图像处理技术在混凝土骨料形状参数分析中的应用研究

应用多目立体视觉三维重建理论及其方法,构建了3D混凝土骨料形状参数测试分析系统.分析系统通过多目视觉技术,多角度提取骨料的三维信息,利用三维重建方法,获得相关的、用于表征骨料形状特性的形状参数,如针状、片状系数、圆度、球度、凸度、矩形度.在骨料形状参数分析的基础上,进一步分析计算骨料级配及针、片状颗粒含量等表征骨料质量指标的参数,解决了通过图像处理技术检测骨料主要质量指标的问题.对比研究分析表明,测试精度与传统的筛分方法高度吻合,为骨料质量的自动检测分析提供了新的方法.     

充填骨料颗粒形态参数定量评价方法

矿山充填骨料颗粒形态包括形状、棱角度及纹理是影响充填体力学、料浆管输特性及充填系统设计的重要因素.在混凝土及矿山充填领域往往仅考虑骨料颗粒大小及级配,而忽略颗粒形态的影响.针对目前对骨料颗粒形状及棱角度的定量表征评价方法不一、适用性不强、用法不明确的问题;在总结分析充填骨料颗粒形状和棱角度的8种定量评价方法的基础上,结合矿山实际应用的7种充填骨料,进行颗粒形态参数计算及对比分析,探讨各评价指标的优缺点及适用性.采用了计算机图像处理技术,计算充填骨料的颗粒形状和棱角度特征参数并进行相关性分析.结果表明:连续级配充填骨料不同粒径区间的颗粒形态参数差异不大,呈偏态分布并可用均值表示;圆形度R和周长-面积分形维数D可用来表征颗粒形状,而不受颗粒棱角度的影响;腐蚀膨胀参数ED、分形棱角度FA可用来表征颗粒棱角度,而不受颗粒形状的影响;而对于剩下的表征形状的球形度S、长宽比F、外形指数I及表征棱角度的指数AI这4个参数相互之间存在关联,不能用于区分颗粒形状和棱角度.最后,为了去除这些指标之间的重复性信息,通过主成分分析的方法得到了两个互不相关的新指标,简化了颗粒形态参数的表征,并在矿山充填骨料分析中应用.     

基于PFC3D的粗骨料堆积模拟仿真分析

为研究粗骨料形状特性对粗骨料堆积状态的影响,利用PFC3 D5.0离散元分析软件,对不同级配、不同针片状含量的粗骨料进行了堆积模拟分析.将三维扫描获取的粗骨料外轮廓信息经过图像分析处理,构建仿真骨料数据库,并以此为基础完成粗骨料堆积模拟,计算堆积密实度.对比分析模拟计算结果与实验结果,二者具有较高的吻合度,说明该模拟分...     

钢筋混凝土锈蚀开裂的有限元分析方法

基于Abaqus非线性有限元软件,通过投放不同形状、粒径、级配的骨料,模拟钢筋锈蚀膨胀导致混凝土保护层开裂的精细化建模分析. 针对混凝土裂缝开展形态,对网格映射方法、几何剖分方法,以及几何剖分方法+Cohesive单元细观模型等几种建模技术的运算效率进行对比;同时针对两种不同混凝土骨料形状对锈胀混凝土裂缝开裂的影响进行比较分析.结果表明:网格映射方建模简单、运算效率较高,但分析结果较粗糙;几何剖分方法收敛速度快,计算效率高,但建模时需要对骨料进行剖分;几何剖分+Cohesive单元方法得到的裂缝开展形态更加精细化更接近实际情况,但运算效率低,只适用于局部精细化分析要求较高的场合.骨料的形状和分布对裂缝分布和扩展趋势均产生一定影响,实际分析中,骨料形状应尽可能接近于实际骨料.此外,通过几何剖分+Cohesive单元法建立的模型计算结果锈蚀开裂时间与理论计算值对比误差小于10%,说明该模拟方法在一定程度上符合钢材锈胀挤压附近混凝土导致开裂的理论.     

基于灰色关联的沥青拌和楼骨料称量系统校正

针对国产沥青拌和楼骨料称量过程计量波动及超差率较大,导致难以准确控制骨料组成配比的问题,以国产4000型沥青拌和楼的骨料称为研究对象,校正量系数、灰色关联分辨系数、误差加权及变化率系数为相关控制参数.并应用灰色关联分析方法,设计了以沥青拌和楼动态监控为基础的灰色关联偏差校正新回路.通过分析骨料称标定的参考数据序列与动态监控实测数据序列的灰色关联度,对骨料称量过程进行了动态偏差校正试验.结果表明,采用该控制方式后,骨料计量过程平稳,各档骨料的最大超差率从5%以上降至3%以内,动态集料级配误差从±1.5%以上降至±1%以内,有效改善了超差较大的情况,提高了配料精度.     

混合骨料级配对充填料浆离析的影响

针对金川矿山废石-棒磨砂混合骨料充填料浆存在的离析问题,通过优化混合骨料级配来控制料浆的离析率。首先,对充填骨料进行物化分析及级配分析,通过堆积密实度试验确定混合骨料配比,以WeyMouth粒子干涉理论为基础设计8种级配的混合骨料,并以此进行料浆离析试验;其次,基于Fuller公式建立混合骨料粒径连续分布模型,结合统计学基本原理建立平均粒径和粒径分散系数2个级配表征参数。然后,根据离析试验结果,以屈服应力为条件,确定混合骨料平均粒径和粒径分散系数。最后,以金川矿山充填材料进行验证试验。研究结果表明:在废石与棒磨砂质量比为7:3,屈服应力为50～60 Pa条件下,满足混合骨料高浓度料浆管道自流输送的离析率为16.76%～21.55%,由此确定混合骨料的平均粒径为4.99～5.39 mm,粒径分散系数为1.42～1.45。当料浆质量分数为80%时,级配T1和T2的离析率分别为16.38%和17.04%,与界定值16.76%～21.55%相比较,相对误差分别为1.17%和2.28%,说明确定的混合骨料级配参数范围具有一定的可靠性。     

普通混凝土骨料级配的计算与分析

通过最紧密堆积理论把普通混凝土的细骨料和粗骨料的级配联系起来,计算细骨料和粗骨料的用量,并分析普通混凝土细骨料和粗骨料的级配参数,得到砂的细度模数计算公式的实质含义。结果表明,根据最紧密堆积理论建立线性方程组计算细骨料和粗骨料的用量,其计算结果符合现行规范的要求,并能有效提升级配计算效率;砂的细度模数必须与砂的级配曲线联合应用,从整体上评价砂的级配质量才能有效评价砂的级配,粗骨料的级配则应控制筛孔尺寸的累积筛余量;砂的细度模数计算公式的实质是去除粒径大于4.75 mm的颗粒之后剩下的各筛上砂的累积百分率之和。     

骨料空隙率对混凝土流动性与强度的影响分析

简要分析了影响混凝土流动性及强度的主要因素,讨论了CF-WF骨料级配理论在骨料级配优化中的应用.在CF-WF骨料级配理论的基础上,通过粗细骨料混合后的骨料空隙率分析及其与粗糙度因子(CF)和工作性因子(WF)的关系,研究了骨料空隙率对混凝土拌合物流动性及强度的影响.研究表明,粗细骨料混合后的空隙率越小,混凝土拌合物的流动性越好,混凝土的强度越高.粗细骨料混合后的空隙率是衡量混凝土骨料级配优化的核心指标.通过多种不同粒径范围的骨料混配、骨料整形等措施,降低骨料混配后的空隙率是骨料混配及优化的关键路径.     

水工沥青混凝土骨料级配选择

骨料级配选择是水工沥青混凝土配合比设计的一个重要问题。骨料级配曲线可用三个参数表征:骨料最大粒径、级配指数和填料用量。本文讨论了这三个参数对骨料连续级配的影响,建立了新的级配公式,并成功地用于配合比设计。     

随机凹凸型骨料在混凝土细观数值模型中配置算法研究

混凝土细观结构随机骨料数值模型的建立及其损伤破坏力学分析,可为混凝土宏观强度分析研究提供依据.适于满足各类指定的骨料级配曲线,针对任意形状、大小的骨料颗粒的生成与投放过程提出了一种改进算法,突破了传统凸形骨料的投放限制,使细观数值模型更接近于混凝土试件断面的实际.具体实现过程中,基于计算机图形学多边形重叠判断及区域填充算法,来消除预投放骨料间的交叠现象.此外,利用粒径极值比来控制骨料形状.还提出骨料颗粒投放过程的用户微干预方法,比较传统完全随机法,提高了投放的成功率及效率.算例验证了骨料的实际投放效果.