[發明專利]一種結合溶蝕和圖像配準的混凝土組分空間分布表征方法

有效

• 申請號: 202210948948.4
• 申請日: 2022-08-09
• 公開（公告）號: CN115326673B
• 公開（公告）日: 2023-08-15
• 發明（設計）人: 崔冬;謝曉穎;吳穎萱;韓冠通;張程
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08;G01N23/046
• 代理公司: 北京圣州專利代理事務所(普通合伙) 11818
• 代理人: 朱芳斌

本發明公開了一種結合溶蝕和圖像配準的混凝土組分空間分布表征方法，包括：加工待測試樣；將試樣浸入酸性溶液，進行溶蝕；采用低速流動去離子水沖刷溶蝕試樣；采用斷層掃描成像設備對試樣進行第一次掃描；將掃描后的試樣進行烘干，采用與第一次相同的參數對試樣進行第二次掃描；采用圖像配準技術，從空間上匹配兩次掃描成像結果；根據兩次掃描成像結果中相同位置的灰度值變化，得出試樣內部的局部孔隙率；根據局部孔隙率的結果，設定臨界孔隙率，進行閾值分割，得出試樣內部未溶蝕物相的空間分布。本發明采用上述結合溶蝕和圖像配準的混凝土組分空間分布表征方法，能夠解決現有的表征方法操作復雜、表征結果不準確的問題。

技術領域

本發明涉及混凝土性能表征技術領域，尤其是涉及一種結合溶蝕和圖像配準的混凝土組分空間分布表征方法。

背景技術

混凝土是由粗骨料、細骨料、水泥漿體以及纖維等建筑材料組合而成的復合材料。因此，混凝土內部材料組成及其分布情況，是影響混凝土綜合性能的重要因素。例如，細骨料在混凝土內部的體積分數及其空間分布，可以顯著影響新拌混凝土的工作性能、硬化混凝土的力學性能及耐久性能。因此，準確表征混凝土內部各組分的含量及其空間分布，是預測混凝土性能，并準確開展混凝土安全服役壽命評估的基礎。

目前，表征混凝土內部骨料/纖維的方法主要分為數值模擬和實驗表征兩大類。數值模擬方法，通過軟件自帶或自行編寫的隨機投放程序，模擬骨料或纖維在混凝土內部的分布情況，進而研究混凝土的力學性能或破壞過程。然而，該方法缺乏真實實驗結果作為對照，結果的可靠性無法保證。

實驗表征方法主要包括：顯微鏡法和斷層掃描成像法。顯微鏡法的操作方法是：通過高倍率顯微鏡觀察混凝土試樣截面，再根據閾值分割方法，得出試樣截面的骨料或纖維分布。然而，該方法需要對試樣進行預處理(如干燥、拋光、噴金等)，操作相對復雜。同時，該方法僅能表征試樣截面處骨料或纖維的分布情況，即只能表征二維結果。

斷層掃描屬于無損表征方法，該方法利用射線對試樣進行多角度掃描，再重構出被掃描試樣線吸收系數的空間分布。根據線吸收系數不同，可以區分混凝土內部的不同組分，如孔隙、骨料、硬化水泥漿體等。盡管該方法無需制樣、能夠無損觀察，但由于混凝土內部部分組分的線吸收系數差異較小(如硬化水泥漿體與細骨料、PVA等有機纖維與孔隙等)，該方法對上述組分的識別還不夠準確。

發明內容

本發明的目的是提供一種結合溶蝕和圖像配準的混凝土組分空間分布表征方法，解決現有的表征方法操作復雜、表征結果不準確的問題。

為實現上述目的，本發明提供了一種結合溶蝕和圖像配準的混凝土組分空間分布表征方法，包括以下步驟：

S1、加工待測試樣；

S2、將試樣浸入酸性溶液，在磁力攪拌作用下對試樣進行溶蝕，直至試樣內部待分析區域溶蝕完全；

S3、采用低速流動去離子水，沖刷溶蝕試樣，去除試樣內部殘余酸性溶液，得到飽水溶蝕試樣；

S4、采用斷層掃描成像設備對飽水溶蝕試樣進行第一次掃描；

S5、將掃描后的試樣放入真空干燥箱內進行烘干，待試樣重量不再變化，采用與S4相同的參數，對試樣進行第二次掃描；

S6、采用圖像配準技術，從空間上匹配兩次掃描成像結果；

S7、根據兩次掃描成像結果中相同位置的灰度值變化，采用下列公式得出試樣內部的局部孔隙率；

其中，Φ為試樣的局部孔隙率(％)；G_wet，G_dry分別為飽水溶蝕試樣與干燥溶蝕試樣相同位置的灰度值；G_water，G_air分別為相同測試參數下水與空氣的灰度值；