一种混凝土振捣质量控制方法技术领域
本发明涉及混凝土浇筑施工领域，特别是一种混凝土振捣质量控制方法。
背景技术
近年来，随着水利事业的发展，混凝土大坝不断地在突破新的高度，这对混凝土大
坝施工技术和混凝土浇筑质量提出了新的更高要求。密实性是混凝土质量的重要评判指标
之一，混凝土浇筑时，经过充分振捣的拌合物组分液化促使内部滞留空气排逸使集料颗粒
之间结合更紧密，从而达到密实、坚固、耐久的效果。因此，保证混凝土振捣质量是混凝土浇
筑的关键环节。
振捣过程中常出现过振、欠振和漏振等现象，严重过振会使混凝土产生离析，欠振
和漏振都会使混凝土内部不密实，甚至出现蜂窝和孔洞。过振和欠振是属于混凝土振捣过
程的控制问题，而漏振则是振捣过程的路径问题。为避免上述不利影响的发生，我们需要对
混凝土的振捣状态进行实时判定，需要更加科学的手段来设置振捣参照指标，给现场施工
提供强有力地依据，提高混凝土振捣质量和现场施工效率。
目前，专家学者已经通过确定振捣时间和监测振捣路径的方法来对混凝土的振捣
质量进行评判。实时监测振捣棒的振捣路径，根据振捣棒的影响半径，可以较好的获得振捣
过的和未振捣的区域，避免漏振；对于欠振和过振的问题，通常是将现场采集的实际振捣时
间与系统中预设的参考振捣时间对比，从而完成对振捣质量的评判。但是，振捣时间只能作
为振捣密实性的一个间接指标，其结果误差较大、不能直观的反应出混凝土的密实度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种混凝土振捣质量控制方法，通过监测混凝
土振捣过程中的混凝土动态作用力，对混凝土振捣密实度进行实时分析判断，从而更好的
保证混凝土振捣施工的质量。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种混凝土振捣质量控制方
法，其特征是包括以下步骤：
1）根据振捣棒的影响半径确定振捣棒或振捣棒组的影响范围参数，确定振捣棒型号；
2）在振捣棒影响范围内设置压力传感器，压力传感器与单片机、信号发射模块串联形
成数据采集发射系统，信号接收模块与计算机串联形成数据处理系统；
3）进行数据采集，将压力传感器采集到的信号通过信号发射模块传输至信号接收模块
上，然后通过计算机进行分析计算，判断出最优密实状态；
4）通过分析计算结果，对振捣作业进行预警和控制。
优选的方案中，所述的压力传感器采用陶瓷电容式压力传感器。
优选的方案中，所述的步骤2）还包括以下步骤：
2.1）在振捣棒顶梁的侧边上固定设置一根L形支杆，L形支杆一端与振捣棒连接，另一
端竖直向下并设置传感器；
2.2）将振捣棒插入至混凝土中有效深度，并保证传感器不接触下层混凝土；
2.3）将传感器与信号发射模块连接，并在传感器与信号发射模块之间设置单片机；
2.4）信号发射模块与信号接收模块之间无线连接，然后将信号接收模块与计算机连
接。
优选的方案中，所述的L形支杆设有传感器的一段与振捣棒之间间隔至少10cm，且
传感器始终处于振捣棒的影响范围内。
优选的方案中，所述的单片机和信号发射模块设置在振捣机械的驾驶室内。
优选的方案中，所述的步骤3）还包括以下步骤：
3.1）传感器每隔一定时间进行一次当前混凝土压力数据采集，并将采集到的数据传输
至单片机，单片机对数据进行处理，处理后的数据经信号发射模块输出；
3.2）信号接收模块接收到信号发射模块输出的信号后，将信号经A/D转换后输入计算
机中；
3.3）对数据进行筛选，将振捣开始前和振捣结束后的数据淘汰；
3.4）根据所采集到的数据将绘制时间-作用力（T-F）曲线图；
3.5）根据曲线图的曲线变化判断混凝土实时密实度。
本发明所提供的一种混凝土振捣质量控制方法，通过采用上述结构，具有以下有
益效果：
（1）面对混凝土振捣中过振和欠振的问题，以混凝土动态作用力这一参数为依据，通过
陶瓷电容式压力传感器实测压力值，能将混凝土的密实度和均匀度直观准确反映出来；
（2）数据直观、操作简便、适用范围广，能够实现自动化的数据检测以及对密实度的反
馈，方便现场施工人员对混凝土振捣质量进行实时监测和控制。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
图1为本发明的信号传输系统的方框示意图。
图2为本发明的时间-作用力（T-F）曲线图。
图3为本发明的混凝土逐渐密实阶段的结构示意图。
图4为本发明的混凝土密实稳定阶段的结构示意图。
图5为本发明的混凝土过度振捣阶段的结构示意图。
图中：振捣棒1，传感器2，L形支杆3。
具体实施方式
本发明所述的混凝土振捣质量控制方法基于混凝土动态作用力监测，首先在振捣
棒上布置陶瓷电容式压力传感器，当振捣器插入混凝土开始振捣时，传感器开始采集数据，
并每隔一定时间向服务端发送振捣监控数据。将采集得到的数据分析处理后实时生成振捣
时间-混凝土作用力（T-F）曲线（如附图2），该曲线大致分为三个阶段：逐步密实阶段、密实
稳定阶段以及过度振捣阶段。
以图2为例：逐步密实阶段表现为振捣开始后的短时间内，随振捣时间的延长其密
实度显著增加，在坐标系中反应为一条上升曲线；
密实稳定阶段表现为，当振捣时间达到t1直至t2时，作用力不再随振捣时间的延长而
明显增加，逐渐趋于平稳，即混凝土达到最优密实状态；
过度振捣阶段表现为，当振捣时间超过t2时，随着振捣时间继续延长，混凝土粗骨料下
层，使下层混凝土比重增大，其作用力又随之增大，此时则发生过振。
上述每个阶段对应不同的振捣密实状态，通过曲线的走势判断此时的振捣密实状
态，实时对振捣作业进行预警，预警信号反馈到现场施工人员后既对振捣作业进行控制。
实施例1：
混凝土振捣质量控制方法的具体步骤如下：
1）确定振捣棒型号，通过试验确定该型号振捣棒的影响半径，根据振捣棒的影响半径
确定振捣棒或振捣棒组的影响范围等参数；
本例中的参数应包括振捣机械型号，通过实验确定该型号振捣棒的影响半径R，因此每
个振捣棒的平面影响范围为一个以振捣棒为中心以R为半径的圆。对于振捣棒组，则振捣器
的影响范围为若干振捣棒影响范围的叠加；
2）在振捣器影响范围内布置陶瓷电容式压力传感器，把传感器与单片机、发射模块串
联构成数据采集发射系统，数据接收模块计算机串联构成数据处理系统；
本步骤中的具体步骤如下：
2.1）在振捣棒1顶梁的侧边上固定设置一根L形支杆3，L形支杆3一端与振捣棒1连接，
另一端竖直向下并设置传感器2；
2.2）将振捣棒1插入至混凝土中有效深度，并保证传感器2不接触下层混凝土；
2.3）将传感器2与信号发射模块连接，并在传感器2与信号发射模块之间设置单片机；
2.4）信号发射模块与信号接收模块之间无线连接，然后将信号接收模块与计算机连
接。
3）实时采集参数，并对采集到的数据进行实时传输、筛选、分析和计算，判断出最
优密实状态；
本步骤中的具体步骤如下：
传感器2每隔一定时间进行一次当前混凝土压力数据采集，并将采集到的数据传输至
单片机，单片机对数据进行处理，处理后的数据经信号发射模块输出；
3.2）信号接收模块接收到信号发射模块输出的信号后，将信号经A/D转换后输入计算
机中；
3.3）对数据进行筛选，将振捣开始前和振捣结束后的数据淘汰；
3.4）根据所采集到的数据将绘制时间-作用力（T-F）曲线图；
3.5）根据曲线图的曲线变化判断混凝土实时密实度。
如时间-作用力（T-F）曲线图所示，刚开始振捣时，随着混凝土密实度的增大，其作
用力也随之显著增大；混凝土达到密实后，作用力不再随振捣时间的延长而明显增加，逐渐
趋于平稳，把趋于平稳这段称为最优密实状态；随着振捣时间继续延长，混凝土粗骨料下
层，使下层混凝土比重增大，其作用力又随之增大，此时则发生过振。
4）通过分析计算结果，对振捣作业进行预警和控制。
在振捣过程达到第二阶段，即所采集到的压力数据在一段时间内保持一个较为平
均的程度时，停止振捣，完成对混凝土振捣质量的监测和控制。