7、进一步地，上述超声波发射器包括从上到下依次连接的超声振检变频换能驱动器、自适应超声振冲换能驱动器、振动增幅杆以及检验分散波放射头；超声振检变频换能驱动器与中控处理系统电性连接，振动增幅杆与储泡器的顶端连接，检验分散波放射头悬吊设置在储泡器的内部，用于发射超声波。

8、进一步地，上述超声波接收器包括超声接收板和多个设置在超声接收板上的超声压电传感器；超声接收板套设在储泡器的顶部外侧并位于泡沫轻质流态填料的表面，超声接收板与储泡器之间的连接处设有可伸缩硅胶套；超声压电传感器与中控处理系统电性连接。

9、进一步地，上述补气装置包括泡沫拌合器、与泡沫拌合器连通的泵、与泵连通的气泡传输管、以及设置在气泡传输管上的节流阀；气泡传输管与储泡器连通，泵和节流阀分别与中控处理系统电性连接。

10、一种基于上述泡沫轻质流态填料现场浇筑施工检测装置的自调节方法，包括以下步骤：

11、s1：超声波发射器发射超声波，超声波穿过泡沫轻质流态填料后由超声波接收器接收，获得多个超声信号；

12、s2：超声波接收器将多个超声信号转化为对应的电信号，并传输至中控处理系统；

13、s3：中控处理系统通过卷积神经网络模型对泡沫轻质流态填料进行均匀性判定：

14、若判定为不均匀，则执行步骤s4；

15、若判定为均匀，则执行步骤s5；

16、s4：通过中控处理系统控制超声波发射器发射超声波，对泡沫轻质流态填料内部气泡进行超声分散，之后返回执行步骤s1；

17、s5：中控处理系统通过机器学习模型对泡沫轻质流态填料密度进行预测；

18、s6：比较预测密度与目标密度，判定气泡是否充足：

19、若判定为不充足，则执行步骤s7；

20、若判定为充足，则结束自调节过程；

21、s7：中控处理系统控制补气装置向泡沫轻质流态填料补充气泡，之后返回执行步骤s1。

22、进一步地，上述步骤s1中，超声波发射器发射超声波的具体过程为：超声振检变频换能驱动器将将低频率电源转换为高频率电源，并作用于自适应超声振冲换能驱动器上，振动增幅杆接收自适应超声振冲换能驱动器传输的高频声能，将高频声能集中进行聚能，检验分散波放射头接收聚能后的超声能量，并振动发射超声波；

23、步骤s2中，所有超声压电传感器分别接收超声波信号，并分别将超声波信号转化为电信号；

24、步骤s6中，若判定为不充足，计算出所需加气体积；

25、步骤s7中，中控处理系统通过所需加气体积控制泵和节流阀向储泡器加入气泡，气泡从储泡器底部的出料口向泡沫轻质流态填料补充气泡。

26、进一步地，上述步骤s3中，根据第i段超声波到达超声压电传感器的额外时间延迟与第i段超声波额外时间延迟范围进行比对，对均匀性进行判定：

27、若第i段超声波到达超声压电传感器的额外时间延迟未在第i段超声波额外时间延迟范围内，则判定为不均匀；

28、若第i段超声波到达超声压电传感器的额外时间延迟在第i段超声波额外时间延迟范围内，则判定为均匀。

29、进一步地，上述第i段超声波到达超声压电传感器的额外时间延迟为：

30、；

31、第i段超声波额外时间延迟范围为：

32、；

33、；

34、其中：为第i段超声波到达超声压电传感器的额外时间延迟；为实际时间段；为超声波发射器的超声发射位置和超声压电传感器的超声接收位置之间的直线距离；为超声波传播速度；为第i段超声波额外时间延迟的最小值；为第i段超声波额外时间延迟的最大值；为第i段超声波卷积神经网络输出的平均额外时间延迟；为第i个超声波卷积神经网络输出的额外时间延迟的标准差；为标准差的倍数。

35、进一步地，上述步骤s4中，通过超声波对泡沫轻质流态填料内部气泡进行超声分散的超声分散影响体积计算过程为：

36、；

37、其中：为泡沫轻质流态填料空化阈值；为泡沫轻质流态填料中的静压强；为泡沫轻质流态填料表面张力系数；为空化核半径；

38、；

39、其中：为超声振检变频换能驱动器法向形心轴上的声压；为超声振检变频换能驱动器表面声压的幅值；，为波数，为波长；表示超声振检波最远端距离超声振检变频换能驱动器法向形心轴上的距离；表示超声振检变频换能驱动器的半宽；

40、；

41、其中：为泡沫轻质流态填料声强；为泡沫轻质流态填料密度；为超声波纵波波速；

42、当时，超声分散影响体积为：

43、；

44、其中，为超声分散仪影响体积；为超声波发射器的超声发射位置与泡沫轻质流态填料表面的距离。

45、进一步地，上述步骤s5中，机器学习模型为：

46、；

47、其中：为预测密度；，，，为泡沫轻质流态填料密度影响因素；，，，为模型参数；为误差项；

48、步骤s6中，所需加气体积为：

49、；

50、其中：为加气体积；为预测密度；为目标密度。

51、本发明具有以下有益效果：

52、（1）本发明通过超声波对在现场浇筑的泡沫轻质流态填料进行评估，判定泡沫轻质流态填料的均匀性和密度，并能根据均匀性和密度的判定结果来对泡沫轻质流态填料进行超声分散以及加气操作，有效确保泡沫轻质流态填料的施工质量，从而可以增加泡沫轻质流态填料单次施工的高度，大大提高施工效率，节约了工程成本及施工时间，特别适用大体积大高差泡沫轻质流态填料的现场浇筑施工。

53、（2）本发明的检测装置在泡沫轻质流态填料现场浇筑施工时对泡沫轻质流态填料进行检测及调节，检测方便、快捷，不需要采用切割样品等方式进行施工质量检测，确保了施工质量，提高了施工效率。

54、（3）本发明利用内置模型中的神经网络完善了均匀性判定区间，使得泡沫轻质流态填料内部情况更加直观，内部均匀性判定更加准确。

55、（4）本发明利用超声分散技术，通过发射超声分散波，对一定范围内的泡沫轻质流态填料内部气泡进行冲击分散，有效解决了大体积大高差泡沫轻质流态填料内部气泡的向上运动而导致的气泡分布不均问题，提高了泡沫轻质流态填料固化后的工程寿命和材料强度。

56、（5）本发明利用内置的机器学习模型，基于预测的泡沫轻质流态填料密度对大体积泡沫轻质流态填料进行加气，有效解决了大体积大高差泡沫轻质流态填料内部气泡的向上运动直至逸散而导致的气泡不足问题，保证了泡沫轻质流态填料密度达到目标密度值，确保泡沫轻质流态填料的施工质量。