[發明專利]一種機制砂球體類似度的檢測方法

有效

• 申請號: 201510411474.X
• 申請日: 2015-07-14
• 公開（公告）號: CN105092452B
• 公開（公告）日: 2017-11-07
• 發明（設計）人: 蔣正武;袁政成
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G01N15/10
• 分類號: G01N15/10
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司31225
• 代理人: 宣慧蘭

技術領域

本發明涉及建筑材料技術領域，尤其是涉及一種機制砂球體類似度的檢測方法。

背景技術

目前，我國砂的年產量高達7億多噸，這其中的大多數是天然砂。天然砂是一種地方性資源，它具有分布不均勻、短時間內不可再生、不適宜長距離運輸等特點。機制砂的產生在很大程度上緩解了天然砂使用的供需矛盾，但是為了保證機制砂品質的可靠性，有必要對其顆粒形貌進行評價。

機制砂顆粒為不規則形狀，很難充分地定義、度量，描述機制砂顆粒形貌特征的指標主要有以下幾種：

圓度系數：表示集料顆粒的圓形程度。

長寬比：即為顆粒最大長度與寬度之間的比值。

上述關于機制砂顆粒形貌的兩種特征指標，目前比較常用的方法主要分為定性評價和定量測量。對于定性評價，主要是基于機制砂的棱角性提出的，分為空隙率法和流動時間法。空隙率法是美國在戰略性公路研究計劃(SHRP)研究過程中特別強調測定砂的棱角性指標(FAA)的，該方法是將干燥細集料試樣通過一個標準漏斗，漏入一個經標定的圓筒，由細集料的空隙率作為棱角性指標。空隙率越大，意味著有較大的內摩擦角，球狀顆粒少，細集料的表面構造粗糙，所以是描述細集料性能的重要指標；而流動時間法是在國家標準JTG E42-2005《公路工程集料試驗規程》中T0345-2005細集料棱角性試驗中提出的，該方法是測定一定體積的細集料(機制砂、石屑、天然砂)全部通過標準漏斗所需要的流動時間，稱為細集料的棱角性，以s表示。細集料棱角性，適用于評定細集料顆粒的表面構造和粗糙度。一種試樣需平行測試5次，以流動時間的平均值作為機制砂的棱角性試驗結果。對于定量測量，分為圓度系數計算和長寬比計算。圓度系數計算涉及到的參數包括機制砂顆粒面積和周長，長寬比計算涉及到的參數主要有機制砂顆粒最大長度與寬度。

對于機制砂顆粒形貌的測量，上述提及的方法無論是定性評價還是定量測量，均存在一定的優缺點。空隙率法簡單易操作，但是準確性較差；流動時間法易理解，但操作繁瑣；圓度系數是對機制砂形貌進行二維的評價，因此無法完全反應機制砂的三維特征，并且不同砂的圓度系數比較接近，不能準確反應砂的品質；當若涉及到三維特征的測試時，則參數太多，測試繁瑣；長寬比雖計算容易，但由于表達式過于簡單，準確性差，也不能很好反應顆粒形貌特征。

數字圖形處理(DPI)技術的出現給機制砂粒形研究帶來方便。上世紀90年代中期，有人將DPI技術應用于顆粒的棱角性的研究，后來香港大學有關學者將該技術直接應用于粗集料粒形的表征和級配的描述，關于DPI技術在細集料粒形研究方面鮮有報道。

中國專利CN 103063558 A公開了一種機制砂顆粒形狀評價方法，本方法首次使用數字圖像處理技術來評價機制砂顆粒的形貌，同時結合試驗，從二維和三維來評價機制砂顆粒形狀，與傳統評價方法相比，提供一種方便、快速；評價結果精確、客觀的機制砂顆粒形狀評價方法，但是專利中涉及到的有關二維圓形系數的計算，一方面該方法不能有效評價三維球體顆粒形貌，另一方面圓形系數計算結果比較接近，不能準確劃分不同品質砂子的圓形度范圍和準確評價砂的品質，而專利中對于三維球體顆粒形貌的表征，則涉及較多的三維特征參數，而這些參數的提取與計算，一方面測試繁瑣，另一方面準確度不能保證，因此操作起來不方便、不準確

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種方法簡單準確、方法先進的機制砂球體類似度的檢測方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種機制砂球體類似度的檢測方法，該方法包括以下步驟：

1)取樣：隨機選取同一生產批次不同級配的機制砂顆粒，并將取樣后的機制砂顆粒放在潔凈的玻璃板上；

2)采集數碼影像：使用數碼相機從多個方向對取樣后的機制砂顆粒進行拍照，并獲取機制砂顆粒各方向的數碼影像；

3)對數碼影像進行預處理，將數碼影像處理為二維影像；

4)獲取同一機制砂顆粒在各方向二維影像中的圓形度，并根據各方向的圓形度獲取該機制砂顆粒的球體類似度；

5)逐粒獲取取樣后的機制砂顆粒的球體類似度，匯總多個取樣后的機制砂顆粒的球體類似度，取平均值得到該生產批次機制砂顆粒的球體類似度。

所述的步驟1)中具體包括以下步驟：

取樣前先將機制砂顆粒的取樣部位表層鏟除，然后從不同部位隨機抽取等量的機制砂8份，組成一組樣品，然后采用人工四分法將所取的試樣進行縮分，最后在縮分后的樣品中隨機抽取具有代表性的試樣。