一种基于筛分曲线的粗骨料比表面积计算方法技术

本发明专利技术涉及建筑材料领域，公开了一种基于筛分曲线的粗骨料比表面积计算方法，包括以下步骤：第一步：进行筛分试验，筛分出不同大小的粗骨料，获得样品一；第二步：采用四分取样法对样品一进行取样，取得易于统计且具有代表性的骨料样品，同时测定其筛分曲线；第三步：利用裹浆法测定比表面积，通过对样品表面积、体积与直径进行数值拟合，获得骨料的比表面积、体积与直径的数学关系；第四步：采用图像分析软件对骨料样品进行分析，以获得骨料的几何尺寸参数；第五步：首先需要定义试验参数，然后建立基于筛分曲线的数学公式；第六步：误差分析。本发明专利技术通过计算获得粗骨料的比表面积，将其作为计算混凝土试件的浆膜厚度的充分条件，同时也是分析粗骨料对混凝土性能的一个重要技术参数。本发明专利技术为高性能混凝土的配合比设计提供了一个崭新的设计思路。个崭新的设计思路。个崭新的设计思路。

【技术实现步骤摘要】
一种基于筛分曲线的粗骨料比表面积计算方法


[0001]本专利技术涉及建筑材料领域，具体涉及一种基于筛分曲线的粗骨料比表面积计算方法。

技术介绍

[0002]粗骨料是混凝土的重要组成材料之一，其体积占比一般为40
‑
60％，主要起骨架支撑作用与填充作用。粗骨料由天然岩石、卵石或矿山废石经机械破碎筛分而成，形状不规则。用来表征粗骨料形状的参数有很多，如比表面积、圆度、粒径和筛分特性等。其中，比表面积是确定混凝土胶凝材料厚度的重要参数，但用传统的实验方法却较难得到。此外，粗骨料的筛分曲线能很好地描述了粗骨料的级配情况，这在实验室中很容易得到。适当级配的粗骨料可使混凝土更密实，空隙率更低。这种紧密堆积状态与粗骨料的级配情况和比表面积密切相关。粗骨料的比表面积会直接影响混凝土的工作性、力学性能和耐久性。因此，对粗骨料比表面积的定量分析不仅是高性能混凝土设计的关键，也是传统混凝土性能的改进和优化的关键。
[0003]目前，比表面积测定方法主要有BET法和激光衍射法，然而上述方法测定的比表面积考虑了材料的内部孔隙，而且样品的粒径一般在4.75mm以下，不适用于大于5mm的粗骨料。CT扫描仪同样被用于测定粗骨料的比表面积，这种方法虽然可以最大程度地还原骨料的不规则形状，但是原始CT图像存在光照不均匀、边界模糊，需要大量的后期图片处理，而且成本又高，因此适应性较低。此外，采用水泥浆体或石蜡作为包裹物，利用质量关系式，也可以计算出粗骨料比表面积。然而，粗骨料数量居多，采用这种方法测定比表面积需要大量的实验，这不满足于实际工程需求，为此我们提出了一种基于筛分曲线的粗骨料比表面积计算方法。

技术实现思路

[0004](一)解决的技术问题
[0005]针对现有技术的不足，本专利技术提供一种基于筛分曲线的粗骨料比表面积计算方法，以解决上述的问题。
[0006](二)技术方案
[0007]为实现上述所述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0008]一种基于筛分曲线的粗骨料比表面积计算方法，包括以下步骤：
[0009]第一步：进行筛分试验，利用七种不同孔径的方形筛子，筛分出不同大小的粗骨，获得样品一；
[0010]第二步：采用四分取样法对样品一进行取样，取得易于统计且具有代表性的骨料样品，同时测定其筛分曲线；
[0011]第三步：准备一个形状规则的样品作为参照，利用裹浆法测定比表面积，通过对样品表面积、体积与直径进行数值拟合，获得骨料的比表面积、体积与直径的数学关系；
[0012]第四步：采用图像分析软件对骨料样品进行分析，以获得骨料的几何尺寸参数；
[0013]第五步：首先需要定义试验参数，然后建立基于筛分曲线的数学公式；
[0014]第六步：误差分析。
[0015]优选的，所述第一步中方形筛子采用2.36
‑
31.5mm，筛分振动时间为10分钟，骨料最大直径为26.5mm，表观密度为2.699g/cm3，12.0千克的粗骨料被用于筛分试验。
[0016]优选的，所述第二步中四分取样法过程如下：随机选取同一批次的骨料混合3分钟，以确保骨料随机分布，然后将骨料平铺成圆饼状，按两个正交方向划分成四个部分，随机选取其中一部分，然后重复进行上述操作，直至获得数量足够多且易于统计；
[0017]筛分曲线的获取内容如下：用
±
0.02mm游标卡尺和
±
0.001g电子秤测量并记录每个样品的直径，骨料可以通过筛子的最小直径和质量，所有样品均按粒径从小到大进行编号，体积为骨料质量与表观密度的比值，然后获得筛分曲线。
[0018]优选的，所述第三步中的比表面积获取内容如下：将骨料样品浸入水胶比为0.50的水泥净浆中5秒，然后取出骨料样品，称取其质量，通过计算得到包裹骨料的水泥净浆质量，然后通过公式计算得到骨料的比表面积。
[0019]优选的，所述第四步中的几何尺寸参数获取步骤如下：放置一根标尺作为参考尺寸，对所有骨料与标尺进行拍摄，采用软件设置图像的颜色阈值，对图像进行二值化处理，得到黑白色的图像，最后利用软件计算图像中的像素信息，最终得到骨料样品的尺寸参数。
[0020]优选的，所述第五步中的定义试验参数以及建立数学公式的内容如下：
[0021]S1：设定d1‑
d7为第一步中不同筛分试验所用的方形筛子孔径，f1‑
f6为剩余在筛子上的骨料质量分布含量；
[0022]S2：将直径区间在d
a
‑
d
a+1
的骨料平均分成m等分，每颗骨料的质量分布含量为f
a
‑
m
；
[0023]S3：综上得到综上推理出f
a
为筛分试验后a筛子上骨料的质量分布含量，Δd
a
为骨料的直径增量；
[0024]S4：基于上述公式内容，得到每份骨料的直径分别为d
a
至d
a
+(m
‑
1)Δd
a
之间；
[0025]S5：通过累加的方式计算骨料的总表面积，然后计算骨料的总表面积与总质量的比值即可计算得到骨料的比表面积；
[0026]公式为：
[0027]优选的，所述S5中的公式可以简化为：
[0028]优选的，所述第六步误差分析的内容如下：
[0029]S1：将第三步中获得的获得骨料的比表面积、体积与直径的数学关系代入到第五步中的数学公式；
[0030]S2：计算得到比表面积；
[0031]S3：进行数值比对。
[0032](三)有益效果
[0033]与现有技术相比，本专利技术提供的基于筛分曲线的粗骨料比表面积计算方法，具备以下有益效果：
[0034]1、该基于筛分曲线的粗骨料比表面积计算方法，骨料筛分曲线是根据筛分试验获
得的，通常用于表征骨料的颗粒尺寸与级配情况。与BET法、激光衍射法、CT扫描图像分析法或裹浆法等方法相比，筛分试验更简单，更容易完成。基于此，本专利技术通过建立粗骨料筛分特性与比表面积之间的数值关系，借助图像分析技术，推导出一种基于筛分曲线计算粗骨料比表面积的计算公式。与裹浆法或图像分析法计算得到的结果相比，通过该方法计算获得的比表面积误差在2％以内，这表明本专利技术提供的计算方法是一种简单、高效的粗骨料比表面积测定方法。
[0035]2、该基于筛分曲线的粗骨料比表面积计算方法，对粗骨料比表面积的定量分析不仅是高性能混凝土设计的关键，也是传统混凝土性能的改进和优化的关键。通过计算获得粗骨料的比表面积，是计算混凝土试件的浆膜厚度的充分条件，同时也是分析粗骨料对混凝土性能的一个重要技术参数。本专利技术为高性能混凝土的配合比设计提供了一个崭新的设计思路。
附图说明
[0036]图1为本专利技术实施例骨料筛分曲线；
[0037]图2为本专利技术实施例通过裹浆法测得的骨料样品表本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于筛分曲线的粗骨料比表面积计算方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步：进行筛分试验，利用七种不同孔径的方形筛子，筛分出不同大小的粗骨，获得样品一；第二步：采用四分取样法对样品一进行取样，取得易于统计且具有代表性的骨料样品，同时测定其筛分曲线；第三步：准备一个形状规则的样品作为参照，利用裹浆法测定比表面积，通过对样品表面积、体积与直径进行数值拟合，获得骨料的比表面积、体积与直径的数学关系；第四步：采用图像分析软件对骨料样品进行分析，以获得骨料的几何尺寸参数；第五步：首先需要定义试验参数，然后建立基于筛分曲线的数学公式；第六步：误差分析。2.根据权利要求1所述的基于筛分曲线的粗骨料比表面积计算方法，其特征在于：所述第一步中方形筛子采用2.36
‑
31.5mm，筛分振动时间为10分钟，骨料最大直径为26.5mm，表观密度为2.699g/cm3，12.0千克的粗骨料被用于筛分试验。3.根据权利要求1所述的基于筛分曲线的粗骨料比表面积计算方法，其特征在于：所述第二步中四分取样法过程如下：随机选取同一批次的骨料混合3分钟，以确保骨料随机分布，然后将骨料平铺成圆饼状，按两个正交方向划分成四个部分，随机选取其中一部分，然后重复进行上述操作，直至获得数量足够多且易于统计；筛分曲线的获取内容如下：用
±
0.02mm游标卡尺和
±
0.001g电子秤测量并记录每个样品的直径，骨料可以通过筛子的最小直径和质量，所有样品均按粒径从小到大进行编号，体积为骨料质量与表观密度的比值，然后获得筛分曲线。4.根据权利要求1所述的基于筛分曲线的粗骨料比表面积计算方法，其特征在于：所述第三步中的比表面积获取内容如下：将骨料样品浸入水胶比为0.50的水泥净浆中5秒，然后取出骨料样品，称取其质量，通过计算得到包裹骨料的水泥净浆质量，然后通过公式计...

【专利技术属性】
技术研发人员：王庆，何坚强，黄文杰，赖勉亨，何正铭，
申请(专利权)人：广州大学，
类型：发明
国别省市：