DB15T+2888-2023集料形态特征测试与评价技术规程.pdf

ICS 93.080.01 CCS P 66 15 内蒙古自治区地方标准 DB15/T 28882023 集料形态特征测试与评价技术规程 Technical specification for testing and evaluation of morphological characteristics 2023-02-27 发布 2023-03-27 实施 内蒙古自治区市场监督管理局 发 布 目次 前言.II 1 范围.1 2 规范性引用文件.1 3 术语和定义.1 4 一般规定.2 5 粗集料形态特征测试指标的计算方法.2 基本参数.2 针片状颗粒含量.2 轴向系数.2 棱角值.2 凸度.3 6 粗集料形态特征的自动化测试技术.3 测试场景说明.3 测试设备要求.3 测试样本取样.5 测试系统标定.5 测试步骤.5 复测验证.5 7 数据分析.5 数据处理.6 结果应用.6 8 报告编写.6 编制要求.6 编制内容.6 附录 A（资料性）粗集料形态特征自动化测试工作记录表.8 前言 本文件按照GB/T 1.12020标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则的规定起草。本文件由内蒙古自治区交通运输科学发展研究院提出。本文件由内蒙古自治区交通运输厅归口。本文件起草单位：内蒙古自治区交通运输科学发展研究院、长安大学、西安航空学院、兴泰建设集团有限公司、赤峰市公路管护与运输保障中心。本文件主要起草人：汪海年、杨旭、赵鑫、张琛、高源、赵晓亮、惠冰、燕姣、冯珀楠、刘振正、王惠敏、白金泉、刘恒、马宝青、白璐、李海辉、郑春明、赵云飞、石占斌、高瑞亭、陈建华、靳陆东、赵红全、张俊斌、王东旭。集料形态特征测试与评价技术规程 1 范围 本文件规定了公路工程用粗集料形态特征测试技术的基本要求，包括粗集料形态特征的测试指标、测试方法、自动化测试技术等。本文件适用于公路工程粗集料形态特征的科学快速精准测试。2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T 14685 建设用卵石、碎石 JJF 1593 针状、片状规准仪校准规范 JTG D50 公路沥青路面设计规范 JTG E42 公路工程集料试验规程 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。粗集料形态特征 morphological of coarse aggregate 主要包括针片状颗粒含量、凸度、轴向系数以及棱角值四个方面。形态特征测试设备 detection equipment of morphological characteristics 能批量获取粗集料颗粒的2D二值图像和3D图像等信息，并能通过实时或后处理的信息处理方式，获取粗集料针片状颗粒含量、凸度、轴向系数以及棱角值的测试设备。轴向系数 axial factor 表征粗集料针片状特性的参数。轴向系数为集料轮廓投影的等效椭圆主轴L和次轴W的比值。棱角值 angularity value 表征粗集料棱角性的参数。利用2D二值图像识别计算出粗集料颗粒的外切多边形周长PC与等效椭圆周长PE 之比值的平方。凸度 convexity ratio 表征粗集料棱角性的参数。利用2D二值图像识别计算出粗集料颗粒的实际表面积SA与其外切多边形面积SC比值的平方根。4 一般规定 粗集料形态特征测试应做到自动化测试和标准化作业。本方法适用于粗集料针片状颗粒含量、轴向系数、凸度和棱角值的自动化测试与评价。粗集料形态特征测试的粒径范围应为 4.75 mm37.5 mm。粗集料形态特征测试结果认定以针片状颗粒含量为主要指标，轴向系数、凸度和棱角值为辅助性指标。粗集料针片状颗粒含量的自动化测试系统应采用人工游标卡尺法进行辅助标定。人工游标卡尺法应按照 JTG E42 操作，自动化测试系统的测试结果与人工游标卡尺法的测试结果相关性应大于 95%。5 粗集料形态特征测试指标的计算方法 基本参数 通过图像处理获取粗集料投影的面积、周长、长轴、短轴、计算体积等轮廓参数。针片状颗粒含量 采用计算机程序获取抽样粗集料的针片状颗粒含量，按照GB/T 14685，针片状颗粒含量的计算公式如式1。Q=V0/V1100%（1）式中：Q针片状颗粒含量（%）；V0针片状颗粒的体积（cm3）；V1试验用的集料总体积（cm3）。轴向系数 采用计算机程序获取抽样粗集料的轴向系数，计算公式如式2。AL/W （2）式中：A粗集料颗粒的轴向系数；L粗集料颗粒等效椭圆的长轴（cm）；W粗集料颗粒等效椭圆的短轴（cm）。棱角值 采用计算机程序获取抽样粗集料的棱角值，计算公式如式3。AP()2 （3）式中：AP粗集料颗粒的棱角值；粗集料颗粒投影外切多边形的周长（cm）；粗集料颗粒投影等效椭圆的周长（cm）。凸度 采用计算机程序获取抽样粗集料的凸度，计算公式如式4。CR=（4）式中：CR粗集料颗粒的凸度值；粗集料颗粒投影的实际面积（cm2）；粗集料颗粒投影外切多边形的面积（cm2）。6 粗集料形态特征的自动化测试技术 测试场景说明 按照材料获取和道路施工全过程的需求，针对集料破碎厂或拥有集料破碎设备和破碎资质的施工单位，在集料加工完成后应对集料形态特征进行测试，确保加工后的集料满足施工要求；对于项目没有集料破碎场地和集料破碎设备，所需集料都需要从其他料场购进的情况，在进场前应对集料的形态特征进行测试。测试设备要求 粗集料颗粒形态特征的自动化测试设备建议具有以下功能：a)自动化测试设备应包含硬件和软件两部分；b)设备硬件包含但不限于视觉模块、直线滑动平台模组、托盘和底座（图 1）；标引序号说明：1视觉模块；2直线滑动平台模组；3托盘；4底座。图1 设备硬件构成示意图 c)视觉模块宜采用双目相机和线激光辅助定位的方式，双目相机的技术参数要求如表 1；表1 双目相机技术参数 参数名称 技术要求 分辨率 不低于 15362048 像素 对外接口 USB2.0 或 USB3.0 通信方式 TCP/IP 协议或通信 SDK 支持系统 Windows/Linux/Android 输出数据 X/Y/Z 深度点云数据、深度图 工作温度-10 50 d)直线滑动平台模组宜选用摄影专用的直线滑台模组，一般由同步带直线滑台、步进电机、步进电机驱动器等构成；为保证直线滑动平台模组不发生竖直方向位移并承受测试样品的负载承受力，宜设置滑块最大负载为 30 kg。滑台移动速度最高设置在 15 kg30 kg 时速为不超过350 mm/s，不超过 15 kg 设置时速不超过 460 mm/s；e)托盘宜一次性可放置不小于 100 颗 4.75 mm37.5 mm 的集料，集料总质量不超过 15 kg，位于托盘边缘的集料距离外边缘不小于 10 mm，集料随机放置且集料之间不能有接触；f)底座宜选用铝合金型材，易装配和拆卸。配合调整地脚，可调整托盘使其保持水平；g)设备不受光线影响，软件具有采集图像、分割图像和获取每颗粗集料颗粒最大长度、最大宽度和最大厚度的功能，并可记录保存；h)软件可获取单颗集料 2D 二值图像的外切多边形和等效椭圆的面积、周长等基本参数，并记录保存；i)软件可计算出单颗集料的体积，并记录保存。测试样本取样 6.3.1 按照四分法取样，取单档集料进行测试。将不少于 1 Kg 的料样压成饼状，分成四等份，取用对角两份，如上操作反复数次，最后剩余量一般不应少于检验所需用量的三倍，其中 1/3 供实验室分析用，另 1/3 供复核用，其余 1/3 留样保存。取样时务必使所取试样能代表本批来料的情况和品质。取样时应保持所取集料干燥、清洁和表面无泥土。6.3.2 抽取的粗集料粒径范围为 4.75 mm9.5 mm、9.5 mm13.2 mm、13.2 mm19.0 mm、19.0 mm26.5 mm、26.5 mm31.5 mm、31.5 mm37.5 mm 六档。测试系统标定 采用针片状颗粒含量指标进行标定。将采用自动化测试设备获取的指标结果与传统测试方法（游标卡尺法或规准仪法）进行对比，其中规准仪法按照JJF 1593 校准。每次选取1 kg粗集料，按照JTG D50，选取的粗集料粒径为4.75 mm9.5 mm、13.2 mm19.0 mm、26.5 mm31.5 mm三档，采用自动化测试设备对每档集料分别测试三组样品，结果取平均值。自动化测试和人工测试的真实误差需控制在0%2%（以1 kg为标准）为宜。标定样例如表2所示。表2 粗集料形态自动化测试系统标定样例/每 1kg 测试粒径/mm 测试 1/测试 2/测试 3/平均值/人工测试/测试误差/4.759.5 1.87 1.88 1.85 1.867 1.90 1.7%9.516 7.84 7.85 7.84 7.843 7.87 1.4%1637.5 1.35 1.34 1.34 1.343 1.36 0.87%测试步骤 6.5.1 按照 6.3 进行取样。6.5.2 使用计算机图像处理技术获取粗集料形态特征时，保证集料彼此互不重叠、搭接和接触，相邻集料颗粒间保持一定的间隙，间隙宽度自行调节。6.5.3 将集料分别置于自动化测试设备的托盘内，检查设备是否可以正常使用，开始测试。6.5.4 打开测试软件，启动直线滑台，摆放的集料通过双目相机激光线，待全部通过后，完成测试。6.5.5 目测每颗集料 2D 二值图像是否分割开，确认测试结果的有效性，待有效后，记录实际数据，获取针片状颗粒含量、凸度、轴向系数以及棱角值。重复三次测试并求得平均值。6.5.6 编制测试报告，并记录集料的种类、产地、岩性和用途等信息。复测验证 复测验证为前期测试分析的补充工作，复测验证比例不少于异常数据总数的10%。为了消除取样、外界环境、集料摆放对于测试结果的影响，对粗集料形态特征异常值进行复测验证。验证流程如下：a)将异常值剔除，对异常值所属料堆进行复测；b)对异常值粗集料所属料堆进行重新取样，取样量不少于异常值数据量的 10%，分两个测试组；c)对两组样品进行重新测试，获取粗集料的形态特征参数值；d)将两组测试结果取平均值作为最终的测试结果。7 数据分析 数据处理 对于针片状颗粒含量、轴向系数、凸度和棱角值这四个参数的测试结果，若结果最大值和最小值的差值小于平均值的15%，则取平均值为最终值；若结果最大值和最小值的差值大于或者等于15%，则去掉最大值和最小值，取中间测试值的平均值作为最终值。结果应用 7.2.1 当粗集料针片状颗粒含量满足项目要求，其余三个形态指标的测试结果可以对粗集料的质量及应用范围进行二次判定，判定标准如表 3 所示。表3 粗集料质量判定标准 指标 等级 优 中 差 轴向系数 11.5 1.53 3 凸度 0.9 0.70.9 0.7 棱角值 1.5 0.91.5 0.9 根据判定标准，对形态指标测试结果的应用场景进行规定，如表4所示。表4 指标应用场景规定 形态指标 高速公路、一级公路 其他等级公路 面层 其他层位 面层 其他层位 轴向系数 优 优&中 优&中 优&中 凸度 优 优&中 优&中 优&中 棱角值 优 优&中 优&中 优&中 7.2.2 当粗集料针片状颗粒含量不满足相关等级公路要求时，该批集料不应直接使用。7.2.3 当粗集料针片状颗粒含量满足相关等级公路要求时，存在两个及以上其形态指标等级为差时，该批集料不应直接使用。8 报告编写 编制要求 8.1.1 报告编写应根据任务书、设计书及有关文件进行。8.1.2 成果报告应在系统收集、分析、整理公路工程用集料产地、岩性等有关资料的基础上编写。8.1.3 成果报告应包含复测验证结果。8.1.4 报告附图、附件应目的明确、配置合理、美观整洁。编制内容 8.2.1 工程概况。8.2.2 工作依据。8.2.3 工作技术方法。8.2.4 工作量完成情况及质量评述。8.2.5 测试结果。8.2.6 结论与建议。8.2.7 附图、附表。8.2.8 工作记录表（见附录 A）。A A 附录A （资料性）粗集料形态特征自动化测试工作记录表 粗集料形态特征自动化测试工作记录表如表 A.1 所示。表A.1 工作记录表 测试编号 测试日期 工程名称 委托单位 测试单位 测试人员 一、测试集料信息表 测试时间 集料来源 集料岩性 设备状态 样品粒径范围 测试次数 针片状颗粒含量 轴向系数 凸度 棱角值 1 2 3 4 5 汇总 评价等级 二、结论 三、粗集料形态特征自动化测试影像记录 测试人员：审核人员：日期：