[發明專利]一種水泥混凝土孔結構特征分析系統及其測試方法

在審

• 申請號: 201710943670.0
• 申請日: 2017-10-11
• 公開（公告）號: CN107621436A
• 公開（公告）日: 2018-01-23
• 發明（設計）人: 鄭少鵬;程志豪;陳亮亮;黎曉;陳華斌;周沛延;張瑩瑩;程海洲
• 申請（專利權）人: 云南省交通規劃設計研究院
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 昆明正原專利商標代理有限公司53100
• 代理人: 金耀生,于洪

技術領域

本發明屬于交通運輸工程中公路工程技術領域，具體涉及一種水泥混凝土孔結構特征分析系統及其測試方法。

背景技術

水泥混凝土本身屬于多孔材料，硬化的水泥混凝土中包含有數量不同、大小不一的氣孔，是影響水泥混凝土強度和耐久性等基本性能的重要因素，在水泥混凝土中加入聚合物等物質后在機械攪拌過程中會引入過多較泡，硬化后殘留氣泡直接影響聚合物改性水泥混凝土的宏觀性能，測得水泥混凝土中氣孔數量、大小和分布，成為了解水泥混凝土宏觀性能的關鍵指標。而現階段對混凝土進行測量多采用壓汞儀，需在外加壓力作用下將汞壓入水泥混凝土固體孔中進行測試，操作相對復雜，無法及時、直觀地觀測測試結果，并且無法測試孔徑較大的氣泡，同時儀器設備價格昂貴，需要較大的經濟投入，因此亟需研發一種新型的水泥混凝土內部孔結構分析系統，實現水泥混凝土內部孔結構特征指標的簡便、及時、快速的測量，為研究水泥混凝土強度和耐久性等基本性能提供準確的數據。

發明內容

本發明提供一種水泥混凝土孔結構特征分析系統及其測試方法，主要用于解決現有檢測手段無法及時、簡便、直觀了解水泥混凝土內部孔結構特征的技術問題，其主要包括對水泥混凝土切面進行處理、采集圖像及對圖像進行要素提取三個主要步驟，通過對水泥混凝土切面進行前期顯著的黑白區分處理，明確標識出水泥混凝土內部孔的分布規律，采用數字圖像法快速、簡便的計算得出水泥混凝土在一定平面面積內氣孔的數量、大小等參數指標，為分析水泥混凝土基本性能提供準確的參考數據，通過數據分析和反饋機制，確保水泥混凝土的質量。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種水泥混凝土孔結構特征分析系統，包括涂色裝置、抹平裝置、圖像采集裝置和控制分析裝置；

所述的圖像采集裝置包括遮光支架板、面光源板和圖像采集端，所述的面光源板正對測量路面一側設有平面光源，且中心位置固定有圖像采集端；遮光支架板固定于面光源板的四周；

所述的控制分析裝置分別通過連接線與面光源板、圖像采集端相連，用于控制面光源板、圖像采集端的工作，還用于將圖像采集端采集到的圖像進行分析處理，以獲得水泥混凝土孔結構特征指標。

進一步，優選的是，所述的涂色裝置包括涂色圓刷、涂色管、閥門和涂料；所述的涂色管的底部連接有涂色圓刷，涂色管上設有閥門，且涂色管內部裝有涂料。

進一步，優選的是，所述的抹平裝置包括抹平圓板和抹平圓板手柄，抹平圓板手柄底部固定連接有抹平圓板。

進一步，優選的是，所述的圖像采集端為攝像裝置。

進一步，優選的是，所述的控制分析裝置上設有用于開啟和關閉控制分析裝置的電源開關。

進一步，優選的是，所述的控制分析裝置上設有采集按鈕，用于控制圖像采集端的工作；所述的控制分析裝置內設有蓄電池，用于為控制分析裝置提供電源。

進一步，優選的是，所述的控制分析裝置上設有屏幕和分析按鈕，分析按鈕控制將圖像采集端采集到的圖像進行分析處理，得出水泥混凝土孔結構特征指標；之后將圖像和圖像處理后的結果顯示于屏幕上。

一種水泥混凝土孔結構特征測試方法，采用上述任意一項所述的水泥混凝土孔結構特征分析系統，步驟如下：

將待測水泥混凝土切面清掃干凈，采用涂色裝置將待測水泥混凝土切面均勻抹黑，待切面完全干燥后，采用抹平裝置將白色填充材料壓入涂黑后水泥混凝土切面上的孔結構內，得到處理好的水泥混凝土切面；

之后將圖像采集裝置移至處理好的水泥混凝土切面上，打開面光源板上的面光源和圖像采集端，通過控制分析裝置控制圖像采集端進行圖像拍攝，之后控制分析裝置將拍攝到的圖像進行分析處理，得出水泥混凝土孔結構特征指標。

進一步，優選的是，所述的分析處理方法具體為：將采集到圖像進行灰度處理，圖像轉化為由0-255共256個整數灰度級的黑白圖像，再對圖像進行二值化處理，閥值設置為0.5，二值化后圖像像素矩陣用只有0和1的數字表示，1表示白色部分，0表示黑色部分，設二值化后圖像像素矩陣為A；讀取A矩陣中1的個數為n，表征氣孔的數量；讀取A矩陣中0的個數為m，則氣孔面積占總面積的比例為L=n/（m+n）*100%。

進一步，優選的是，所述的分析處理方法還包括：

設被測水泥混凝土切面的實際面積為A_s；被測切面中白色像素點總和為A_z，即為氣孔總面積；孔徑大于等于R的氣孔面積為A_R，即有：