CN116793891A - 一种骨料比表面积的测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及建筑材料测试技术领域，公开了一种骨料比表面积的测试方法，取骨料样品进行筛分试验获得各筛的筛余量，并计算骨料各粒径区间的百分含量；取各筛筛余量等百分比的各筛筛余物作为测试样，对测试样依次进行清洗、干燥处理；将干燥后的测试样浸渍硅胶液后取出，硅胶液固化后获得具有硅胶包裹层的测试样；脱去测试样的硅胶包裹层并测量硅胶包裹层面积，根据各测试样的质量计算获得每个测试样的比表面积；根据骨料各粒径区间的百分含量以及每个测试样的比表面积，计算获得骨料平均比表面积。该骨料比表面积的测试方法能够适用于非规则形状的骨料，且获得的骨料比表面积考虑了骨料颗粒的粒形及粒径对骨料表面积的影响，测试的准确性较高。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料测试技术领域，公开了一种骨料比表面积的测试方法。
背景技术
由于天然砂石骨料的短缺和开采的环保限制，机制骨料如再生骨料逐渐替代天然骨料用于混凝土的配制。骨料的比表面积可综合评价骨料的形状、棱角性、粒径等特征，从而影响了混凝土的物理力学性能。另外，骨料比表面积的测试结果可为透水混凝土的裹浆厚度计算及配合比设计提供直接支持。
关于骨料比表面积的测试方法，目前主要有以下三种：
净浆试验法：首先对标准立方体试块进行水泥净浆裹面，计算标准试块单位面积裹浆量，再根据骨料裹浆前后增加的质量推算骨料表面积，进而求得骨料比表面积。然而，计算过程中假定标准试块和所测骨料单位面积的裹浆量相同，忽略了骨料形状对裹浆量的影响。
理论计算法：假设骨料为规则球体模型，采用球体体积、表面积的公式计算骨料的比表面积。然而，在计算过程中忽略了骨料粒径、形状的影响，使得计算比表面积与实际比表面积有较大偏差。
三维激光扫描法：通过三维激光扫描技术获取骨料的三维结构，构建三维模型，计算骨料的比表面积。该方法测试较为精确，但该方法设备昂贵、操作复杂、数据处理繁琐。
发明内容
本发明的目的是提供一种骨料比表面积的测试方法，获得的骨料比表面积考虑了骨料颗粒的粒形及粒径对骨料表面积的影响，测试的准确性较高，能够适用于非规则形状的骨料。
为达上述目的，本发明提供了一种骨料比表面积的测试方法，包括：
取骨料样品进行筛分试验获得各筛的筛余量，并计算骨料各粒径区间的百分含量；
取各筛筛余量等百分比的各筛筛余物作为测试样，对测试样依次进行清洗、干燥处理；
将干燥后的测试样浸渍硅胶液后取出，硅胶液固化后获得具有硅胶包裹层的测试样；
脱去测试样的硅胶包裹层并测量硅胶包裹层面积，根据各测试样的质量计算获得每个测试样的比表面积；
根据骨料各粒径区间的百分含量以及每个测试样的比表面积，计算获得骨料平均比表面积。
进一步地，所述筛分试验中，试验筛的公称直径从大到小依次为31.5mm、25mm、20mm、16mm、10mm、5mm，骨料样品用量大于等于8kg。
进一步地，所述硅胶液粘度为20-25，硬度为18-23A°。
进一步地，所述硅胶液的制备方法包括：按重量份取硅胶100-120份，硅胶固化剂1-2.5份，均匀搅拌1-5min，静置5-30min，使硅胶液的流动度在135mm-190mm。
进一步地，将干燥后的测试样浸渍硅胶液后取出，硅胶液固化后获得具有硅胶包裹层的测试样的步骤包括：
将一铁丝网置于容器中，然后加入硅胶液，将全部测试样分批放入铁丝网中，浸渍1-5min后提起铁丝网，使包裹在测试样上多余的硅胶液流出，待硅胶包裹层晾干固化。
进一步地，脱去测试样的硅胶包裹层并测量硅胶包裹层面积，根据各测试样的质量计算获得每个测试样的比表面积的方法包括：
将固化后的硅胶包裹层从测试样上剥离，将硅胶包裹层裁剪成平面状薄片；
将各测试样的平面状薄片铺设于水平台上，并在水平台上放置面积已知的参照物，采用相机拍摄获得同时含有参照物以及同一测试样的所有平面状薄片的图像；
利用图像处理软件获得图像的单位像素面积、图像上参照物的像素数以及同一测试样的所有平面状薄片的像素数，根据公式计算对应测试样的硅胶包裹层面积，其中/>为骨料表面平均粗糙度修正系数，骨料表面平均粗糙度Ra＜200μm时，/>取1.0，Ra介于200-500μm时，/>取1.05，Ra＞500μm时，/>取1.1；/>为第/>个测试样的硅胶包裹层面积，/>为参照物的面积，/>为图像上对应测试样的所有平面状薄片的像素数之和，/>为图像上参照物的像素数。
进一步地，根据骨料各粒径区间的百分含量以及每个测试样的比表面积，计算获得骨料平均比表面积的方法包括：
根据每个测试样的比表面积，分析获得每个粒径区间的比表面积代表值，其中，/>为第/>个粒径区间的比表面积代表值，/>为第/>个测试样的质量，/>为第/>个粒径区间测试样的数量；
根据骨料各粒径区间的百分含量以及每个粒径区间的比表面积代表值，采用公式，其中/>为骨料的第/>个粒径区间的百分含量，/>为筛分试验获得的骨料的粒径区间总数。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明通过骨料筛分、硅胶液包裹、图像处理实现了骨料比表面积的测试，所获得的骨料比表面积考虑了骨料颗粒的粒形、粒径对骨料表面积的影响，且本发明方法的测试结果与三维激光扫描技术的测试结果较为接近，测试的准确性较高，规避了采用三维激光扫描技术成本高的问题，且能够适用于非规则形状的骨料，可为透水混凝土比表面积法计算配合比提供可靠骨料比表面积数据。
附图说明
图1为实施例1或实施例2中骨料比表面积的测试方法流程图；
图2为实施例2中含有参照物以及同一测试样的所有平面状薄片的图像；其中A为平面状薄片，B为参照物；
图3为实施例2中编号为01的骨料采用三维激光扫描技术获得的三维形貌图；
图4为实施例2中编号为02的骨料采用三维激光扫描技术获得的三维形貌图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1，参见图1，一种骨料比表面积的测试方法，包括：
取骨料样品进行筛分试验获得各筛的筛余量，并计算骨料各粒径区间的百分含量；
取各筛筛余量等百分比的各筛筛余物作为测试样，对测试样依次进行清洗、干燥处理；
将干燥后的测试样浸渍硅胶液后取出，硅胶液固化后获得具有硅胶包裹层的测试样；
脱去测试样的硅胶包裹层并测量硅胶包裹层面积，根据各测试样的质量计算获得每个测试样的比表面积；
根据骨料各粒径区间的百分含量以及每个测试样的比表面积，计算获得骨料平均比表面积。
在本实施例中，通过骨料筛分、硅胶液包裹、图像处理实现了骨料比表面积的测试，能够适用于非规则形状的骨料，所获得的骨料比表面积考虑了骨料颗粒的粒形及粒径对骨料表面积的影响，且本发明方法的测试结果与三维激光扫描技术的测试结果较为接近，测试的准确性较高，规避了采用三维激光扫描技术成本高的问题，可为透水混凝土比表面积法计算配合比提供可靠骨料比表面积数据。
实施例2，参见图1-图4，本实施例以某批骨料比表面积分析为例，对本发明的方法流程进行详细说明，具体测试方法包括：
步骤一、取骨料样品进行筛分试验获得各筛的筛余量，并计算骨料各粒径区间的百分含量；
本实施例中，试验筛的公称直径从大到小依次为31.5mm、25mm、20mm、16mm、10mm、5mm，为保证测试的准确性，本方法限定了骨料样品用量不小于8kg。本实施例中随机取10kg的骨料进行筛分试验，获得粒径区间为25-31.5mm的骨料百分含量，粒径区间为20-25mm的骨料百分含量/>，粒径区间为16-20mm的骨料百分含量/>，粒径区间为10-16mm的骨料百分含量/>，粒径区间为5-10mm的骨料百分含量/>为8%。
步骤二、取各筛筛余量等百分比的各筛筛余物作为测试样，对测试样依次进行清洗、干燥处理；本实施例中从完成筛分试验的骨料中称取各筛筛余质量的30%作为测试样，对测试样进行清洗、干燥处理。
步骤三、将干燥后的测试样浸渍硅胶液后取出，硅胶液固化后获得具有硅胶包裹层的测试样；
本实施例中所述硅胶液的制备方法包括：取硅胶100份，硅胶固化剂1.5份，均匀搅拌1min，静置12min，此时硅胶液的流动度在165mm，粘度为20，硬度为20A°。
干燥后的测试样浸渍硅胶液的方法为：将一铁丝网置于容器中，然后加入硅胶液，将全部测试样分批放入铁丝网中，1min后提起铁丝网，使包裹在测试样上多余的硅胶液流出，在空气中静置，待硅胶包裹层晾干固化。
步骤四、脱去测试样的硅胶包裹层并测量硅胶包裹层面积，根据各测试样的质量计算获得每个测试样的比表面积；
本实施例中，具体操作流程如下：
将固化后的硅胶包裹层从测试样上剥离，将硅胶包裹层裁剪成平面状薄片A；为保证测试数据的准确性，薄片最大面积不超过25mm2；
将各测试样的平面状薄片A铺设于水平台上，并在水平台上放置面积已知的参照物B，采用高清相机拍摄获得同时含有参照物B以及同一测试样的所有平面状薄片A的图像，如图2所示；
将图像导入Image Pro Plus图像处理软件中，利用Image Pro Plus图像处理软件获得图像的单位像素面积、图像上参照物B的像素数以及同一测试样的所有平面状薄片A的像素数，并根据公式计算对应测试样的硅胶包裹层面积，其中/>为骨料表面平均粗糙度修正系数，由表面粗糙度仪测定Ra=172.42μm，则/>=1.0；/>为第/>个测试样的硅胶包裹层面积，/>为参照物B的面积，/>为图像上对应测试样的所有平面状薄片A的像素数之和，/>为图像上参照物B的像素数。通过采用不同骨料表面平均粗糙度来引入不同的修正系数对硅胶包裹层面积进行修正，能够进一步确保计算获得的骨料比表面积数据的准确性。
本实施例列举了各筛余粒径区间中部分骨料分别采用本发明测试方法与三维激光扫描技术测试得到的对应骨料比表面积数据，具体数据对比如表1所示，数据表明本发明方法的测试结果与三维激光扫描技术的测试结果较为接近。图3、图4中分别为采用三维激光扫描技术获得的表1中骨料编号为01、02的骨料三维形貌图以及对应骨料表面积数据。
表1 不同测试方法获得的骨料比表面积数据对比表
步骤五、根据骨料各粒径区间的百分含量以及每个测试样的比表面积，计算获得骨料平均比表面积；
本实施例中，具体操作流程如下：
根据每个测试样的比表面积，分析获得每个粒径区间的比表面积代表值，其中，/>为第/>个粒径区间的比表面积代表值，/>为第/>个测试样的质量，/>为第/>个粒径区间测试样的数量；
根据骨料各粒径区间的百分含量以及每个粒径区间的比表面积代表值，采用公式，其中/>为骨料的第/>个粒径区间的百分含量，/>为筛分试验获得的骨料的粒径区间总数。
本实施例中，该批骨料的比表面积计算结果如表2所示：
表2 骨料的比表面积计算结果表
虽然对本发明的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可作出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。
Claims (7)
1.一种骨料比表面积的测试方法，其特征在于，包括：
取骨料样品进行筛分试验获得各筛的筛余量，并计算骨料各粒径区间的百分含量；
取各筛筛余量等百分比的各筛筛余物作为测试样，对测试样依次进行清洗、干燥处理；
将干燥后的测试样浸渍硅胶液后取出，硅胶液固化后获得具有硅胶包裹层的测试样；
脱去测试样的硅胶包裹层并测量硅胶包裹层面积，根据各测试样的质量计算获得每个测试样的比表面积；
根据骨料各粒径区间的百分含量以及每个测试样的比表面积，计算获得骨料平均比表面积。
2.根据权利要求1所述的骨料比表面积的测试方法，其特征在于，所述筛分试验中，试验筛的公称直径从大到小依次为31.5mm、25mm、20mm、16mm、10mm、5mm，骨料样品用量大于等于8kg。
3.根据权利要求1所述的骨料比表面积的测试方法，其特征在于，所述硅胶液粘度为20-25，硬度为18-23A°。
4.根据权利要求3所述的骨料比表面积的测试方法，其特征在于，所述硅胶液的制备方法包括：按重量份取硅胶100-120份，硅胶固化剂1-2.5份，均匀搅拌1-5min，静置5-30min，使硅胶液的流动度在135mm-190mm。
5.根据权利要求1所述的骨料比表面积的测试方法，其特征在于，将干燥后的测试样浸渍硅胶液后取出，硅胶液固化后获得具有硅胶包裹层的测试样的步骤包括：
将一铁丝网置于容器中，然后加入硅胶液，将全部测试样分批放入铁丝网中，浸渍1-5min后提起铁丝网，使包裹在测试样上多余的硅胶液流出，待硅胶包裹层晾干固化。
6.根据权利要求1所述的骨料比表面积的测试方法，其特征在于，脱去测试样的硅胶包裹层并测量硅胶包裹层面积，根据各测试样的质量计算获得每个测试样的比表面积的方法包括：
将固化后的硅胶包裹层从测试样上剥离，将硅胶包裹层裁剪成平面状薄片；
将各测试样的平面状薄片铺设于水平台上，并在水平台上放置面积已知的参照物，采用相机拍摄获得同时含有参照物以及同一测试样的所有平面状薄片的图像；
利用图像处理软件获得图像的单位像素面积、图像上参照物的像素数以及同一测试样的所有平面状薄片的像素数，并根据公式计算对应测试样的硅胶包裹层面积，其中/>为考虑骨料表面平均粗糙度的修正系数，骨料表面平均粗糙度Ra＜200μm时，/>取1.0，Ra介于200-500μm时，/>取1.05，Ra＞500μm时，/>取1.1；/>为第/>个测试样的硅胶包裹层面积，/>为参照物的面积，/>为图像上对应测试样的所有平面状薄片的像素数之和，/>为图像上参照物的像素数。
7.根据权利要求6所述的骨料比表面积的测试方法，其特征在于，根据骨料各粒径区间的百分含量以及每个测试样的比表面积，计算获得骨料平均比表面积的方法包括：
根据每个测试样的比表面积，分析获得每个粒径区间的比表面积代表值，其中，/>为第/>个粒径区间的比表面积代表值，/>为第/>个测试样的质量，/>为第/>个粒径区间测试样的数量；
根据骨料各粒径区间的百分含量以及每个粒径区间的比表面积代表值，采用公式，其中/>为骨料的第/>个粒径区间的百分含量，/>为筛分试验获得的骨料的粒径区间总数。
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