[发明专利]亲水性不规则岩块表面积计算方法

说明书

本发明涉及岩块表面积计算技术领域，涉及一种亲水性不规则岩块表面积计算方法，包括：一：焊制一个能盛放一定容量的钢板立方体储水罐，罐中盛装一定量的水，并准确测量充水量；二：焊制一个标准体积的铁筐，将铁筐放入水中测算铁筐的沾水量；三：将不规则体岩块装入铁筐中，再将装入铁筐的岩块浸入水中，铁筐和不规则岩块放入立方体罐中水不溢出；四：称重铁筐和岩块带走的总水量，用总水量减去铁筐带走的水量便可获得铁筐内不规则岩块带走的水量；五：计算装入铁筐中不规则岩块的表面积；六：重复步骤便可获得需要用量岩块整体的表面积。本发明可以实现快速、准确、规模化不规则岩块表面积计算，在工程实践中操作方便。

技术领域

本发明涉及岩块表面积计算技术领域，具体地说，涉及一种亲水性不规则岩块表面积计算方法。

背景技术

随着经济不断发展，道路桥梁、港口码头、机场、大坝、房屋建筑等土木工程大量建设，这些工程均以混凝土为主要材料，而混凝土的粗骨料多以开山破石为原料，进而催生出采石场矿山业的兴起。

一方面，由于矿石开采目前常用的方法是爆破法，岩块从岩体中分离出来会产生大量新的表面，其本质是将炸药的化学能转化为岩石的表面能，在能量转化过程中会消耗大量的炸药。开山破石采出的矿石往往粒径比较大不能直接用作粗骨料，需要采取机械破碎的方式，破碎后又会产生大量的表面，这个过程是将机械能转化为岩石的表面能，进而消耗一定的电能。在经过爆破破碎和机械破碎形成骨料的过程中，不同块度岩石比表面积的变化，对有效利用炸药能量、减少能源浪费、提高经济效益有重要作用。

另一方面，由于开山采石引发诸多环境破坏问题，粗骨料原材料获取出现供不应求的局面，很多施工单位开始以天然形成的鹅卵石为原材料，但鹅卵石破碎后具有光滑表面的碎石如果占比过大，达到相同坍落度所需的浆体量就较多，混凝土体积稳定性和抗裂性就会受到影响。因此，在配置混凝土中应尽量减少具有光滑表面骨料的占比，由此引出鹅卵石表面积的计算问题。

由于天然鹅卵石和破碎后的机制、爆破石其外观形状不规则，表面积通过常规的方法不能准确计算。

目前关于不规则体面积计算的方法主要有：

(1)分割法

分割法把物体分割成若干规则图形，通过将规则图形的计算结果累加起来即可得到不规则图形的表面积。

(2)填补法

填补法是把不规则图形补成一个规则的图形，再以总面积减去填补上去的图形的面积即可得到不规则图形的表面积。

(3)曲线拟合法

用曲线拟合边界，然后用积分求面积。

(4)蒙特卡洛法

将物体放在规则图形上，随机撒点，计算落在目标物体上的概率，然后乘规则图形的已知面积。

(5)方格纸求面积

把物体放在方格纸上，数盖住的方格数量，方格越密越精确。

以上方法都是数学上针对纸上图形或者少量不规则体表面积计算采用的方法，基本上都无法应用于工程中大量岩块使用时表面积的计算。

不规则体表面积工程计算方法

工程上对表面积的计算也在进行深入研究，其代表性成果有：

(1)分形理论计算方法

分形理论计算方法主要是通过对骨料的粒径分布、级配、体积、表面积进行相关分析，基于分形理论，推导了利用分形几何学公式计算人工骨料比表面积的方法，并结合工程实际获得不同级配成品料的级配曲线，通过分形几何学公式计算不同级配成品料的比表面积。

(2)三维激光地面扫描法