机制砂粒形的精准表征方法技术

本发明专利技术提供一种机制砂粒形的精准表征方法，全粒级机制砂分成不同粒级范围的两部分，粒度为和的机制砂，其质量分别为和，且粒度小于；采用单位流动时间法表征粒度为的机制砂粒形，同时引入流动率将粒形结果转变为无量纲数值；采用球形度法准确、立体的表征粒度为的机制砂粒形；根据和两部分的质量比，将两部分粒形结果换算成粒形指数，实现将抽象的机制砂粒形好坏转变为可进行数学运算的具体数值。将流动时间法、球形度法两种不同的检测方法结合起来形成一种新的检测方法。新方法既能有效克服单种检测方法存在的不足，又能发挥其针对某粒级检测精准的优点。精准的优点。

【技术实现步骤摘要】
机制砂粒形的精准表征方法


[0001]本专利技术涉及机制砂粒形领域，尤其是涉及一种机制砂粒形的精准表征方法。

技术介绍

[0002]机制砂是以岩石、卵石、矿山废石、尾矿等为原料，经过除土处理，由机械破碎、筛分等工艺制成的粒径为4.75～0.075mm的颗粒。机制砂已经是我国建设市场最主要的砂源，但其普遍存在着粒形较差等质量问题，难以很好的满足建筑行业的用砂需求。工信部联原〔2019〕239号等文件明确提出，要以机制砂石的颗粒整形等关键技术和工艺为重点，加强骨料整形等关键装备研发投入和技术创新。一些学者也对机制砂整形技术进行了研究。为了评价对机制砂的整形效果，就需要对机制砂粒形进行科学表征。
[0003]由于机制砂大多呈不规则状、粒径小、粒级分布广，对其粒形进行合理表征存在很大的难度。目前国内外存在着条形筛法、流动时间法、振实密度法、数字图像处理技术等多种表征机制砂粒形的方法，但这些方法都存在着一定的缺点，对机制砂的粒形评价并不准确、全面，也没有一种方法得到广泛认可和普遍应用。
[0004]条形筛法。条形筛法是根据机制砂中片状颗粒含量来表征机制砂粒形好坏。该方法需要用方孔筛、条形筛对机制砂进行多次筛分，不仅操作非常繁琐，而且容易出现筛孔堵塞，测量结果过于粗糙。另外，条形筛法无法衡量2.36mm以下部分，因而对机制砂粒形的衡量并不全面。美国ASTM C33/C33M－18与条形筛法存在一定相似之处，是通过针片状和扁平颗粒含量来衡量机制砂粒形好坏。英国BS 882：1992将机制砂粒形粗略分为六种类型，但各种粒形的界限比较模糊，也无法实现定量评价。
[0005]流动时间法是通过测量机制砂流过流动时间仪的时间，以时间的长短来表征粒形好坏。该方法测量较粗粒级时容易卡死，导致试验失败，并且在测量较粗粒级时很容易受到机制砂级配、颗粒相对位置和操作人员的影响。但该方法表征较细粒级机制砂的粒形较为方便准确。
[0006]近年来也出现了基于三维成像的数字图像处理法及依靠该方法衍生出的圆形度、球形度比等方法。该方法需要价格昂贵的精密设备和专门的处理软件，需要操作人员具有较高的信息化处理和分析水平，容易受到光线明暗、颗粒摆放位置等多种因素干扰，不能反应出片状颗粒粒形特征。此外，该方法也不能表征1.18mm以下机制砂粒形。《公路机制砂高性能混凝土技术规程》中的球体类似度法借助数字图像处理技术，用体积之比来衡量机制砂粒形好坏，该方法同样不能表征1.18mm以下部分机制砂粒形。

技术实现思路

[0007]本专利技术的主要目的在于提供一种机制砂粒形的精准表征方法，解决条形筛法、流动时间法、振实密度法、数字图像处理技术等表征机制砂粒形的方法所存在的诸如无法表征4.75～0.075mm全粒级机制砂粒形，筛孔堵塞、测量结果不够准确，易受其他因素干扰等问题。
[0008]本专利技术所采用的技术方案是：一种机制砂粒形的精准表征方法，其特征是：全粒级机制砂分成不同粒级范围的两部分，粒度为d1和d2的机制砂，其质量分别为m1和m2，且d1粒度小于d2粒度；
[0009]采用单位流动时间法表征粒度为d1的机制砂粒形，同时引入流动率将粒形结果转变为无量纲数值；
[0010]采用球形度法准确、立体的表征粒度为d2的机制砂粒形；
[0011]根据d1和d2两部分的质量比，将两部分粒形结果换算成粒形指数，实现将抽象的机制砂粒形好坏转变为可进行数学运算的具体数值。
[0012]优选方案中，粒度为d1的机制砂的大小为0.075～1.18mm，粒度为d2的机制砂的大小为1.18～4.75mm。
[0013]优选方案中，采用球形度法表征1.18～4.75mm粒级。球形度法表征方法为：机制砂的球形度为机制砂的真实体积与其最小外接球的体积之比；
[0014]随机抽取N颗1.18～4.75mm机制砂，用电子分析天平测定某颗机制砂的质量m
z
，算出其真实体积
[0015]用游标卡尺量出该颗机制砂的最大长度d，算出以d为直径的球体即该机制砂的最小外接球的体积
[0016]该颗机制砂的球形度为
[0017]求出这N颗机制砂的球形度，算出其平均球形度值
[0018]优选方案中，采用单位流动时间法表征0.075～1.18mm粒级。单位流动时间法表征方法为：机制砂的流动率为机制砂的单位流动时间与标准砂的单位流动时间之比；
[0019]用流动时间仪测定0.075～1.18mm机制砂的流动时间s，算出机制砂的单位流动时间
[0020]称取质量为m
b
的0.075～1.18mm标准砂，用流动时间仪测得其流动时间s
b
，算出标准砂的单位流动时间
[0021]该部分机制砂的流动率为
[0022]优选方案中，算出全粒级机制砂的粒形指数方法为：
[0023]0.075～1.18mm部分质量比为m1/(m1+m2)，1.18～4.75mm部分质量比为m2/(m1+m2)；
[0024]全粒级机制砂的粒形指数为粒形指数越小，说明机制砂越接近球形，形状越好。
[0025]本专利技术提供了一种机制砂粒形的精准表征方法，本申请针对以往机制砂粒形检测方法存在的优劣点，创造性的将两种不同的检测方法结合起来形成一种新的检测方法。新方法既能有效克服单种检测方法存在的不足，又能发挥其针对某粒级检测精准的优点，最大限度排除机制砂级配和人为操作等因素干扰，能够准确表征全粒级机制砂的粒形。针对球形度法能够简单有效表征较粗粒级机制砂粒形、但对细粒级机制砂操作不便的特点，提
出用球形度法来表征1.18～4.75mm粒级这部分较粗的机制砂粒形。针对流动时间法能够简单有效表征较细粒级机制砂粒形、但测量较粗粒级则易卡死且准确性差的特点，提出用单位流动时间法表征0.075～1.18mm粒级这部分较细的机制砂粒形。为能够数字化表征全粒级机制砂粒形，将0.075～1.18mm粒级的粒形结果转化为无量纲的流动率，从而可与1.18～4.75mm粒级的粒形结果实现数字上的运算，最终实现将全粒级机制砂的粒形都转变为可计算的数值。
具体实施方式
[0026]一种机制砂粒形的精准表征方法，全粒级机制砂分成不同粒级范围的两部分，粒度为d1和d2的机制砂，其质量分别为m1和m2，且d1粒度小于d2粒度；
[0027]针对流动时间法能够简单有效表征较细粒级机制砂粒形、但测量较粗粒级则易卡死且准确性差的特点，提出用单位流动时间法表征粒度为d1即0.075～1.18mm的机制砂粒形，同时引入流动率将粒形结果转变为无量纲数值；
[0028]针对球形度法能够简单有效表征较粗粒级机制砂粒形、但对细粒级机制砂操作不便的特点，提出用球形度法来准确、立体的表征粒度为d2即1.18～4.75mm粒级这部分较粗的机制砂粒形。
[0029]根据d1和d2两部分的质量比，将两部分粒形结果换算成粒形指数，实现将抽象的机制砂粒形好坏转变为可进行数学运算的具本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机制砂粒形的精准表征方法，其特征是：全粒级机制砂分成不同粒级范围的两部分，粒度为d1和d2的机制砂，其质量分别为m1和m2，且d1粒度小于d2粒度；采用单位流动时间法表征粒度为d1的机制砂粒形，同时引入流动率将粒形结果转变为无量纲数值；采用球形度法准确、立体的表征粒度为d2的机制砂粒形；根据d1和d2两部分的质量比，将两部分粒形结果换算成粒形指数，实现将抽象的机制砂粒形好坏转变为可进行数学运算的具体数值。2.根据权利要求1所述一种机制砂粒形的精准表征方法，其特征是：粒度为d1的机制砂的大小为0.075～1.18mm，粒度为d2的机制砂的大小为1.18～4.75mm。3.根据权利要求1所述一种机制砂粒形的精准表征方法，其特征是：采用球形度法表征1.18～4.75mm粒级；球形度法表征方法为：机制砂的球形度为机制砂的真实体积与其最小外接球的体积之比；随机抽取N颗1.18～4.75mm机制砂，用电子分析天平测定某颗机制砂的质量m
z
，算出其真实体积用游标卡尺量...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭兴华，贺爱平，郭茂生，张华成，李国栋，尤大海，张朝宏，
申请(专利权)人：湖北冶金地质研究所中南冶金地质研究所，
类型：发明
国别省市：