一種基于ct技術的多孔混凝土孔結構表征方法
【專利摘要】本發明公開了一種基于CT技術的多孔混凝土孔結構表征方法，通過圖像處理法分析CT掃描二維斷層圖像，得到多孔混凝土平面孔隙率、有效孔徑和孔徑分布等孔結構參數。具體包括以下步驟：首先利用CT掃描儀獲取多孔混凝土二維斷層圖像，并通過計算機對圖像進行黑白二值化處理得到清晰的孔隙分布圖，然后利用圖像處理軟件計算出代表孔隙區域的面積，并把此區域轉化為等面積的圓，最后統計分析孔徑大于1mm的數據得到多孔混凝土平面孔隙率、有效孔徑和孔徑分布等孔結構參數。采用本發明公開的多孔混凝土孔結構表征方法，不僅測試方法簡單，而且精度高，誤差小。
【專利說明】一種基于CT技術的多孔混凝土孔結構表征方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于測量【技術領域】，特別涉及ー種多孔混凝土孔結構的表征方法。
【背景技術】
[0002]多孔混凝土主要集中在:透水性混凝土道路、緑化混凝土、吸音混凝土、海洋及生物適應性混凝土等方面，具有廣闊的發展應用前景。但多孔混凝土內部孔隙結構和分布規律性差，因此僅靠孔隙率很難充分反應混凝土內部的孔結構。而多孔混凝土孔結構決定著其性能，因此需要開發ー種能夠快速準確表征多孔混凝土孔結構的方法。
[0003]目前，國內外對多孔混凝土孔結構的測試方法主要為以下兩種方法:一是如專利CN 10100430A所述的拓印法；ニ是如專利CN 1014236A所述的基于相機成像技術的圖像處理法。拓印法實施比較困難，準確度難以保證；而基于相機成像技術的圖像需要將成型后的多孔混凝土沿徑向切割，這不僅破壞混凝土內部孔結構，而且數據取點有限。因此，這兩種方法皆不能客觀準確地反應多孔混凝土內部孔結構。
[0004]本發明采用計算機X射線斷層掃描(CT)技術獲得多孔混凝土內部斷面ニ維圖像，然后利用圖像處理及統計軟件對CT掃描圖像進行分析來表征多孔混凝土的孔結構。利用該方法來表征多孔混凝土的孔結構，不僅測試方法簡單，易操作，而且精度高，誤差小。

【發明內容】

[0005]為了克服上述表征技術存在的不足之處，本發明的目的在于提供ー種快速準確地表征多孔混凝土孔結構的方法。
[0006]本發明的主要內容是:采用CT掃描成像技術并結合圖像處理和統計分析軟件來精確表征多孔混凝土孔結構。
[0007]一種基于CT技術的多孔混凝土孔結構表征方法，具體包括如下步驟:
(1)利用小IlOmmX150mm的PVC管制備多孔混凝土試件,養護至規定齡期后脫模；
(2)采用CT掃描儀獲取多孔混凝土的ニ維斷層圖像；
(3)通過計算機對圖像進行黑白ニ值化處理得到清晰的孔隙分布圖，其中黒色代表孔隙，白色代表骨料。然后利用圖像處理軟件分別算出黒色區域的面積，得到多孔混凝土的平面孔隙率；
(4)將黑色區域轉化為若干個等面積的圓，取其直徑作為孔徑大小代表值。過濾掉直徑小于Imm的微孔后將數據導入統計分析軟件，得出平面孔隙率、有效孔徑、孔徑分布和平面孔隙率的縱向分布圖等孔結構參數。
[0008]本發明的突出優點在于:
(1)測試方法簡單，檢測時間短；
(2)在不損壞多孔混凝土試件的前提下可以得到高質量的斷面圖像；
(3)精度高，能夠準確表征多孔混凝土內部孔結構。【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是粒徑為9.5^16.0mm粗骨料的多孔混凝土試件樣品原圖。
[0010]圖2是粒徑為9.5^16.0mm粗骨料的多孔混凝土試件CT掃描不同位置的二維斷層圖像。[0011]圖3是粒徑為9.5^16.0mm粗骨料的多孔混凝土試件黑白二值化圖像。
[0012]圖4是粒徑為9.5^16.0mm粗骨料的孔徑處理過程中面積等效圖。
[0013]圖5是粒徑為9.5^16.0mm粗骨料的多孔混凝土孔徑的頻率分布和累計頻率分布圖。
[0014]圖6是粒徑為9.5^16.0mm粗骨料的多孔混凝土平面孔隙率的縱向分布圖。
[0015]圖7是粒徑為19.(T26.5mm粗骨料的多孔混凝土孔徑的頻率分布和累計頻率分布圖。
[0016]圖8是粒徑為19.(T26.5mm粗骨料的多孔混凝土平面孔隙率的縱向分布圖。
【具體實施方式】
[0017]實施例1
利用方孔篩選出9.5^16.0mm粒徑的玄武巖粗骨料，按照水灰比023，灰骨比1/6.5比例配制多孔混凝土，并利用小IlOmmX 150mm的PVC管成型，養護7d后脫模得到試件樣品如圖1所示。采用德國西門子320排先進PET/CT機進行掃描得出多孔混凝土二維斷層圖像(如圖2所示，CT掃描得到的二維斷層圖像豐富，由于專利篇幅有限，此處選擇6張圖像詳細介紹其處理過程，其余圖像處理方法類同)，掃描厚度為5mm。利用ImageJ?圖像處理軟件對CT圖像進行黒白二值化處理(如圖3)后，計算孔隙所代表區域的面積得到平面孔隙率(如圖4)，然后過濾掉直徑小于Imm的微孔后將數據導入統計分析軟件，得出有效孔徑、孔徑分布(如圖5)和平面孔隙率的縱向分布圖(如圖6)。
[0018]實施例2
利用方孔篩選出19.(T26.5mm粒徑的石灰巖粗骨料，按照絕對體積法配制多孔混凝土，目標孔隙率為26%。利用小IlOmmX 150mm的PVC管成型，養護7d后脫模得到試件樣品。采用德國西門子320排先進PET/CT機進行掃描得出多孔混凝土二維斷層圖像。利用ImageJ?圖像處理軟件對CT圖像進行黒白二值化處理后，計算孔隙所代表區域的面積得到平面孔隙率，然后過濾掉直徑小于Imm的微孔后將數據導入統計分析軟件，得出有效孔徑、孔徑分布(如圖7)和平面孔隙率的縱向分布圖(如圖8)。
【權利要求】
1.一種基于CT技術的多孔混凝土孔結構表征方法，其特征在于包括以下具體步驟: (1)利用小IlOmmX150mm的PVC管制備多孔混凝土試件,養護至規定齡期后脫模； (2)采用CT掃描儀獲取多孔混凝土的ニ維斷層圖像； (3)通過計算機對圖像進行黑白ニ值化處理得到清晰的孔隙分布圖，其中黒色代表孔隙，白色代表骨料，然后利用圖像處理軟件分別算出黒色區域的面積，得到多孔混凝土的平面孔隙率； (4)將黑色區域轉化為若干個等面積的圓，取其直徑作為孔徑大小代表值。
2.過濾掉直徑小于Imm的微孔后將數據導入統計分析軟件，得出平面孔隙率、有效孔徑、孔徑分布和平面孔隙率的縱向分布圖等孔結構參數。
3.如權利要求1所述的基于CT技術的多孔混凝土孔結構表征方法，其特征在于:所述CT掃描儀獲取ニ維斷層圖像時掃描層厚為5mm。
4.如權利要求1所述的基于CT技術的多孔混凝土孔結構表征方法，其特征在于:所述黒白ニ值化處理方法是利用ImageJ?圖像處理軟件對CT圖像分析后進行面積計算得到平面孔隙率和有效孔徑。
5.如權利要求1所述的基于CT技術的多孔混凝土孔結構表征方法，其特征在于:所述統計分析軟件為Excel for Window。
【文檔編號】G01N15/08GK103575751SQ201310408977
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年9月10日 優先權日:2013年9月10日
【發明者】宮晨琛, 蘆令超, 王守德, 顏小波, 黃慶亮, 程新 申請人:濟南大學