CN102114668A - 自动产生混凝土配比的方法及*** - Google Patents
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Abstract
本发明是有关于一种自动产生混凝土配比的方法及***。该***包含参数资料库、饱和面干配比运算模块及实际配比运算模块。参数资料库储存药剂最佳使用率参数组、标准配比参数组、原材料基本物性参数组、料性参数组、水参数组、强度参数组及需求坍度。饱和面干配比运算模块根据药剂最佳使用率参数组、标准配比参数组、原材料基本物性参数组、料性参数组、水参数组、强度参数组及需求坍度，运算饱和面干配比。实际配比运算模块根据该饱和面干砂量、饱和面干粗骨材量、饱和面干清水量及原材料基本物性参数，运算实际配比。
Description
技术领域
本发明涉及一种混凝土配比方法及***，特别是涉及一种自动产生混凝土配比的方法及***。
背景技术
混凝土的产制是由大量的原材料(水泥、波索兰材料、砂、石、化学掺剂及水)，经过配方管理的机制控制相关机器作计量及拌合的作业。混凝土产品的品质一定会受到来自于材料的变动、客户需求的变动及环境变动的三大影响。
因此，混凝土产制厂为了生产合乎客户需求的混凝土，必须具备众多配比以随时应付出货的需要。一般来说，客户需求的大项类别可分为以下数类。
在环境温度与接触物的特性需求方面，混凝土的硬化凭借胶结材与水产生的化学变化，而此种化学变化与环境的温、湿度有莫大的关系，所以有混凝土随气候变化作调整的需求。另外，由于混凝土浇置后可能接触的物质种类繁多(例如：冰水、热水、淡水、海水、废污水、化学药剂......等等)，所以为防止混凝土遭受这些环境物质的破坏与浸蚀，混凝土需要有某些特性的需求。
在抗压强度的需求方面，期龄28天的抗压强度从80Kg/cm2到700Kg/cm2，以每35Kg/cm2为一级距，所以有18种以上的规格。此外，强度更有1天、2天、3天、......、7天等的早强要求(一般混凝土抗压强度的成长，要在期龄7～14天才可达到28天的80％，早强就是让混凝土的抗压强度提早发生)。此种抗压强度的特性需求称为混凝土“纵向”的变动需求。
在粗细度(料性)的需求方面，因为工作物的钢筋或模版间的间隙有大有小，太小者在浇置混凝土时，易造成阻塞，造成工作物有蜂窝(Honey Hole)的不良，所以混凝土产制时须要将混凝土的料性作粗、中、细、特细等的调配，甚至于有自流式混凝土(混凝土的流动性大到可自行充满工作物空隙的特性简称为S.C.C.)。此种料性粗、细的特性需求称为混凝土“横向”的变动需求(因为在某一强度下就有这些料性的要求)。
在坍度的需求方面，新拌混凝土的坍度是混凝土工作性的最基本要求，因工作物所处的环境不同，所以对混凝土坍度有大小不同的需求。
由以上讨论可知，完整的混凝土产制厂生产配比的规划必须为：具有某种对抗环境的特性下有各种抗压强度的变化(纵向变动)，在某种抗压强度下又有各种粗细度的变化(横向变动)，而在某种粗细度下更有各种坍度的变化。
然而，一般混凝土产制厂为了应付以上各种需求，必须准备50～200笔的混凝土生产配比，还未包括原材料性质的变动，建立不容易，修改更是麻烦，也就是在制做过程中的配方管理过程中，仍以固定型的配比作产制，导致混凝土产品的品质随着上述三大变动而成为不稳定的产品，或知其变动，再以人力计算修正所有生产的生产配比，然此举已来不及应付当前急迫的生产。因此，有必要寻求解决方案。
发明内容
本发明的目的是在提供一种自动产生混凝土配比的方法。
本发明的另一目的是在提供一种自动产生混凝土配比的***。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种自动产生混凝土配比的方法，包含下列步骤：(A)提供一包括一参数资料库、一饱和面干配比运算模块以及一实际配比运算模块的自动产生混凝土配比的***，其中该参数资料库储存一药剂最佳使用率参数组、一标准配比参数组、一原材料基本物性参数组、一料性参数组、一水参数组、一强度参数组，以及一需求坍度；(B)利用该饱和面干配比运算模块，根据该药剂最佳使用率参数组、标准配比参数组、原材料基本物性参数组、料性参数组、水参数组、强度参数组，以及需求坍度，运算一饱和面干配比，其中该饱和面干配比包括一水泥量、一炉石量、一飞灰量、一饱和面干砂量、一饱和面干粗骨材量、一饱和面干清水量以及一药剂量；以及(C)利用该实际配比运算模块，根据该饱和面干砂量、饱和面干粗骨材量、饱和面干清水量以及原材料基本物性参数，运算一实际配比，其中该实际配比包括该水泥量、该炉石量、该飞灰量、该药剂量、一实际砂量、一实际粗骨材量以及一实际清水量。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
较佳地，前述的自动产生混凝土配比的方法，其中在该(A)步骤中，该药剂最佳使用率参数组包括一额定药剂使用率及一药剂减水率，该原材料基本物性参数组包括一粗骨材湿重、一粗骨材干重、一粗骨材吸水率、一砂湿重、一砂干重及一砂吸水率，该标准配比参数组包括一飞灰添加率、一炉石添加率、一标准坍度、一标准胶结材量、一标准砂细度模数值、一标准含泥量、一饱和面干粗骨材量及一饱和面干清水量，该料性参数组包括一砂细度模数向粗骨材量因子、一胶结材量向粗骨材量因子及一粗细向粗骨材量因子，该水参数组包括一坍度水参数、一胶结材量水参数、一砂细度模数水参数、一砂量水参数及一含泥量水参数，且该强度参数组包括一水胶比。
较佳地，前述的自动产生混凝土配比的方法，其中在该(B)步骤中，该饱和面干配比运算模块是借由该药剂量＝额定药剂使用率×标准胶结材量，而运算出该药剂量。
较佳地，前述的自动产生混凝土配比的方法，其中在该(B)步骤中，是借由以下四元一次方程组而解出该水泥量、炉石量、飞灰量及饱和面干砂量，其中所述四元一次方程组中的所有已知数以及未知数是以公斤为重量单位，且以升为体积单位：
饱和面干清水量÷(水泥量+炉石量+飞灰量)＝水胶比；
炉石量÷(水泥量+炉石量)＝炉石添加率；
飞灰量÷(飞灰量+SSD砂量)＝飞灰添加率；
饱和面干粗骨材量÷粗骨材比重+SSD砂量÷砂比重+水泥量÷水泥比重+炉石量÷炉石比重+飞灰量÷飞灰比重+SSD清水体积+药剂量÷药剂比重＝1000。
较佳地，前述的自动产生混凝土配比的方法，其中在该(C)步骤中，是借由实际粗骨材量＝饱和面干粗骨材量×(1+(粗骨材湿重-粗骨材干重)/(粗骨材干重-粗骨材吸水率))，而解出该实际粗骨材量，且借由实际砂量＝饱和面干砂量×(1+(砂湿重-砂干重)/(砂干重-砂吸水率))，而解出该实际砂量。
较佳地，前述的自动产生混凝土配比的方法，其中在该(C)步骤中，是借由实际清水量＝饱和面干清水量-(实际粗骨材量+实际砂量-饱和面干粗骨材-饱和面干砂量)，而解出该实际清水量。
较佳地，前述的自动产生混凝土配比的方法，其中该自动产生混凝土配比的***还包含一回收水运算模组，且在该(C)步骤后，该方法还包含利用该回收水运算模组模块，进行下列步骤：(D)若一回收水用量管制量小于等于零，则运算一修改后清水量等于该实际清水量；(E)若该回收水用量管制量大于零，则运算：(E-1)若该实际清水量与回收水管制量的差小于等于零，则运算该修改后清水量等于零；及(E-2)若该实际清水量与回收水管制量的差大于零，则运算该修改后清水量等于该实际清水量减去该回收水管制量中的清水量；(F)若该回收水用量管制量小于等于零，则运算一回收水用量等于零；(G)若该回收水用量管制量大于零，则运算：(G-1)若该实际清水量与回收水管制量的差小于等于零，则运算该回收水用量等于具有与该实际清水量相同的清水量的回收水用量；及(G-2)若该实际清水量与回收水管制量的差大于零，则运算该回收水用量等于该回收水用量管制量；以及(H)运算一修改后砂量＝该实际砂量-该回收水用量×一回收水固形份浓度×(1+该砂吸水率)。
本发明的目的及解决其技术问题还采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种自动产生混凝土配比的***，其包含：一参数资料库，用以储存一药剂最佳使用率参数组、一标准配比参数组、一原材料基本物性参数组、一料性参数组、一水参数组、一强度参数组，以及一需求坍度；一饱和面干配比运算模块，用以根据该药剂最佳使用率参数组、标准配比参数组、原材料基本物性参数组、料性参数组、水参数组、强度参数组，以及需求坍度，运算一饱和面干配比，其中该饱和面干配比包括一水泥量、一炉石量、一飞灰量、一饱和面干砂量、一饱和面干粗骨材量、一饱和面干清水量及一药剂量；以及一实际配比运算模块，用以根据该饱和面干砂量、饱和面干粗骨材量、饱和面干清水量以及原材料基本物性参数，运算一实际配比，其中该实际配比包括该水泥量、该炉石量、该飞灰量、一实际砂量、一实际粗骨材量、一实际清水量及该药剂量。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
较佳地，前述的自动产生混凝土配比的***，其中该药剂最佳使用率参数组包括一额定药剂使用率及一药剂减水率，该原材料基本物性参数组包括一粗骨材湿重、一粗骨材干重、一粗骨材吸水率、一砂湿重、一砂干重及一砂吸水率，该标准配比参数组包括一飞灰添加率、一炉石添加率、一标准坍度、一标准胶结材量、一标准砂细度模数值、一标准含泥量、一饱和面干粗骨材量及一饱和面干清水量，该料性参数组包括一砂细度模数向粗骨材量因子、一胶结材量向粗骨材量因子及一粗细向粗骨材量因子，该水参数组包括一坍度水参数、一胶结材量水参数、一砂细度模数水参数、一砂量水参数及一含泥量水参数，且该强度参数组包括一水胶比。
较佳地，前述的自动产生混凝土配比的***，其中该饱和面干配比运算模块是借由该药剂量＝额定药剂使用率×标准胶结材量，而运算出该药剂量。
较佳地，前述的自动产生混凝土配比的***，其中该饱和面干配比运算模块是借由以下四元一次方程组而解出该水泥量、炉石量、飞灰量及饱和面干砂量，其中所述四元一次方程组中的所有已知数以及未知数是以公斤为重量单位，且以公升为体积单位：
饱和面干清水量÷(水泥量+炉石量+飞灰量)＝水胶比；
炉石量÷(水泥量+炉石量)＝炉石添加率；
飞灰量÷(飞灰量+SSD砂量)＝飞灰添加率；及
饱和面干粗骨材量÷粗骨材比重+SSD砂量÷砂比重+水泥量÷水泥比重+炉石量÷炉石比重+飞灰量÷飞灰比重+SSD清水体积+药剂量÷药剂比重＝1000。
较佳地，前述的自动产生混凝土配比的***，其中该实际配比运算模块是借由实际粗骨材量＝饱和面干粗骨材量×(1+(粗骨材湿重-粗骨材干重)/(粗骨材干重-粗骨材吸水率))，而解出该实际粗骨材量，且借由实际砂量＝饱和面干砂量×(1+(砂湿重-砂干重)/(砂干重-砂吸水率))，而解出该实际砂量。
较佳地，前述的自动产生混凝土配比的***，其中该实际配比运算模块是借由实际清水量＝饱和面干清水量-(实际粗骨材量+实际砂量-饱和面干粗骨材-饱和面干砂量)，而解出该实际清水量。
较佳地，前述的自动产生混凝土配比的***，其中还包含一回收水运算模块，用以：若一回收水用量管制量小于等于零，则运算一修改后清水量等于该实际清水量；若该回收水用量管制量大于零，则运算：若该实际清水量与回收水管制量的差小于等于零，则运算该修改后清水量等于零；及若该实际清水量与回收水管制量的差大于零，则运算该修改后清水量等于该实际清水量减去该回收水管制量中的清水量；若该回收水用量管制量小于等于零，则运算一回收水用量等于零；若该回收水用量管制量大于零，则运算：若该实际清水量与回收水管制量的差小于等于零，则运算该回收水用量等于具有与该实际清水量相同的清水量的回收水用量；及若该实际清水量与回收水管制量的差大于零，则运算该回收水用量等于该回收水用量管制量；以及运算一修改后砂量＝该实际砂量-该回收水用量×一回收水固形份浓度×(1+该砂吸水率)。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，本发明自动产生混凝土配比的方法及***至少具有下列优点及有益效果：可在成本、品质及生管三方面具有以下优点。在成本方面，本发明***具有以下优点：(1)可提供正确且经济的出货配比，且可降低混凝土的单位成本；(2)可依工地需求，合理快速地调整材料用量，并减少材料浪费；(3)可降低内、外部的品质失败成本；及可快速、清楚地提供最经济的出货配比。其次，在品质方面，本发明***具有以下优点：(1)各种工作度的混凝土皆维持固定水胶比，以确保额定抗压强度；(2)原材料性质变动时，可随时快速修正以降低产品的差异性；(3)可依市场回馈随时修正品质，以提供合乎客户须要的产品，并降低产品不良率；(4)可充分利用品管单位的试验数据，作为***的修正依据，以改善产品品质；及(5)管理资讯化、自动化、弹性化，以降低人为作业的失误。再者，在生管方面，本发明***具有以下优点：(1)可随时掌控原材料的进货量、耗用量、库存量及理论用量；(2)依原材料进货情形作相关材料使用量的调整；及(3)新配比的加入迅速又确实。
综上所述，本发明是有关一种自动产生混凝土配比的方法及***。该***包含参数资料库、饱和面干配比运算模块及实际配比运算模块。参数资料库储存药剂最佳使用率参数组、标准配比参数组、原材料基本物性参数组、料性参数组、水参数组、强度参数组及需求坍度。饱和面干配比运算模块根据药剂最佳使用率参数组、标准配比参数组、原材料基本物性参数组、料性参数组、水参数组、强度参数组及需求坍度，运算饱和面干配比。实际配比运算模块根据该饱和面干砂量、饱和面干粗骨材量、饱和面干清水量及原材料基本物性参数，运算实际配比。本发明在技术上有显著的进步，并具有明显的积极效果，诚为一新颖、进步、实用的新设计。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
图1是本发明自动产生混凝土配比的***较佳实施例的方框示意图。
图2是本发明自动产生混凝土配比的方法较佳实施例的流程图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的自动产生混凝土配比的方法及***其具体实施方式、步骤、结构、特征及其功效，详细说明如后。
下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明，要注意的是，在以下的说明内容中，类似的元件是以相同的编号来表示。
请参阅图1所示，是本发明自动产生混凝土配比的***较佳实施例的方框示意图。本发明较佳实施例的自动产生混凝土配比的***1，包含一参数资料库11、一饱和面干(Saturation Surface Dry，SSD)配比运算模块12、一实际配比运算模块13，以及一回收水运算模块14。
该参数资料库11用以储存一药剂最佳使用率参数组111、一标准配比参数组112、一原材料基本物性参数组113、一料性参数组114、一水参数组116、一强度参数组117、一回收水参数组118及一需求坍度115。
本发明中所以利用该标准配比参数组112，是因为本发明自动产生混凝土配比的***1是采取基于某种对抗环境的特性下，先建立其标准配比，然后抗压强度、料性及坍度再参考此标准配比内容作调整，以得到所需的该系列的配比。本发明中此种以标准配比为基准作相关计算的作业称为“比对”。
此标准配比参数组112为参数运算的标准。至于，需改变标准配比参数的条件为，不同类的胶结材组态或各胶结材有不同比例时，或是使用不同类的化学掺剂(药剂)时，或是要求的混凝土特性不同时，例如S.C.C.混凝土、H.P.C混凝土、特殊用料混凝土等。
所以混凝土产制厂在利用本发明***1自动产生混凝土配比以产制符合客户所需配方的混凝土前，需先由混凝土产制厂人员建立标准配比参数，再将其输入储存成为本发明***1的参数资料库11中的标准配比参数组112，其中该标准配比参数组112包括一飞灰添加率、一炉石添加率、一标准坍度、一标准胶结材量、一标准砂细度模数值、一标准含泥量、一饱和面干粗骨材量及一饱和面干清水量等。
该原材料基本物性参数组113包括材料基本参数以及日常参数。该日常参数为可能经常改变的参数，全部都是一些砂、碎石的物理特性及回收水的固成份(S.S.)浓度，也是混凝土预拌厂品管单位常常须作检验的项目。混凝土预拌厂品管单位可将随时测得的数据输入，以让***1输出相应正确的混凝土配比。至于材料基本参数都是混凝土原材料的物性参数，只要使用的厂家、来源不变，则这些参数变动也不大，可依品管检验计划的内容以定期检讨。上述原材料基本物性参数组113例如为粗砂湿重、细砂湿重、粗砂干重、细砂干重、粗砂细度模数(FM)值、细砂FM值、综合FM值、粗砂#50号筛过筛率％、细砂#50号筛过筛率％、粗砂吸水率、细砂吸水率、粗砂SSD比重、细砂SSD比重、粗砂含泥量、细砂含泥量、六分石湿重、三分石湿重、六分石干重、三分石干重、六分石吸水率、三分石吸水率、六分石SSD比重、三分石SSD比重、六分石含泥量、三分石含泥量、水泥比重、炉石比重、飞灰比重、药剂比重、含气量、六分石％等。上述所举材料基本参数以及日常参数的范例皆由混凝土产制厂内的各级人员依权限输入储存成为本发明***1的参数资料库11中的原材料基本物性参数组113，然后再由发明***1依下列方程式(1)～(3)运算出粗砂分配率、细砂分配率以及砂含泥量。
粗砂分配率＝(综合FM值-细砂FM值)/(粗砂FM值-细砂FM值) (1)
细砂分配率＝(粗砂FM值-综合FM值)/(粗砂FM值-细砂FM值) (2)
砂含泥量＝粗砂含泥量×粗砂分配率+细砂含泥量×细砂分配率 (3)
该料性参数组114影响混凝土的工作度、安全性及单位成本，其须由试验单位通过实际研发试验分析后才得更改。该料性参数组114包括一砂细度模数向粗骨材量因子、一胶结材量向粗骨材量因子及一粗细向粗骨材量因子等。
该水参数组116影响配比的单位用水量，是由基础试验分析求得后，建置于***1中，一般无需变动，若要更改，则须有试验作为依据。该水参数组116包括一坍度水参数、一胶结材量水参数、一砂细度模数水参数、一砂量水参数及一含泥量水参数。
该强度参数组117即为水胶比与抗压强度间的关系设定，其应来自混凝土预拌厂在这方面所长期累积的资料。一年中可因气候的变动而修改。
该药剂最佳使用率参数组111包括一额定药剂使用率及一药剂减水率，其等皆由试验求得。然后，可借由以下方程式(4)运算求得药剂量。
药剂量＝额定药剂使用率/标准胶结材量 (4)
该回收水参数组118只适用于有废水回收设备的混凝土预拌厂，其为厂内回收水的特性，须由试验求得，更改的机会不大。
该SSD配比运算模块12用以根据该药剂最佳使用率参数组111、标准配比参数组112、原材料基本物性参数组113、料性参数组114、水参数组116、强度参数组117，以及需求坍度115，运算一SSD配比，其中该SSD配比包括水泥量、炉石量、飞灰量、SSD砂量、SSD粗骨材量、SSD清水量及药剂量。
该实际配比运算模块13用以根据该SSD砂量、SSD粗骨材量、SSD清水量以及原材料基本物性参数113，运算一实际配比，其中该实际配比包括水泥量、炉石量、飞灰量、实际砂量、实际粗骨材量、实际清水量及药剂量。
借由本发明的软体***1，可在混凝土产制的成本、生管及品质等各方面，提供许多优点。
在成本方面，本发明***1具有以下优点：(1)可提供正确且经济的出货配比15，且可降低混凝土的单位成本；(2)可依工地需求，合理快速地调整材料用量，并减少材料浪费；(3)可降低内、外部的品质失败成本；及可快速、清楚地提供最经济的出货配比。
其次，在品质方面，本发明***1具有以下优点：(1)各种工作度的混凝土皆维持固定水胶比，以确保额定抗压强度；(2)原材料性质变动时，可随时快速修正以降低产品的差异性；(3)可依市场回馈随时修正品质，以提供合乎客户须要的产品，并降低产品不良率；(4)可充分利用品管单位的试验数据，作为***1的修正依据，以改善产品品质；及(5)管理资讯化、自动化、弹性化，以降低人为作业的失误。
再者，在生管方面，本发明***1具有以下优点：(1)可随时掌控原材料的进货量、耗用量、库存量及理论用量；(2)依原材料进货情形作相关材料使用量的调整；及(3)新配比的加入迅速又确实。
参阅图1、图2所示，图2是本发明自动产生混凝土配比的方法较佳实施例的流程图。本发明较佳实施例的自动产生混凝土配比的方法，包含以下步骤。一开始，需于一混凝土产制厂中提供如图1所示的自动产生混凝土配比的***1。
如上所述，因本发明中是以标准配比为基准作“比对”，所以混凝土预拌厂在利用本发明方法自动产生混凝土配比以产制符合客户所需配方的混凝土前，需先由混凝土产制厂人员建立标准配比参数，再将其输入储存成为***1的参数资料库11中的标准配比参数组112。
于是，如图2所示，原材料基本物性参数113可先与标准配比参数组112的用量进行比对步骤21，再如步骤24所示，利用水参数组116调整SSD清水量。同时，依混凝土出货坍度115的需求，其可先与标准配比参数组112的用量进行比对步骤22，再如步骤24所示，利用水参数组116调整SSD清水量。同理，料性参数114可先与标准配比参数组112的用量进行比对步骤23，再如步骤24所示，利用水参数组116调整SSD清水量。然后，如步骤25所示，将步骤24所完成的SSD清水量调整结果与出货的强度参数117及药剂最佳使用率参数组111相结合，于是便可借由解以下四元一次方程组(5)～(8)，而运算求得SSD砂量、水泥量、飞灰量以及炉石量。
SSD清水量÷(水泥量+炉石量+飞灰量)＝水胶比 (5)
炉石量÷(水泥量+炉石量)＝炉石添加率 (6)
飞灰量÷(飞灰量+SSD砂量)＝飞灰添加率 (7)
SSD粗骨材量÷粗骨材比重+SSD砂量÷砂比重+水泥量÷水泥比重+炉石量÷炉石比重+飞灰量÷飞灰比重+SSD清水体积+药剂量÷药剂比重＝1000 (8)
上述方程式(5)～(8)中，除SSD砂量、水泥量、飞灰量以及炉石量四个变数外，其余参数皆为在先前步骤已求得(以试验或经验式)的已知数，所以可利用所述方程组(5)～(8)解出该SSD砂量、水泥量、飞灰量以及炉石量。另外，上述方程式(5)～(8)中的参数的单位实务上是以公斤为重量单位，升为体积单位。
因此，到目前为止，可利用本发明的***1及方法求得包括SSD砂量、水泥量、飞灰量、炉石量、SSD粗骨材量、SSD清水量以及药剂量的SSD配比。
接着，如步骤26所示，便可根据以下因材料含水的水量调整方程式(9～(11)，利用实际配比运算模块13运算出包括水泥量、炉石量、飞灰量、实际砂量、实际粗骨材量，以及实际清水量的实际配比。
实际粗骨材量＝SSD粗骨材量×(1+(粗骨材湿重-粗骨材干重)/(粗骨材干重-粗骨材吸水率)) (9)
实际砂量＝SSD砂量×(1+(砂湿重-砂干重)/(砂干重-砂吸水率)) (10)
实际清水量＝SSD清水量-(实际粗骨材量+实际砂量-SSD粗骨材-SSD砂量) (11)
然后，如步骤27所示，利用该回收水运算模块13，根据该回收水参数组118，可运算出考量混凝土预拌厂具有废水回收设备的最终出货配比15，详述如下。
混凝土预拌厂利用废水回收设备来使用混凝土的回收废水时，除了需时时注意“浓度”的变化外，更需管制其中的固形份(S.S.)加入混凝土后对抗压强度的影响，所以在利用本***1的回收水运算模块13运算可使用的回收水用量、最终清水量以及最终砂量前，需先借由试验决定该回收水参数组118，其中该回收水参数组118包括回收水固形份浓度(％)、回收水固形份吸水率(％)及总含泥量管制点。
所谓回收水固形份浓度是指，回收水中除了液体以外的固体重量百分比，其公式为：
回收水固形份浓度(％)＝(回收水样本中的固态物重/回收水样本重)×100％ (12)
而回收水固形份吸水率(％)的公式为：
回收水固形份吸水率(％)＝(SSD状的固形份样本重-干燥状的固形份样本重)/(干燥状的固形份样本重)×100％ (13)
另外，同样可以试验决定出总含泥量管制点，其为混凝土配比中允许的含泥量，例如若以试验得出总含泥量管制点为6.1％，则表示在使用特定原材料状况下，所允许的含泥量为“配比中干燥砂量的6.1％”。然而，不同环境的材料不尽相同，所以所作试验的结果也不尽相同，且该总含泥量管制点的数据一定要经由试验获得，以求得“本土化”的数据。
此外，由于借由图2步骤25所产生的混凝土配比为SSD配比，其骨材(含粗骨材以及砂)重量皆以饱和面干(SSD)状态呈现，而且正常使用的粗骨材以及砂或多或少也会有些含泥量，所以应将配比的粗骨材以及砂转换成干燥状态的含泥量，且加上使用回收水的固形份含量后的总含泥量不得超过以该配比的干燥砂量的总含泥量管制点。因此，可借由以下方程式(14)建立该配比的“允许使用回收水的最高量”，即回收水用量管制量。
配比中干燥粗骨材的固形份量+配比中干燥砂的固形份量+配比中回收水的固形份量＝配比中干燥砂量×总含泥量管制点 (14)
然后，借由解开上述方程式(14)，即可找出该配比中回收水最高的固形份量，于是可求得回收水用量管制量。
换句话说，配比中如果加入回收水后，其中使用清水及回收水用量的控制会有很大差异，因为回收水是由清水及其他固形份所组成。也就是说，若有使用到回收水时，此回收水中的清水含量要被当成配比单位用水的一部份，而其中的固形份则应为砂的一部份。因此，最终出货配比15中修改后清水量以及回收水用量，受到回收水用量管制量以及原有实际配比(未考虑回收水)的原有实际清水量等两个参数所控制。
该回收水管制量是依据配比使用的骨材含泥量及回收水固形份含量而定。此参数为一实数。当其运算结果(方程式(14))为零或负值时，表示配比已无法再加入回收水；只有当回收水管制量为正值时，配比才可加入回收水。以下为本发明中的回收水运算模块14在根据回收水参数组118运算出包括修改后清水量、回收水用量以及修改后砂量的最终出货配比15时，所需使用的两个逻辑判断式以及一个方程式(15)。
用于运算修改后清水量的逻辑判断式如下：
IF 回收水用量管制量≤0
THEN 修改后清水量＝原实际配比中实际清水量
ELSE
IF (原实际配比中实际清水量-回收水管制量)≤0
THEN 修改后清水量＝0
ELSE 修改后清水量＝原实际配比中实际清水量-回收水管制量中的清水量
用于运算回收水用量的逻辑判断式如下：
IF 回收水用量管制量≤0
THEN 回收水用量＝0
ELSE
IF (原实际配比中实际清水量-回收水管制量)≤0
THEN 回收水用量＝具有与原实际配比中实际清水量相同的清水量的回收水用量
ELSE 回收水用量＝回收水用量管制量
至于在处理回收水中的固形份(砂)方面，由前述可知混凝土配比中是否可加入回收水，决定于回收水的固形份浓度及回收水用量管制量。如果计算结果显示配比中可以加入回收水时，配比的单位体积一定会因回收水中的固形份加入而增加，所以须将回收水中的固形份当作为砂的一部份，以下列方程式(15)修正配比中的砂量。
修改后砂量＝未加回收水的原实际砂量-回收水用量×回收水固形份浓度×(1+砂吸水率) (15)
综上所述，本发明自动产生混凝土配比的方法及***1借由利用如上所述的具有参数资料库11、饱和面干配比运算模块12、实际配比运算模块13及回收水运算模块14的软体***架构，接收来自客户端的胶结材组成、强度、粗细度及坍度9的需求，再经***1自动快速运算处理后，可自动输出客户所需的出货配比15，因而在成本、品质及生管三方面具有以下优点。在成本方面，本发明***具有以下优点：(1)可提供正确且经济的出货配比，且可降低混凝土的单位成本；(2)可依工地需求，合理快速地调整材料用量，并减少材料浪费；(3)可降低内、外部的品质失败成本；及可快速、清楚地提供最经济的出货配比。在品质方面，本发明***具有以下优点：(1)各种工作度的混凝土皆维持固定水胶比，以确保额定抗压强度；(2)原材料性质变动时，可随时快速修正以降低产品的差异性；(3)可依市场回馈随时修正品质，以提供合乎客户须要的产品，并降低产品不良率；(4)可充分利用品管单位的试验数据，作为***的修正依据，以改善产品品质；及(5)管理资讯化、自动化、弹性化，以降低人为作业的失误。在生管方面，本发明***具有以下优点：(1)可随时掌控原材料的进货量、耗用量、库存量及理论用量；(2)依原材料进货情形作相关材料使用量的调整；及(3)新配比的加入迅速又确实。所以，本发明自动产生混凝土配比的方法及***1确实能达成本发明的目的。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (14)
1.一种自动产生混凝土配比的方法，其特征在于，包含下列步骤：
(A)提供一包括一参数资料库、一饱和面干配比运算模块以及一实际配比运算模块的自动产生混凝土配比的***，其中该参数资料库储存一药剂最佳使用率参数组、一标准配比参数组、一原材料基本物性参数组、一料性参数组、一水参数组、一强度参数组，以及一需求坍度；
(B)利用该饱和面干配比运算模块，根据该药剂最佳使用率参数组、标准配比参数组、原材料基本物性参数组、料性参数组、水参数组、强度参数组，以及需求坍度，运算一饱和面干配比，其中该饱和面干配比包括一水泥量、一炉石量、一飞灰量、一饱和面干砂量、一饱和面干粗骨材量、一饱和面干清水量以及一药剂量；以及
(C)利用该实际配比运算模块，根据该饱和面干砂量、饱和面干粗骨材量、饱和面干清水量以及原材料基本物性参数，运算一实际配比，其中该实际配比包括该水泥量、该炉石量、该飞灰量、该药剂量、一实际砂量、一实际粗骨材量以及一实际清水量。
2.如权利要求1所述的自动产生混凝土配比的方法，其特征在于：在该(A)步骤中，该药剂最佳使用率参数组包括一额定药剂使用率及一药剂减水率，该原材料基本物性参数组包括一粗骨材湿重、一粗骨材干重、一粗骨材吸水率、一砂湿重、一砂干重及一砂吸水率，该标准配比参数组包括一飞灰添加率、一炉石添加率、一标准坍度、一标准胶结材量、一标准砂细度模数值、一标准含泥量、一饱和面干粗骨材量及一饱和面干清水量，该料性参数组包括一砂细度模数向粗骨材量因子、一胶结材量向粗骨材量因子及一粗细向粗骨材量因子，该水参数组包括一坍度水参数、一胶结材量水参数、一砂细度模数水参数、一砂量水参数及一含泥量水参数，且该强度参数组包括一水胶比。
3.如权利要求2所述的自动产生混凝土配比的方法，其特征在于：在该(B)步骤中，该饱和面干配比运算模块是借由该药剂量＝额定药剂使用率×标准胶结材量，而运算出该药剂量。
4.如权利要求3所述的自动产生混凝土配比的方法，其特征在于：在该(B)步骤中，是借由以下四元一次方程组而解出该水泥量、炉石量、飞灰量及饱和面干砂量，其中所述四元一次方程组中的所有已知数以及未知数是以公斤为重量单位，且以升为体积单位：
饱和面干清水量÷(水泥量+炉石量+飞灰量)＝水胶比；
炉石量÷(水泥量+炉石量)＝炉石添加率；
飞灰量÷(飞灰量+SSD砂量)＝飞灰添加率；
饱和面干粗骨材量÷粗骨材比重+SSD砂量÷砂比重+水泥量÷水泥比重+炉石量÷炉石比重+飞灰量÷飞灰比重+SSD清水体积+药剂量÷药剂比重＝1000。
5.如权利要求4所述的自动产生混凝土配比的方法，其特征在于：在该(C)步骤中，是借由实际粗骨材量＝饱和面干粗骨材量×(1+(粗骨材湿重-粗骨材干重)/(粗骨材干重-粗骨材吸水率))，而解出该实际粗骨材量，且借由实际砂量＝饱和面干砂量×(1+(砂湿重-砂干重)/(砂干重-砂吸水率))，而解出该实际砂量。
6.如权利要求5所述的自动产生混凝土配比的方法，其特征在于：在该(C)步骤中，是借由实际清水量＝饱和面干清水量-(实际粗骨材量+实际砂量-饱和面干粗骨材-饱和面干砂量)，而解出该实际清水量。
7.如权利要求6所述的自动产生混凝土配比的方法，其特征在于：该自动产生混凝土配比的***还包含一回收水运算模组，且在该(C)步骤后，该方法还包含利用该回收水运算模组模块，进行下列步骤：
(D)若一回收水用量管制量小于等于零，则运算一修改后清水量等于该实际清水量；
(E)若该回收水用量管制量大于零，则运算：
(E-1)若该实际清水量与回收水管制量的差小于等于零，则运算该修改后清水量等于零；及
(E-2)若该实际清水量与回收水管制量的差大于零，则运算该修改后清水量等于该实际清水量减去该回收水管制量中的清水量；
(F)若该回收水用量管制量小于等于零，则运算一回收水用量等于零；
(G)若该回收水用量管制量大于零，则运算：
(G-1)若该实际清水量与回收水管制量的差小于等于零，则运算该回收水用量等于具有与该实际清水量相同的清水量的回收水用量；及
(G-2)若该实际清水量与回收水管制量的差大于零，则运算该回收水用量等于该回收水用量管制量；以及
(H)运算一修改后砂量＝该实际砂量-该回收水用量×一回收水固形份浓度×(1+该砂吸水率)。
8.一种自动产生混凝土配比的***，其特征在于，包含：
一参数资料库，用以储存一药剂最佳使用率参数组、一标准配比参数组、一原材料基本物性参数组、一料性参数组、一水参数组、一强度参数组，以及一需求坍度；
一饱和面干配比运算模块，用以根据该药剂最佳使用率参数组、标准配比参数组、原材料基本物性参数组、料性参数组、水参数组、强度参数组，以及需求坍度，运算一饱和面干配比，其中该饱和面干配比包括一水泥量、一炉石量、一飞灰量、一饱和面干砂量、一饱和面干粗骨材量、一饱和面干清水量及一药剂量；以及
一实际配比运算模块，用以根据该饱和面干砂量、饱和面干粗骨材量、饱和面干清水量以及原材料基本物性参数，运算一实际配比，其中该实际配比包括该水泥量、该炉石量、该飞灰量、一实际砂量、一实际粗骨材量、一实际清水量及该药剂量。
9.如权利要求8所述的自动产生混凝土配比的***，其特征在于：该药剂最佳使用率参数组包括一额定药剂使用率及一药剂减水率，该原材料基本物性参数组包括一粗骨材湿重、一粗骨材干重、一粗骨材吸水率、一砂湿重、一砂干重及一砂吸水率，该标准配比参数组包括一飞灰添加率、一炉石添加率、一标准坍度、一标准胶结材量、一标准砂细度模数值、一标准含泥量、一饱和面干粗骨材量及一饱和面干清水量，该料性参数组包括一砂细度模数向粗骨材量因子、一胶结材量向粗骨材量因子及一粗细向粗骨材量因子，该水参数组包括一坍度水参数、一胶结材量水参数、一砂细度模数水参数、一砂量水参数及一含泥量水参数，且该强度参数组包括一水胶比。
10.如权利要求9所述的自动产生混凝土配比的***，其特征在于：该饱和面干配比运算模块是借由该药剂量＝额定药剂使用率×标准胶结材量，而运算出该药剂量。
11.如权利要求10所述的自动产生混凝土配比的***，其特征在于：该饱和面干配比运算模块是借由以下四元一次方程组而解出该水泥量、炉石量、飞灰量及饱和面干砂量，其中所述四元一次方程组中的所有已知数以及未知数是以公斤为重量单位，且以公升为体积单位：
饱和面干清水量÷(水泥量+炉石量+飞灰量)＝水胶比；
炉石量÷(水泥量+炉石量)＝炉石添加率；
飞灰量÷(飞灰量+SSD砂量)＝飞灰添加率；及
饱和面干粗骨材量÷粗骨材比重+SSD砂量÷砂比重+水泥量÷水泥比重+炉石量÷炉石比重+飞灰量÷飞灰比重+SSD清水体积+药剂量÷药剂比重＝1000。
12.如权利要求11所述的自动产生混凝土配比的***，其特征在于：该实际配比运算模块是借由实际粗骨材量＝饱和面干粗骨材量×(1+(粗骨材湿重-粗骨材干重)/(粗骨材干重-粗骨材吸水率))，而解出该实际粗骨材量，且借由实际砂量＝饱和面干砂量×(1+(砂湿重-砂干重)/(砂干重-砂吸水率))，而解出该实际砂量。
13.如权利要求12所述的自动产生混凝土配比的***，其特征在于：该实际配比运算模块是借由实际清水量＝饱和面干清水量-(实际粗骨材量+实际砂量-饱和面干粗骨材-饱和面干砂量)，而解出该实际清水量。
14.如权利要求13所述的自动产生混凝土配比的***，其特征在于：还包含一回收水运算模块，用以：
若一回收水用量管制量小于等于零，则运算一修改后清水量等于该实际清水量；
若该回收水用量管制量大于零，则运算：
若该实际清水量与回收水管制量的差小于等于零，则运算该修改后清水量等于零；及
若该实际清水量与回收水管制量的差大于零，则运算该修改后清水量等于该实际清水量减去该回收水管制量中的清水量；
若该回收水用量管制量小于等于零，则运算一回收水用量等于零；
若该回收水用量管制量大于零，则运算：
若该实际清水量与回收水管制量的差小于等于零，则运算该回收水用量等于具有与该实际清水量相同的清水量的回收水用量；及
若该实际清水量与回收水管制量的差大于零，则运算该回收水用量等于该回收水用量管制量；以及
运算一修改后砂量＝该实际砂量-该回收水用量×一回收水固形份浓度×(1+该砂吸水率)。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017052481A1 (en) * | 2015-09-23 | 2017-03-30 | Ouypornorasert Winai | A method to find concrete mix proportion by minimum void in aggregates and sharing of cement paste |
| CN106830791A (zh) * | 2017-01-17 | 2017-06-13 | 四川大学 | 一种无砂混凝土表面积配合比计算方法 |
| CN109624091A (zh) * | 2018-12-19 | 2019-04-16 | 朱子甲 | 一种链条式搅拌机的控制设备和链条式搅拌机 |
| CN113345537A (zh) * | 2020-12-03 | 2021-09-03 | 王浚珲 | 一种自动产生混凝土配比之方法 |
-
2009
- 2009-12-30 CN CN2009102158381A patent/CN102114668A/zh active Pending
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