[發明專利]一種基于CT圖像分析混凝土開裂成因的方法

有效

• 申請號: 201710227293.0
• 申請日: 2017-04-10
• 公開（公告）號: CN107064183B
• 公開（公告）日: 2019-07-12
• 發明（設計）人: 陳春;張萍;潘鋼華
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01N23/046
• 分類號: G01N23/046;G01N1/08
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

1.一種基于CT圖像分析混凝土材料開裂成因的方法，其特征在于，該方法建立判斷混凝土材料性質裂縫成因的客觀依據，采用X射線層析掃描法和相關分析軟件，通過判定依據的準確測量，獲得混凝土結構裂縫成因，具體包括以下步驟：

步驟1.對建筑物實體進行實地觀察，初步排除非混凝土材料原因導致的開裂；

步驟2.依據開裂嚴重程度，分別在實體不同部位鉆取混凝土芯樣，其中必須包括開裂區域和未開裂區域；在實際條件的允許下，所選取的區域在結構類型、部位、混凝土種類、強度等級、配合比及所用原材料方面應盡可能一致，且混凝土澆筑時間應相近；

步驟3.將芯樣進行X射線掃描；先進行三維掃描，獲得其內部結構的全息信息，基于灰度理論，由于石子和砂漿存在密度差異，在成像中呈現出不同的灰度值，采用相關圖像處理和分析軟件，分別計算X\Y\Z軸方向石子和砂漿的體積分數，并與相關配合比報告進行比較，來判斷是否是由石子體積分數不足所導致的開裂；如無混凝土配合比報告，則通過不同裂縫情況樣品的石子體積分數比較來判斷；

步驟4.為表征石子分布的均勻性，沿著所取混凝土芯樣長度方向進行層析掃描，將芯樣從表面至混凝土試塊內部進行掃描；每間隔一個固定的切片步長d切取芯樣橫截面的二維切片；

步驟5.對所獲得的二維切片，分別計算混凝土總面積F，觀察切片中灰度的變化，選取粗骨料面積F_g，其余面積計做F_s；

步驟6.為消除量綱的影響，計算一個固定切片步長等間隔中粗骨料占比體積分數V_g或者除粗骨料外部位體積分數V_S，

步驟7.分別計算不同深度切片的粗骨料體積分數或除粗骨料外體積分數，分別記做V_g1、V_g2、V_g3……；或者V_s1、V_s2、V_s3……；

步驟8.采用不同統計工具來定量描述混凝土中石子分布的均勻性，進而推斷混凝土本身的均勻性；

步驟9.建立混凝土材料裂縫成因的兩個重要判據，

a、芯樣中石子體積分數；

b、石子體積分數隨混凝土芯樣深度變化的分布函數；

通過芯樣之間的比較，或者與規范限制值進行比較，明確是否由混凝土材料本身導致混凝土結構開裂。

2.根據權利要求1所述的基于CT圖像分析混凝土材料開裂成因的方法，其特征在于，所述由混凝土材料本身導致混凝土結構開裂，符合下列三種情況之一者，表明混凝土裂縫成因為材料性質，包括石子體積分數密切相關的材料原因；

1)芯樣中石子體積分數低于配合比設計理論值；

2)出現裂縫的混凝土芯樣中石子體積分數低于未出現裂縫的混凝土芯樣中石子體積分數；

3)出現裂縫的混凝土芯樣中石子體積分數均勻性低于未出現裂縫的混凝土芯樣中石子體積分數均勻性。

3.根據權利要求1所述的基于CT圖像分析混凝土材料開裂成因的方法，其特征在于，所述的采用相關圖像處理和分析軟件，為Vgstudiomax軟件。

4.根據權利要求1所述的基于CT圖像分析混凝土材料開裂成因的方法，其特征在于，所述沿著所取混凝土芯樣長度方向進行層析掃描，是等步長分層切片CT掃描，通過圖像處理軟件分別統計每層石子的體積分數，采用數理統計的方法進行石子分布均勻性的分析。

5.根據權利要求4所述的基于CT圖像分析混凝土材料開裂成因的方法，其特征在于，所述數理統計方法包括：正態分布、線性回歸方程、Z比分數。