一种砂细度模数的新型测量方法.pdf

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1、一种砂细度模数的新型测量方法范宏秦雪(青岛理工大学土木工程学院，山东青岛271100)[摘要]随着图像技术的不断发展，将图像技术应用于砂的测量可以更加准确的得到砂的细度模数，本文介绍了通过分散砂颗粒成像进行软件分析，弱化背景以进行颗粒分割，边缘处理后获得的统计参数来得到更加完整的描述颗粒的特征。[关键词]颗粒级配；细度模数；图像分析；颗粒分割；平均厚度文章编号：2095—4085(2015)“一0023—04骨料的颗粒形状是影响混凝土的重要因素之一，细骨料的性质(颗粒级配、颗粒形状，表面粗糙度等)对硅盐水泥拌合物的需水量影响很大

2、，用水量的不同导致混凝土硬化后的收缩、裂缝以及耐久性都有极大的差异¨J，其中，砂的粗细程度是评定水泥混凝土用砂质量的一个重要指标，细度模数是作为砂的粗细程度的评定指标，实验研究表明混凝土强度随细度模数变化有显著变化心j，在混凝土配合比的设计中，要以砂的细度模数来调整砂率及砂的用水量，砂的细度模数对混凝土的和易性、配合比以及抗压强度等性能都有明显的影响。砂的颗粒级配是指不同粒径砂粒搭配比例状况，粗细程度即细度，是指不同砂粒大小的混合体总的粗细程度。传统的，也是现在普遍使用测量砂的颗粒级配和粗细程度的方法主要是筛分法，即通过不同筛孔

3、上的筛余物质量来分析砂的级配构成，分别用级配曲线和细度模数来表示旧J。而筛分法在理论上来讲，小于筛孔的骨料应全部通过筛孔，但实际上是不可能全部透筛，因此必然会造成一些误差。图像分析技术(DIP技术)即用模式识别和人工智能方法对物景进行分析、描述、分类和解释的技术，又称景物分析或图像理解。很多学者应用DIP技术对骨料进行图像分析，但其中最大的问题在于只能得到骨料的二维尺寸，无法得到三维尺寸，即无法知道颗粒的厚度，这里我们将颗粒的平均厚度用其他的尺寸来估算，得到与实际尺寸相近的值来估算。实验通过筛分法和图像分析法进行对比，来验证图像

4、分析方法的准确性。作者简介：范宏(1967一)，男，甘肃庆阳人，副教授，硕士生导师，博士。l筛分法测量砂的细度模数1．1筛分法实验流程按照国家规范规定Hj，通过筛分法来测量砂的颗粒级配，具体操作如下。按规定取样，筛除大于9．50l'nm的颗粒，并将试样缩分至1100g，放在干燥室中烘干至恒量，待冷却至室温后，大致分为两份备用：(1)称取试样500g，按照建筑用砂规范中筛分法方法步骤，将试样倒人按孔径大小从上到下组合的套筛上，然后进行筛分。(2)将套筛置于摇筛机上，摇10min取下套筛，按筛孔大小顺序再逐个用手筛，筛至每分钟通过总

5、量0．1％为止，通过的试样并人下一号筛，并和下一号筛中的试样一起过筛，这样顺序进行，直至各号筛全部筛完为止。称出各号筛的筛余量，精确至1g，试样在各号筛上的筛余量不得超过按式(1)计算出的量。G-警(1)G一在一个筛上的筛余量，单位为克A一筛面面积，单位为平方毫米d一筛孑L尺寸，单位为毫米(3)计算结果与评定M,-塑尘瓮掣(2)坂一细度模数A1、A2、A3、A4、A5、A6一分另Ⅱ为4．75mm、2．36i／lln、1．18mill、600la,m、300Ixm、150laan筛的累计筛余百分率。砂的颗粒级配应符合表1规定，砂的

6、级配类别应符．篮．合表2规定。表1颗粒级配裹2级配类别1．2筛分法误差分析筛分法的优点在于原理简单，操作方便、易于实现，但筛分法的缺陷也是不容忽视的。在实际的操作过程中，即使经过了摇筛机和人工手筛，仍会有部分小于筛孔的骨料不能够透筛；同时一些大于筛孔的呈梭形的骨料也易通过筛孔，造成了计算时的误差如图1；筛分过程中因震动强烈，一些颗粒种类可能容易破损，从而破坏粒径分布【5J。图1颗粒经过筛孔示薏圈2图像测量测砂的细度模数2．1图像测量方法实验流程及实验原理(1)按照《建筑用砂》中规定的取样方式，取800g砂子进行烘干，然后从中取4

7、00g待用，将400g砂子等分为lO份，随机抽取一份置于漏斗中；将黑色卡纸置于光线良好处，每次拍照都尽量要放在同一地点，同一时间，以保证拍到的照片尽可能光线、．2I．背景可以达到一致。(2)将沙漏置于卡纸上方，均匀缓慢的将砂子从沙漏洒在黑色卡纸上；框出所要拍照的区域，测量区域一般为600mm400mill，旁边放上标尺作为参考单位，用数码相机进行固焦拍照。(3)从400g砂子中再随机抽取两份重复上述实验，以获得更加准确、全面的数据。(4)将拍到的图片在专业软件中打开，通过调整亮度、对比度和伽马值来弱化背景，突出所要测量的颗粒，为

8、了更好的排除背景上的亮光影响，还可以在实验中先拍摄一张背景图片，然后再处理砂子的图片时，通过背景校正功能将背景干扰因素排除如图2。图2调整图片(5)校准，选择测量单位即拍照时标尺的单位，准确定位好标尺的长度也就可以准确测得照片中砂子的实际粒径。(6)颗粒分割，这