[發明專利]一種早齡期混凝土結構表面開裂情況的評估方法

有效

• 申請號: 202010330298.8
• 申請日: 2020-04-24
• 公開（公告）號: CN111681202B
• 公開（公告）日: 2023-09-01
• 發明（設計）人: 劉福東;祝棟林;王文強
• 申請（專利權）人: 江蘇禹治流域管理技術研究院有限公司
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/62
• 代理公司: 南京源古知識產權代理事務所(普通合伙) 32300
• 代理人: 馬曉輝

本發明公開公開一種早齡期混凝土結構開裂情況的評估方法，用來評估早齡期混凝土開裂對混凝土結構健康的影響。本發明評估方法主要包含以下步驟：（1）對早齡期混凝土結構表面進行分區，利用線感相機提取各分區裂縫圖像信息；（2）對圖像進行二值化處理，以清晰辨認裂縫；（3）計算各分區裂縫圖像的裂縫指數；（4）計算各分區裂縫圖像的分形維數；（5）繪制裂縫指數?分形維數的散點圖，將兩者關系擬合為函數表達式，并以裂縫指數等于2×10supgt;?6/supgt;為界，將早齡期結構表面開裂情況分為四個等級。本發明采用綜合指標初步評估早齡期混凝土結構開裂情況，為是否需要進一步的內部檢測提供依據，是一種很有價值的健康評價指標。

技術領域

本發明屬于混凝土結構健康監測技術，具體涉及一種早齡期混凝土結構表面開裂情況的評估方法。

背景技術

混凝土材料為準脆性材料，其抗拉強度明顯低于其抗壓強度，且相對拉伸變形小，在實際使用過程中容易出現裂縫。在混凝土結構澆筑的早期，尤其是高性能混凝土澆筑的早期,膠凝材料快速水化放出水化熱以及水化過程中的化學反應收縮等都可能引起混凝土內部結構的破壞，導致早齡期裂縫的產生。混凝土早期裂縫將會成為混凝土結構的一個致命缺陷，會對其后期性能產生很大的影響，大幅減少混凝土結構的使用壽命，因此對有必要對早齡期混凝土開裂對混凝土結構健康狀況的影響進行評估。

目前，檢測混凝土結構是否存在裂縫的一個方法是通過肉眼檢查，存在人為因素的干擾，誤差較大。雖然，超聲設備作為檢測混凝土結構裂縫開展情況的一個可靠手段，但是對于大型混凝土結構需要投入大量的超聲設備，費時費力。由此可見對混凝土結構裂縫評估的方法還不夠完善，一種簡單易行的早齡期混凝土結構裂縫開展情況的初步評估方法亟待開發。

發明內容

發明目的：本發明的目的在于解決現有技術中存在的不足，提供一種早齡期混凝土結構表面開裂情況的評估方法。

技術方案：本發明的一種早齡期混凝土結構表面開裂情況的評估方法，依次包括以下步驟：

(1)根據混凝土結構表面情況對其結構表面進行矩形合理分區(各個分區應大小均勻且能夠將對應結構表面全部覆蓋即可)，并利用線感相機生成各分區結構表面開裂情況的圖像信息；

(2)將所得各分區的圖像信息作為輸入數據，對相應圖像進行二值化處理，將圖像信息轉化為0-1的矩陣圖像信息；

(3)提取各分區的二值化圖像中的裂縫信息，計算各分區的裂縫指數；

(4)利用盒子法計算圖像中裂縫的分形維數；

(5)根據步驟(3)和步驟(4)所得對應裂縫指數和分形維數，繪制裂縫指數-分形維數散點圖，通過擬合獲得裂縫指數與分形維數之間的關系式，以裂縫指數等于2×10^-6為界，在散點圖上分別繪制對應的兩條直線，將散點圖分成四塊區域，分別對應早齡期混凝土結構表面開裂情況的四個級別，即包括Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ四個等級。

進一步的，所述步驟(2)中的圖像二值化處理方法的具體做法是：以線感相機所得圖像信息作為輸入數據，利用MATLAB軟件首先將圖像轉化為灰度圖像，隨后選取合適的灰度值作為閾值，對灰度圖像進行二值化處理，轉化為0-1的矩陣圖像信息。

進一步的，所述步驟(3)裂縫指數的具體計算方法為：

F₀＝F₁₁+F₂₂?????(1)

式中，A為圖像區域面積，t^(k)為第k條裂縫寬度，l^(k)為第k條裂縫長度，θ_i^(k)、θ_j^(k)分別為第k條裂縫法向量與x_i軸、x_j軸的夾角，α、β分別為裂縫寬度和裂縫長度的權重系數。