透水混凝土中堵塞顆粒粒徑測定方法及級配檢測方法與流程

本發明屬于土木工程領域，尤其涉及一種透水混凝土中堵塞顆粒粒徑測定方法及級配檢測方法。

背景技術：

與普通混凝土相比，透水混凝土具有透氣、透水、吸聲降噪、凈化水體、改善地表土壤的生態環境、緩解地表徑流和城市熱島效應等優良的使用性能。透水混凝土，又稱多孔混凝土，是由粗骨料、水和水泥等組成。透水混凝土的高孔隙結構使得路面具有良好的透水性能，能夠讓雨水快速滲入地下，從而有效減小或消除城市暴雨引發的洪澇災害，這將在我國正在實施的“海綿城市”建設中發揮重要作用。然而，由于降雨產生的地表徑流中含有的大量懸浮顆粒(如泥砂、碎屑等)，這些顆粒會隨水流不斷進入透水路面孔隙，造成孔隙堵塞，透水混凝土路面滲透性能不斷降低。

對于泥土、砂礫等堵塞顆粒，常用的顆粒粒徑的測量方法是篩分法。傳統的篩分法由于根據國家標準規范《建筑用砂》(GB/T14684-2011)規定的篩分孔徑大小包括0.15mm、0.3mm、0.6mm、1.18mm、2.36mm、4.75mm和9.5mm，篩孔范圍較小，造成顆粒粒徑測量的準確性較差而且工作量大。

技術實現要素：

為了解決現有技術的缺點，本發明的第一目的是提供一種透水混凝土中堵塞顆粒的特征尺寸測定方法。

一種透水混凝土中堵塞顆粒粒徑測定方法，包括：

步驟1：隨機選取一組透水混凝土材料放置在預先設定區域內，采集該組透水混凝土材料的圖像并作為該組透水混凝土材料的原始圖像；其中，透水混凝土材料中的堵塞顆粒隨機放置且互不重疊；

步驟2：將原始圖像的像素值轉換為距離值，再將原始圖像進行黑白化處理，得到黑白圖像，使得該組透水混凝土材料中堵塞顆粒均轉化為統一的黑色；

步驟3：根據閾值分割法分別求取黑白圖像中每個堵塞顆粒的面積，再根據預設堵塞顆粒的形狀為球形，直接求出該組透水混凝土材料中每個堵塞顆粒的粒徑大小。

本發明通過獲取預先設定區域面積的透水混凝土材料圖像，其中，透水混凝土材料中的堵塞顆粒隨機放置且互不重疊；并對采集的圖像進行黑白化處理以及堵塞顆粒面積的求取，再根據預設堵塞顆粒的形狀為球形，直接求出該組透水混凝土材料中每個堵塞顆粒的粒徑大小，實驗操作簡單，數據處理方便，提高了顆粒粒徑測量的準確性而且減小了工作量，最終使得結果穩定可靠，將最后得到的堵塞顆粒的粒徑大小數據可以進一步用于研究顆粒級配對透水混凝土堵塞的影響等相關性能。

進一步地，步驟1中的預先設定區域為正方形區域。

預先設定區域也可以為其他形狀的區域，但是正方形區域，方便后期分析。

進一步地，步驟2中，利用ImageJ軟件將原始圖像的距離值轉換為像素值。

其中，ImageJ軟件為現有的圖像處理軟件，該ImageJ軟件處理可以實現圖像的距離值與像素值之間的相互轉化。當采集的圖像是像素圖像時，具體操作過程為：

將待轉化圖像導入ImageJ軟件根據待轉化圖像中的標尺，完成像素值與距離值的轉換。

進一步地，在步驟1中采用不低于300萬像素的攝像機來采集透水混凝土材料的圖像。這樣能夠采集到清晰的透水混凝土材料圖像，為后續圖像處理求取堵塞顆粒的粒徑大小的準確性，具有重要意義。

進一步地，在預先設定區域內放置一把有刻度的直尺，將所述直尺作為原始圖像的像素值轉換為距離值的距離標準。這樣能夠將圖中直尺對應的距離與像素值之間建立關系，為圖像的像素值轉換為距離值之間的轉化，提供了轉換關系。

本發明的第二目的是提供一種透水混凝土級配檢測方法。

本發明的一種透水混凝土級配檢測方法，包括：

步驟1：隨機選取一組透水混凝土材料放置在預先設定區域內，采集該組透水混凝土材料的圖像并作為該組透水混凝土材料的原始圖像；其中，透水混凝土材料中的堵塞顆粒隨機放置且互不重疊；

步驟2：將原始圖像的像素值轉換為距離值，再將原始圖像進行黑白化處理，得到黑白圖像，使得該組透水混凝土材料中堵塞顆粒均轉化為統一的黑色；

步驟3：根據閾值分割法分別求取黑白圖像中每個堵塞顆粒的面積，再根據預設堵塞顆粒的形狀為球形，直接求出該組透水混凝土材料中每個堵塞顆粒的粒徑大小；

步驟4：根據預設的堵塞顆粒的密度，將透水混凝土材料中每個堵塞顆粒的粒徑大小轉化為質量大小，進而構建出顆粒級配曲線；再根據公式C_U＝d₆₀/d₁₀，求取透水混凝土材料中堵塞顆粒的不均勻系數C_U；透水混凝土材料中堵塞顆粒的不均勻系數C_U的取值范圍為0～1，C_U越大，則透水混凝土級配越好；其中，d₁₀為在顆粒級配曲線中重量占10％的粒徑；d₆₀為在顆粒級配曲線中重量占60％的粒徑。

本發明的該透水混凝土級配檢測方法，首先，直接對透水混凝土材料圖像進行采集和圖像處理，得到透水混凝土材料中每個堵塞顆粒的粒徑大小，實驗操作簡單，數據處理方便，提高了顆粒粒徑測量的準確性而且減小了工作量；然后，再將得到的堵塞顆粒的粒徑大小轉化為質量大小，進而構建出顆粒級配曲線；最后根據顆粒級配曲線及透水混凝土材料中堵塞顆粒的不均勻系數C_U求解公式，得到透水混凝土級配級性能。

本發明的有益效果為：

(1)本發明通過獲取預先設定區域面積的透水混凝土材料圖像，其中，透水混凝土材料中的堵塞顆粒隨機放置且互不重疊；并對采集的圖像進行黑白化處理以及堵塞顆粒面積的求取，再根據預設堵塞顆粒的形狀為球形，直接求出該組透水混凝土材料中每個堵塞顆粒的粒徑大小，實驗操作簡單，數據處理方便，提高了顆粒粒徑測量的準確性而且減小了工作量，最終使得結果穩定可靠，將最后得到的堵塞顆粒的粒徑大小數據可以進一步用于研究顆粒級配對透水混凝土堵塞的影響等相關性能。

(2)本發明的該透水混凝土級配檢測方法，首先，直接對透水混凝土材料圖像進行采集和圖像處理，得到透水混凝土材料中每個堵塞顆粒的粒徑大小，實驗操作簡單，數據處理方便，提高了顆粒粒徑測量的準確性而且減小了工作量；然后，再將得到的堵塞顆粒的粒徑大小轉化為質量大小，進而構建出顆粒級配曲線；最后根據顆粒級配曲線及透水混凝土材料中堵塞顆粒的不均勻系數C_U求解公式，得到透水混凝土級配級性能

附圖說明

圖1是本發明的一種透水混凝土中堵塞顆粒粒徑測定方法的流程圖。

圖2是本發明的一種透水混凝土級配檢測方法的流程圖。

具體實施方式

下面結合附圖與實施例對本發明做進一步說明：

圖1是本發明的一種透水混凝土中堵塞顆粒粒徑測定方法的流程圖。如圖1所示的一種透水混凝土中堵塞顆粒粒徑測定方法，包括步驟1～步驟3。

其中，步驟1：隨機選取一組透水混凝土材料放置在預先設定區域內，采集該組透水混凝土材料的圖像并作為該組透水混凝土材料的原始圖像；其中，透水混凝土材料中的堵塞顆粒隨機放置且互不重疊。

優選地，步驟1中的預先設定區域為正方形區域。

預先設定區域也可以為其他形狀的區域，但是正方形區域，方便后期分析。

優選地，在步驟1中采用不低于300萬像素的攝像機來采集透水混凝土材料的圖像。這樣能夠采集到清晰的透水混凝土材料圖像，為后續圖像處理求取堵塞顆粒的粒徑大小的準確性，具有重要意義。

優選地，在預先設定區域內放置一把有刻度的直尺，將所述直尺作為原始圖像的像素值轉換為距離值的距離標準。這樣能夠將圖中直尺對應的距離與像素值之間建立關系，為圖像的像素值轉換為距離值之間的轉化，提供了轉換關系。

步驟2：將原始圖像的像素值轉換為距離值，再將原始圖像進行黑白化處理，得到黑白圖像，使得該組透水混凝土材料中堵塞顆粒均轉化為統一的黑色。

優選地，步驟2中，利用ImageJ軟件將原始圖像的距離值轉換為像素值。

其中，ImageJ軟件為現有的圖像處理軟件，該ImageJ軟件處理可以實現圖像的距離值與像素值之間的相互轉化。當采集的圖像是像素圖像時，具體操作過程為：

將待轉化圖像導入ImageJ軟件根據待轉化圖像中的標尺，完成像素值與距離值的轉換。

本發明也可以利用其他現有的圖像處理軟件將原始圖像的距離值轉換為像素值。

步驟3：根據閾值分割法分別求取黑白圖像中每個堵塞顆粒的面積，再根據預設堵塞顆粒的形狀為球形，直接求出該組透水混凝土材料中每個堵塞顆粒的粒徑大小。

本實施例通過獲取預先設定區域面積的透水混凝土材料圖像，其中，透水混凝土材料中的堵塞顆粒隨機放置且互不重疊；并對采集的圖像進行黑白化處理以及堵塞顆粒面積的求取，再根據預設堵塞顆粒的形狀為球形，直接求出該組透水混凝土材料中每個堵塞顆粒的粒徑大小，實驗操作簡單，數據處理方便，提高了顆粒粒徑測量的準確性而且減小了工作量，最終使得結果穩定可靠，將最后得到的堵塞顆粒的粒徑大小數據可以進一步用于研究顆粒級配對透水混凝土堵塞的影響等相關性能。

圖2是本發明的一種透水混凝土級配檢測方法的流程圖。如圖2所示的一種透水混凝土級配檢測方法，包括步驟1～步驟4。

其中，步驟1：隨機選取一組透水混凝土材料放置在預先設定區域內，采集該組透水混凝土材料的圖像并作為該組透水混凝土材料的原始圖像；其中，透水混凝土材料中的堵塞顆粒隨機放置且互不重疊。

優選地，步驟1中的預先設定區域為正方形區域。

預先設定區域也可以為其他形狀的區域，但是正方形區域，方便后期分析。

優選地，在步驟1中采用不低于300萬像素的攝像機來采集透水混凝土材料的圖像。這樣能夠采集到清晰的透水混凝土材料圖像，為后續圖像處理求取堵塞顆粒的粒徑大小的準確性，具有重要意義。

優選地，在預先設定區域內放置一把有刻度的直尺，將所述直尺作為原始圖像的像素值轉換為距離值的距離標準。這樣能夠將圖中直尺對應的距離與像素值之間建立關系，為圖像的像素值轉換為距離值之間的轉化，提供了轉換關系。

步驟2：將原始圖像的像素值轉換為距離值，再將原始圖像進行黑白化處理，得到黑白圖像，使得該組透水混凝土材料中堵塞顆粒均轉化為統一的黑色。

優選地，步驟2中，利用ImageJ軟件將原始圖像的距離值轉換為像素值。

其中，ImageJ軟件為現有的圖像處理軟件，該ImageJ軟件處理可以實現圖像的距離值與像素值之間的相互轉化。當采集的圖像是像素圖像時，具體操作過程為：

將待轉化圖像導入ImageJ軟件根據待轉化圖像中的標尺，完成像素值與距離值的轉換。

本發明也可以利用其他現有的圖像處理軟件將原始圖像的距離值轉換為像素值。

步驟3：根據閾值分割法分別求取黑白圖像中每個堵塞顆粒的面積，再根據預設堵塞顆粒的形狀為球形，直接求出該組透水混凝土材料中每個堵塞顆粒的粒徑大小。

步驟4：根據預設的堵塞顆粒的密度，將透水混凝土材料中每個堵塞顆粒的粒徑大小轉化為質量大小，進而構建出顆粒級配曲線；再根據公式C_U＝d₆₀/d₁₀，求取透水混凝土材料中堵塞顆粒的不均勻系數C_U；透水混凝土材料中堵塞顆粒的不均勻系數C_U的取值范圍為0～1，C_U越大，則透水混凝土級配越好；其中，d₁₀為在顆粒級配曲線中重量占10％的粒徑；d₆₀為在顆粒級配曲線中重量占60％的粒徑。

本實施例的該透水混凝土級配檢測方法，首先，直接對透水混凝土材料圖像進行采集和圖像處理，得到透水混凝土材料中每個堵塞顆粒的粒徑大小，實驗操作簡單，數據處理方便，提高了顆粒粒徑測量的準確性而且減小了工作量；然后，再將得到的堵塞顆粒的粒徑大小轉化為質量大小，進而構建出顆粒級配曲線；最后根據顆粒級配曲線及透水混凝土材料中堵塞顆粒的不均勻系數C_U求解公式，得到透水混凝土級配級性能。

上述雖然結合附圖對本發明的具體實施方式進行了描述，但并非對本發明保護范圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本發明的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發明的保護范圍以內。