一種機(jī)制砂球體類似度的檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及建筑材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種機(jī)制砂球體類似度的檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，我國砂的年產(chǎn)量高達(dá)7億多噸，這其中的大多數(shù)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(shí)間內(nèi)不可再生、不適宜長距離運(yùn)輸?shù)忍攸c(diǎn)。機(jī)制砂的產(chǎn) 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(jī)制砂品質(zhì)的可靠性，有必 要對其顆粒形貌進(jìn)行評價(jià)。
[0003] 機(jī)制砂顆粒為不規(guī)則形狀，很難充分地定義、度量，描述機(jī)制砂顆粒形貌特征的指 標(biāo)主要有以下幾種：
[0004] 圓度系數(shù)：表示集料顆粒的圓形程度。
[0005] 長寬比：即為顆粒最大長度與寬度之間的比值。
[0006] 上述關(guān)于機(jī)制砂顆粒形貌的兩種特征指標(biāo)，目前比較常用的方法主要分為定性評 價(jià)和定量測量。對于定性評價(jià)，主要是基于機(jī)制砂的棱角性提出的，分為空隙率法和流動(dòng)時(shí) 間法?？障堵史ㄊ敲绹趹?zhàn)略性公路研究計(jì)劃（SHRP)研究過程中特別強(qiáng)調(diào)測定砂的棱角 性指標(biāo)（FAA)的，該方法是將干燥細(xì)集料試樣通過一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)漏斗，漏入一個(gè)經(jīng)標(biāo)定的圓筒， 由細(xì)集料的空隙率作為棱角性指標(biāo)?？障堵试酱?，意味著有較大的內(nèi)摩擦角，球狀顆粒少， 細(xì)集料的表面構(gòu)造粗糖，所以是描述細(xì)集料性能的重要指標(biāo)；而流動(dòng)時(shí)間法是在國家標(biāo)準(zhǔn) JTG E42-2005《公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程》中T0345-2005細(xì)集料棱角性試驗(yàn)中提出的，該方法 是測定一定體積的細(xì)集料（機(jī)制砂、石肩、天然砂）全部通過標(biāo)準(zhǔn)漏斗所需要的流動(dòng)時(shí)間， 稱為細(xì)集料的棱角性，以s表示。細(xì)集料棱角性，適用于評定細(xì)集料顆粒的表面構(gòu)造和粗糙 度。一種試樣需平行測試5次，以流動(dòng)時(shí)間的平均值作為機(jī)制砂的棱角性試驗(yàn)結(jié)果。對于 定量測量，分為圓度系數(shù)計(jì)算和長寬比計(jì)算。圓度系數(shù)計(jì)算涉及到的參數(shù)包括機(jī)制砂顆粒 面積和周長，長寬比計(jì)算涉及到的參數(shù)主要有機(jī)制砂顆粒最大長度與寬度。
[0007] 對于機(jī)制砂顆粒形貌的測量，上述提及的方法無論是定性評價(jià)還是定量測量，均 存在一定的優(yōu)缺點(diǎn)?？障堵史ê唵我撞僮?，但是準(zhǔn)確性較差；流動(dòng)時(shí)間法易理解，但操作繁 瑣；圓度系數(shù)是對機(jī)制砂形貌進(jìn)行二維的評價(jià)，因此無法完全反應(yīng)機(jī)制砂的三維特征，并且 不同砂的圓度系數(shù)比較接近，不能準(zhǔn)確反應(yīng)砂的品質(zhì)；當(dāng)若涉及到三維特征的測試時(shí)，則參 數(shù)太多，測試繁瑣；長寬比雖計(jì)算容易，但由于表達(dá)式過于簡單，準(zhǔn)確性差，也不能很好反應(yīng) 顆粒形貌特征。
[0008] 數(shù)字圖形處理（DPI)技術(shù)的出現(xiàn)給機(jī)制砂粒形研究帶來方便。上世紀(jì)90年代中 期，有人將DPI技術(shù)應(yīng)用于顆粒的棱角性的研究，后來香港大學(xué)有關(guān)學(xué)者將該技術(shù)直接應(yīng) 用于粗集料粒形的表征和級(jí)配的描述，關(guān)于DPI技術(shù)在細(xì)集料粒形研究方面鮮有報(bào)道。
[0009] 中國專利CN 103063558 A公開了一種機(jī)制砂顆粒形狀評價(jià)方法，本方法首次使用 數(shù)字圖像處理技術(shù)來評價(jià)機(jī)制砂顆粒的形貌，同時(shí)結(jié)合試驗(yàn)，從二維和三維來評價(jià)機(jī)制砂 顆粒形狀，與傳統(tǒng)評價(jià)方法相比，提供一種方便、快速；評價(jià)結(jié)果精確、客觀的機(jī)制砂顆粒形 狀評價(jià)方法，但是專利中涉及到的有關(guān)二維圓形系數(shù)的計(jì)算，一方面該方法不能有效評價(jià) 三維球體顆粒形貌，另一方面圓形系數(shù)計(jì)算結(jié)果比較接近，不能準(zhǔn)確劃分不同品質(zhì)砂子的 圓形度范圍和準(zhǔn)確評價(jià)砂的品質(zhì)，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(shù)，而這些參數(shù)的提取與計(jì)算，一方面測試繁瑣，另一方面準(zhǔn)確度不能保證，因 此操作起來不方便、不準(zhǔn)確

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種方法簡單準(zhǔn)確、 方法先進(jìn)的機(jī)制砂球體類似度的檢測方法。
[0011] 本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：
[0012] -種機(jī)制砂球體類似度的檢測方法，該方法包括以下步驟：
[0013] 1)取樣：隨機(jī)選取同一生產(chǎn)批次不同級(jí)配的機(jī)制砂顆粒，并將取樣后的機(jī)制砂顆 粒放在潔凈的玻璃板上；
[0014] 2)采集數(shù)碼影像：使用數(shù)碼相機(jī)從多個(gè)方向?qū)θ雍蟮臋C(jī)制砂顆粒進(jìn)行拍照，并 獲取機(jī)制砂顆粒各方向的數(shù)碼影像；
[0015] 3)對數(shù)碼影像進(jìn)行預(yù)處理，將數(shù)碼影像處理為二維影像；
[0016] 4)獲取同一機(jī)制砂顆粒在各方向二維影像中的圓形度，并根據(jù)各方向的圓形度獲 取該機(jī)制砂顆粒的球體類似度；
[0017] 5)逐粒獲取取樣后的機(jī)制砂顆粒的球體類似度，匯總多個(gè)取樣后的機(jī)制砂顆粒的 球體類似度，取平均值得到該生產(chǎn)批次機(jī)制砂顆粒的球體類似度。
[0018] 所述的步驟1)中具體包括以下步驟：
[0019] 取樣前先將機(jī)制砂顆粒的取樣部位表層鏟除，然后從不同部位隨機(jī)抽取等量的機(jī) 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(jìn)行縮分，最后在縮分后的樣 品中隨機(jī)抽取具有代表性的試樣。
[0020] 所述的步驟2)中數(shù)碼影像的放大倍數(shù)為5~10倍。
[0021] 所述的步驟4)中，同一機(jī)制砂顆粒的圓形度為機(jī)制砂顆粒投影面積與其最小外 接圓面積之比，公式為：
[0022]
[0023] L = D
[0024] 其中，Y為機(jī)制砂顆粒的圓形度，G是顆粒投影面積，S為投影顆粒最小外接圓面 積，L為投影顆粒最大粒徑，D為投影顆粒最小外接圓直徑，
[0025] 所述的機(jī)制砂顆粒的球體類似度的計(jì)算式為：
[0026]
[0027] 其中，Q為機(jī)制砂顆粒的球體類似度，Σ Y為同一機(jī)制砂顆粒η個(gè)投影方向的圓形 度總和，η為空間投影方向總數(shù)。
[0028] 所述的步驟5)中，該批次機(jī)制砂顆粒的球體類似度Q的計(jì)算式為：
[0029]
[0030] 其中，Σ Q為N個(gè)機(jī)制砂顆粒的球體類似度總和，N為機(jī)制砂顆?？倲?shù)。
[0031] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0032] -、方法簡單準(zhǔn)確：本發(fā)明提出了一種二維圓形度的計(jì)算方法，該方法可以比較清 晰劃分不同種類砂子或者同一種類不同