透水混凝土中堵塞颗粒粒径测定方法及级配检测方法与流程

本发明属于土木工程领域，尤其涉及一种透水混凝土中堵塞颗粒粒径测定方法及级配检测方法。

背景技术：

与普通混凝土相比，透水混凝土具有透气、透水、吸声降噪、净化水体、改善地表土壤的生态环境、缓解地表径流和城市热岛效应等优良的使用性能。透水混凝土，又称多孔混凝土，是由粗骨料、水和水泥等组成。透水混凝土的高孔隙结构使得路面具有良好的透水性能，能够让雨水快速渗入地下，从而有效减小或消除城市暴雨引发的洪涝灾害，这将在我国正在实施的“海绵城市”建设中发挥重要作用。然而，由于降雨产生的地表径流中含有的大量悬浮颗粒(如泥砂、碎屑等)，这些颗粒会随水流不断进入透水路面孔隙，造成孔隙堵塞，透水混凝土路面渗透性能不断降低。

对于泥土、砂砾等堵塞颗粒，常用的颗粒粒径的测量方法是筛分法。传统的筛分法由于根据国家标准规范《建筑用砂》(GB/T14684-2011)规定的筛分孔径大小包括0.15mm、0.3mm、0.6mm、1.18mm、2.36mm、4.75mm和9.5mm，筛孔范围较小，造成颗粒粒径测量的准确性较差而且工作量大。

技术实现要素：

为了解决现有技术的缺点，本发明的第一目的是提供一种透水混凝土中堵塞颗粒的特征尺寸测定方法。

一种透水混凝土中堵塞颗粒粒径测定方法，包括：

步骤1：随机选取一组透水混凝土材料放置在预先设定区域内，采集该组透水混凝土材料的图像并作为该组透水混凝土材料的原始图像；其中，透水混凝土材料中的堵塞颗粒随机放置且互不重叠；

步骤2：将原始图像的像素值转换为距离值，再将原始图像进行黑白化处理，得到黑白图像，使得该组透水混凝土材料中堵塞颗粒均转化为统一的黑色；

步骤3：根据阈值分割法分别求取黑白图像中每个堵塞颗粒的面积，再根据预设堵塞颗粒的形状为球形，直接求出该组透水混凝土材料中每个堵塞颗粒的粒径大小。

本发明通过获取预先设定区域面积的透水混凝土材料图像，其中，透水混凝土材料中的堵塞颗粒随机放置且互不重叠；并对采集的图像进行黑白化处理以及堵塞颗粒面积的求取，再根据预设堵塞颗粒的形状为球形，直接求出该组透水混凝土材料中每个堵塞颗粒的粒径大小，实验操作简单，数据处理方便，提高了颗粒粒径测量的准确性而且减小了工作量，最终使得结果稳定可靠，将最后得到的堵塞颗粒的粒径大小数据可以进一步用于研究颗粒级配对透水混凝土堵塞的影响等相关性能。

进一步地，步骤1中的预先设定区域为正方形区域。

预先设定区域也可以为其他形状的区域，但是正方形区域，方便后期分析。

进一步地，步骤2中，利用ImageJ软件将原始图像的距离值转换为像素值。

其中，ImageJ软件为现有的图像处理软件，该ImageJ软件处理可以实现图像的距离值与像素值之间的相互转化。当采集的图像是像素图像时，具体操作过程为：

将待转化图像导入ImageJ软件根据待转化图像中的标尺，完成像素值与距离值的转换。

进一步地，在步骤1中采用不低于300万像素的摄像机来采集透水混凝土材料的图像。这样能够采集到清晰的透水混凝土材料图像，为后续图像处理求取堵塞颗粒的粒径大小的准确性，具有重要意义。

进一步地，在预先设定区域内放置一把有刻度的直尺，将所述直尺作为原始图像的像素值转换为距离值的距离标准。这样能够将图中直尺对应的距离与像素值之间建立关系，为图像的像素值转换为距离值之间的转化，提供了转换关系。

本发明的第二目的是提供一种透水混凝土级配检测方法。

本发明的一种透水混凝土级配检测方法，包括：

步骤1：随机选取一组透水混凝土材料放置在预先设定区域内，采集该组透水混凝土材料的图像并作为该组透水混凝土材料的原始图像；其中，透水混凝土材料中的堵塞颗粒随机放置且互不重叠；

步骤2：将原始图像的像素值转换为距离值，再将原始图像进行黑白化处理，得到黑白图像，使得该组透水混凝土材料中堵塞颗粒均转化为统一的黑色；

步骤3：根据阈值分割法分别求取黑白图像中每个堵塞颗粒的面积，再根据预设堵塞颗粒的形状为球形，直接求出该组透水混凝土材料中每个堵塞颗粒的粒径大小；

步骤4：根据预设的堵塞颗粒的密度，将透水混凝土材料中每个堵塞颗粒的粒径大小转化为质量大小，进而构建出颗粒级配曲线；再根据公式C_U＝d₆₀/d₁₀，求取透水混凝土材料中堵塞颗粒的不均匀系数C_U；透水混凝土材料中堵塞颗粒的不均匀系数C_U的取值范围为0～1，C_U越大，则透水混凝土级配越好；其中，d₁₀为在颗粒级配曲线中重量占10％的粒径；d₆₀为在颗粒级配曲线中重量占60％的粒径。

本发明的该透水混凝土级配检测方法，首先，直接对透水混凝土材料图像进行采集和图像处理，得到透水混凝土材料中每个堵塞颗粒的粒径大小，实验操作简单，数据处理方便，提高了颗粒粒径测量的准确性而且减小了工作量；然后，再将得到的堵塞颗粒的粒径大小转化为质量大小，进而构建出颗粒级配曲线；最后根据颗粒级配曲线及透水混凝土材料中堵塞颗粒的不均匀系数C_U求解公式，得到透水混凝土级配级性能。

本发明的有益效果为：

(1)本发明通过获取预先设定区域面积的透水混凝土材料图像，其中，透水混凝土材料中的堵塞颗粒随机放置且互不重叠；并对采集的图像进行黑白化处理以及堵塞颗粒面积的求取，再根据预设堵塞颗粒的形状为球形，直接求出该组透水混凝土材料中每个堵塞颗粒的粒径大小，实验操作简单，数据处理方便，提高了颗粒粒径测量的准确性而且减小了工作量，最终使得结果稳定可靠，将最后得到的堵塞颗粒的粒径大小数据可以进一步用于研究颗粒级配对透水混凝土堵塞的影响等相关性能。

(2)本发明的该透水混凝土级配检测方法，首先，直接对透水混凝土材料图像进行采集和图像处理，得到透水混凝土材料中每个堵塞颗粒的粒径大小，实验操作简单，数据处理方便，提高了颗粒粒径测量的准确性而且减小了工作量；然后，再将得到的堵塞颗粒的粒径大小转化为质量大小，进而构建出颗粒级配曲线；最后根据颗粒级配曲线及透水混凝土材料中堵塞颗粒的不均匀系数C_U求解公式，得到透水混凝土级配级性能

附图说明

图1是本发明的一种透水混凝土中堵塞颗粒粒径测定方法的流程图。

图2是本发明的一种透水混凝土级配检测方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明：

图1是本发明的一种透水混凝土中堵塞颗粒粒径测定方法的流程图。如图1所示的一种透水混凝土中堵塞颗粒粒径测定方法，包括步骤1～步骤3。

其中，步骤1：随机选取一组透水混凝土材料放置在预先设定区域内，采集该组透水混凝土材料的图像并作为该组透水混凝土材料的原始图像；其中，透水混凝土材料中的堵塞颗粒随机放置且互不重叠。

优选地，步骤1中的预先设定区域为正方形区域。

预先设定区域也可以为其他形状的区域，但是正方形区域，方便后期分析。

优选地，在步骤1中采用不低于300万像素的摄像机来采集透水混凝土材料的图像。这样能够采集到清晰的透水混凝土材料图像，为后续图像处理求取堵塞颗粒的粒径大小的准确性，具有重要意义。

优选地，在预先设定区域内放置一把有刻度的直尺，将所述直尺作为原始图像的像素值转换为距离值的距离标准。这样能够将图中直尺对应的距离与像素值之间建立关系，为图像的像素值转换为距离值之间的转化，提供了转换关系。

步骤2：将原始图像的像素值转换为距离值，再将原始图像进行黑白化处理，得到黑白图像，使得该组透水混凝土材料中堵塞颗粒均转化为统一的黑色。

优选地，步骤2中，利用ImageJ软件将原始图像的距离值转换为像素值。

其中，ImageJ软件为现有的图像处理软件，该ImageJ软件处理可以实现图像的距离值与像素值之间的相互转化。当采集的图像是像素图像时，具体操作过程为：

将待转化图像导入ImageJ软件根据待转化图像中的标尺，完成像素值与距离值的转换。

本发明也可以利用其他现有的图像处理软件将原始图像的距离值转换为像素值。

步骤3：根据阈值分割法分别求取黑白图像中每个堵塞颗粒的面积，再根据预设堵塞颗粒的形状为球形，直接求出该组透水混凝土材料中每个堵塞颗粒的粒径大小。

本实施例通过获取预先设定区域面积的透水混凝土材料图像，其中，透水混凝土材料中的堵塞颗粒随机放置且互不重叠；并对采集的图像进行黑白化处理以及堵塞颗粒面积的求取，再根据预设堵塞颗粒的形状为球形，直接求出该组透水混凝土材料中每个堵塞颗粒的粒径大小，实验操作简单，数据处理方便，提高了颗粒粒径测量的准确性而且减小了工作量，最终使得结果稳定可靠，将最后得到的堵塞颗粒的粒径大小数据可以进一步用于研究颗粒级配对透水混凝土堵塞的影响等相关性能。

图2是本发明的一种透水混凝土级配检测方法的流程图。如图2所示的一种透水混凝土级配检测方法，包括步骤1～步骤4。

其中，步骤1：随机选取一组透水混凝土材料放置在预先设定区域内，采集该组透水混凝土材料的图像并作为该组透水混凝土材料的原始图像；其中，透水混凝土材料中的堵塞颗粒随机放置且互不重叠。

优选地，步骤1中的预先设定区域为正方形区域。

预先设定区域也可以为其他形状的区域，但是正方形区域，方便后期分析。

优选地，在步骤1中采用不低于300万像素的摄像机来采集透水混凝土材料的图像。这样能够采集到清晰的透水混凝土材料图像，为后续图像处理求取堵塞颗粒的粒径大小的准确性，具有重要意义。

优选地，在预先设定区域内放置一把有刻度的直尺，将所述直尺作为原始图像的像素值转换为距离值的距离标准。这样能够将图中直尺对应的距离与像素值之间建立关系，为图像的像素值转换为距离值之间的转化，提供了转换关系。

步骤2：将原始图像的像素值转换为距离值，再将原始图像进行黑白化处理，得到黑白图像，使得该组透水混凝土材料中堵塞颗粒均转化为统一的黑色。

优选地，步骤2中，利用ImageJ软件将原始图像的距离值转换为像素值。

其中，ImageJ软件为现有的图像处理软件，该ImageJ软件处理可以实现图像的距离值与像素值之间的相互转化。当采集的图像是像素图像时，具体操作过程为：

将待转化图像导入ImageJ软件根据待转化图像中的标尺，完成像素值与距离值的转换。

本发明也可以利用其他现有的图像处理软件将原始图像的距离值转换为像素值。

步骤3：根据阈值分割法分别求取黑白图像中每个堵塞颗粒的面积，再根据预设堵塞颗粒的形状为球形，直接求出该组透水混凝土材料中每个堵塞颗粒的粒径大小。

步骤4：根据预设的堵塞颗粒的密度，将透水混凝土材料中每个堵塞颗粒的粒径大小转化为质量大小，进而构建出颗粒级配曲线；再根据公式C_U＝d₆₀/d₁₀，求取透水混凝土材料中堵塞颗粒的不均匀系数C_U；透水混凝土材料中堵塞颗粒的不均匀系数C_U的取值范围为0～1，C_U越大，则透水混凝土级配越好；其中，d₁₀为在颗粒级配曲线中重量占10％的粒径；d₆₀为在颗粒级配曲线中重量占60％的粒径。

本实施例的该透水混凝土级配检测方法，首先，直接对透水混凝土材料图像进行采集和图像处理，得到透水混凝土材料中每个堵塞颗粒的粒径大小，实验操作简单，数据处理方便，提高了颗粒粒径测量的准确性而且减小了工作量；然后，再将得到的堵塞颗粒的粒径大小转化为质量大小，进而构建出颗粒级配曲线；最后根据颗粒级配曲线及透水混凝土材料中堵塞颗粒的不均匀系数C_U求解公式，得到透水混凝土级配级性能。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。