[发明专利]用于确定建筑材料的性质的方法、系统及计算机程序产品

说明书

相关申请的交叉引用

此申请要求2005年8月30日申请的美国临时专利申请60/712754号和 2005年9月21日申请的美国临时专利申请60/719071号的权利，于此参照 该专利的整体并入了其公开。同此，参照同时申请的名称为“METHODS， SYSTEMS，AND COMPUTER PROGRAM PRODUCTS FOR MEASURING THE DENSITY OF MATERIAL”的美国专利申请xx/xxxxxx号和名称为 “METHODS，SYSTEMS，AND COMPUTER PROGRAM PRODUCTS FOR DETERMING A PROPERTY OF CONS TRUCTION MATERIAL”的美国专 利申请xx/xxxxxx号的整体并入了其公开。

技术领域

于此描述的主旨涉及测量材料性质。更具体地，于此描述的主旨涉及 用于确定建筑材料性质的方法、系统及计算机程序产品。

背景技术

建筑工程的一个重要方面是道路建筑和维护。基于将来的负荷和环境 因素来设计和建筑道路的能力是非常重要的，因为它节省将来的维护成本 中的时间、努力、和资源。适当地考虑了负荷、气候及泥土条件的设计因 素时，设计良好的道路会有长期性能。

在建筑工程中，一些感兴趣的最重要的性质是诸如泥土、沥青、混凝 土等的建筑材料的体积和力学(mechanistic)性质。特别是，在建筑工程实 践中，存在将总体积V_t、水的质量M_w、及干固体的质量M_s与在泥土地基 上建立的结构的性能关联的程序。其它感兴趣的重要性质是诸如硬度、模 量及密度的力学性质。因此，这些性质的测量对建筑工程是重要的。

用于建筑的沥青和水泥混合物典型地保持相对均一并且表现良好，除 非引起了诸如偏析(segregation)的问题。通常，控制良好的材料能够以相 对足的信心提供校准非核子和核子表面测量计的能力。另一方面，在多数 地理区域，泥土是不均一的，并且关于建筑项目的需要挖空和填充的土木 工程典型地导致不同矿物学、含湿量、分级、及纹理的泥土的区域和层。 结果是，当操作员怀疑底基建筑材料中某些事情发生了变化时，诸如表面 电磁或声学手段的非直接的测量方法需要频繁地重新校准。

当前可用的最鲁棒的建筑材料测量工具之一是核子密度测量计。然而， 甚至此设备也易受到作为化学成份影响的结果的有限误差的影响。核子技 术的最大误差在于含水量，其用于校正湿密度测量。如果测量计下的成份 变得比原始校准位置富含氢，则需要重新校准。例如，云母粘土和类似沙 子的材料具有不同的化学成份，并且需要不同的湿度偏移或校正。当粘土/ 沙子或矿物含量在整个项目的范围中发生变化时，问题产生了。

将实验室测试和设计标准与工地的材料工作相联系是半经验和力学设 计方法的目的。例如，如果泥土达不到实验室弹性模量(RM)测试，则应 当以填充料替代或用石灰石或水泥来加强泥土。工地上，泥土典型地是不 均一的，并且能够因为诸如温度和湿度的气候条件而发生变化。为此，期 望具有能够针对温度和/或湿度影响进行调节的质量控制手段和方法。该数 据的结果能够有助于建筑人员确定低质量的泥土和沥青区域。

用于测量建筑材料的模量的技术是已知的。通常，通过在建筑材料中 生成声扰动并测量材料的扰动的响应来获得测量。例如，可以测量对声扰 动的响应的波速，用于确定模量。然而，此技术中确定的模量易受不精确 的影响。期望对模量测量提供校正并通常地改善建筑材料的模量测量的精 度。

因此，鉴于上述与核子密度测量计相关的困难和需求，存在对用于改 善用于建筑材料的性质的方法、系统、及计算机程序产品的需求。

发明内容

根据一方面，于此描述的主旨包括用于确定建筑材料的性质的方法、 系统及计算机程序产品。根据一方面，材料性质测量计可以用于确定建筑 材料的性质。测量计可以包括可用于测量建筑材料对电磁场的响应的电磁 传感器。此外，电磁传感器可用于产生表示测得的建筑材料对电磁场的响 应的信号。声探测器可用于探测建筑材料对声能的响应。此外，声探测器 可用于产生表示探测的建筑材料对声能的响应的信号。材料性质计算功能 元件可以配置为基于由电磁传感器和声探测器产生的信号来计算与建筑材 料相关的性质值。