混凝土骨料颗粒外貌表征的Fourier级数方法研究

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发布时间：2022-02-25

资料介绍

摘要:混凝土砂、石骨料作为混凝土的分散相,是混凝土的骨架,其外貌特征对混凝土的工程特性影响很大。
通过Fourier级數分析法对混凝土骨料顾粒外貌进行分析。以Fourier系数的值再现顺粒投影像的形状，开计
算其形状因子。计算结果表明,不同的人工砂具有不同的Fourier系数值,进而具有不同的空间填克能力。用
该方法可计算骨料颗粒外貌的工程特性。为混凝土配合比试验提快理论依据。
关键词:骨科颗粒;外貌表征:骨料外跑: Fourier级數;混凝土
中图法分类号: TV43
文献标志码: A
骨料是混凝土中的最主要组成成份之一,其体积
确地说明骨料颗粒的外貌特征，对评价和控制混凝土
约占混凝土总体积的80%左右,水工结构大体积混凝
骨料的生产质量有重要意义。在混凝土骨料生产中
土的骨料体积比例更高。骨料颗粒外貌对混凝土的强
使具有合适粒度的骨料颗粒群同时也能具有一定的形
度、抗冻融、干缩性能、热学性能工作度和经济性等影
状，从而有助于生产出具有优良性质的骨料。
响很大。20 世纪70年代以来,随着计算机技术的高
速发展和应用,特别是定量图像分析技术的出现,使过
1骨料颗粒外貌表征的Fourier级数法介绍
去只能从几何外形上对颗粒形状进行大致的分类,发
如图1所示,用扫描装置对颗粒投影像边缘上的!
展到今天可以在数值化的基础上严格地定义和区分颗
若干个点(一般为30- 50个点)进行位置测量,通过
粒形状并表征颗粒表面粗糙度。在评价骨料的颗粒外
信号的数模转换获得每个点的(x)坐标,以重心作
貌方面，很多文献给出了圆度，球形度、棱角系数、长宽
为原点，转换为(R.日)极坐标,这50个点的R. g值
比形状系数等参数的研究结果(日。最早提出颗粒
就近似代表了图像形状和尺寸的全部信息日。显然，
二维轮廓形状数值化处理的是H.P. Schwarcx 等人的
R随g的变化以2π为周期,因此,可以表达为Fourier
Fourier分析日;也有采用分形维数表征骨料图像的边
级数:
界轮廓特征口;还有采用粗骨料顆粒球度和形状指数
对粗骨料颗粒形状及分布进行量化分析日;傅里叶级
r(日) =A+之(.con0+b.inm) ()
数可以对颗粒形状进行模式识别日ir, Pavlidis的多边
式中，R(由)为颗粒投影像边缘上的各点到原点的距
形近似法日和H. Freman的链式编码法可以描述平离; A。为零阶系数
面曲线。
可以由这50个点的p.日值确定Fourier系数A。
以上研究从各自角度对骨料外貌进行表征，但是
以及一组系数(}和{g}。这些数值含有该颗粒形
很难得到与形状系数和形状指数唯一对应的骨料颗粒
状和尺寸的所有信息。若各。和。都等于零,则图形
外貌，即有这种情况存在:两个外貌因子相同的颗粒，
为圆,其半径为零阶系数
如将各阶系数都用A。
可能实际形状相差却很大。本文提出的Four
级数
去除，便得到归一化系数。这些归一化系数反映图形
分析方法，对骨料颗粒的外貌进行数字化分析,可以在
的形状，其中低阶系数反映图形的主要特征，高阶系数
一定程度上克服形状因子的表征缺陷,能更加完整、准
则反映图形的细节。