用于表征混凝土表面冲刷特性的三维分析方法技术

本发明专利技术提出一种用于表征混凝土表面冲刷特性的三维分析方法，属于混凝土表面冲刷特性表征领域。本发明专利技术解决了目前混凝土表面冲刷特性表征时是对二维平面上的信息进行分析，缺乏对混凝土试件在冲刷破坏后的真实三维特征的描述的问题，其技术方案要点为：选用相应结构的混凝土试件，并进行该混凝土试件的制作、拆模和养护，养护至规定时间后对养护后的混凝土试件进行预处理；根据预处理后的混凝土试件完成混凝土冲刷试验；获取混凝土冲刷试验过程中混凝土试件的混凝土表面各冲刷破坏阶段的三维形貌特征参数；根据所述选用的混凝土试件的结构对所述三维形貌特征参数进行修正；用修正后的三维形貌特征参数表征所述选用相应结构的混凝土试件的冲刷特性。

Three-dimensional Analysis Method for Characterizing Surface Erosion Characteristics of Concrete

【技术实现步骤摘要】
用于表征混凝土表面冲刷特性的三维分析方法
本专利技术涉及水工构筑物技术，特别涉及用于表征混凝土表面冲刷特性的三维分析方法的技术。
技术介绍
在水工构筑物，如桥梁墩台、港口码头、电站大坝、排洪沟渠等混凝土结构物的实际服役过程中，会遭受含沙石较多的水流的高速冲击，引起一定程度的空蚀及冲刷破坏，随着冲刷过程的进行，混凝土表面水泥浆层会首先遭到破坏，然后引起骨料裸露，从而造成混凝土表面受损，甚至粗骨料脱落，大大降低了水工构筑物的服役年限。因此，对水泥基复合材料的抗冲刷性能，水工混凝土的耐久性能，进行深入研究具有重要的意义和现实需求。目前，国内外众多学者对水工混凝土耐冲刷特性的分析方法和表征手段进行了大量的研究。但目前为止，仍未有统一的试验方法与评价标准，其中一个重要原因是，各评价准则无法蕴含用于描述混凝土的足够全面的参数信息。用于表征混凝土表面冲刷特性的传统分析方法，在对不同服役期限的混凝土表面骨料裸露特性进行表征时，重点分析仍集中于粗骨料在水沙冲刷后的裸露面积、数量及尺寸等分布规律上，但这些信息内容从本质上讲仅仅是围绕“平面图片”展开的，也就是说是对二维平面上的信息进行分析，缺乏对混凝土试件在冲刷破坏后的真实三维特征的描述。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于表征混凝土表面冲刷特性的三维分析方法，解决目前混凝土表面冲刷特性表征时是对二维平面上的信息进行分析，缺乏对混凝土试件在冲刷破坏后的真实三维特征的描述的问题。本专利技术解决其技术问题，采用的技术方案是：用于表征混凝土表面冲刷特性的三维分析方法，包括如下步骤：步骤1、选用相应结构的混凝土试件，并进行该混凝土试件的制作、拆模和养护，养护至规定时间后，进入步骤2；步骤2、对养护后的混凝土试件进行预处理；步骤3、根据预处理后的混凝土试件完成混凝土冲刷试验；步骤4、获取混凝土冲刷试验过程中混凝土试件的混凝土表面各冲刷破坏阶段的三维形貌特征参数；步骤5、根据所述选用的混凝土试件的结构对所述三维形貌特征参数进行修正；步骤6、用修正后的三维形貌特征参数表征所述选用相应结构的混凝土试件的冲刷特性。具体的是，步骤1中，所述选用的相应结构的混凝土试件为混凝土圆环柱试件。进一步的是，步骤2中，对养护后的混凝土试件进行预处理时，采用小型切割机预先削取部分圆环内表面，所述削取的部分圆环内表面的规格为长宽厚＝50*50*20mm。具体的是，步骤3中，在所述混凝土冲刷试验过程中，拟选择40分钟作为一个试验周期。进一步的是，当一个冲刷试验周期完成后，对混凝土圆环柱试件进行称重，得到其质量损失量，同时对混凝土受冲刷表面拍照，确定骨料裸露的面积比，以间接表征混凝土受冲刷的破坏程度。具体的是，在混凝土圆环柱试件完成不同周期的冲刷试验后，一方面对其进行质量损失量的测量、混凝土表面的骨料裸露面积比的统计；另一方面，采用具备3D扫描功能的显微镜对冲刷试件的破坏表面进行三维立体扫描，并对预处理后的混凝土试件的三维立体形貌进行测量和计算，得到每个冲刷周期下冲刷破坏试件表面原图、相应大小扫描区域表面三维形貌图和表面相对高度图。进一步的是，所述显微镜为DSX510型光学数码显微镜。具体的是，所述相应大小扫描区域为18mm*18mm的长方形扫描区域。进一步的是，当完成对混凝土破坏表面的扫描后，会对表面的形貌特征参数进行计算和统计，所述表面的形貌特征参数包括混凝土表面各个高度的骨料裸露面积、表面积及表面平均高度。具体的是，步骤6中，用修正后的三维形貌特征参数表征所述选用相应结构的混凝土试件的冲刷特性时，定义得到的混凝土表面积和骨料裸露最高点处平面之间围成的体积为特征体积，用于表征受冲刷混凝土的冲刷特性。本专利技术的有益效果是，通过上述用于表征混凝土表面冲刷特性的三维分析方法，以冲刷后裸露表面为研究对象，采用计算机自动识别和分析，充分考虑冲刷后的空间三维特性，给出更符合实际，信息更全面的表征方法，且该方法的数据采集过程自动化程度高，数据处理过程更便捷，精度更高，易于推广使用。附图说明图1为本专利技术用于表征混凝土表面冲刷特性的三维分析方法的流程图具体实施方式下面结合实施例及附图，详细描述本专利技术的技术方案。本专利技术所述用于表征混凝土表面冲刷特性的三维分析方法，其流程图参见图1，该方法包括如下步骤：步骤1、选用相应结构的混凝土试件，并进行该混凝土试件的制作、拆模和养护，养护至规定时间后，进入步骤2；步骤2、对养护后的混凝土试件进行预处理；步骤3、根据预处理后的混凝土试件完成混凝土冲刷试验；步骤4、获取混凝土冲刷试验过程中混凝土试件的混凝土表面各冲刷破坏阶段的三维形貌特征参数；步骤5、根据所述选用的混凝土试件的结构对所述三维形貌特征参数进行修正；步骤6、用修正后的三维形貌特征参数表征所述选用相应结构的混凝土试件的冲刷特性。上述方法的步骤1中，为试验方便，优先选用的相应结构的混凝土试件为混凝土圆环柱试件；步骤2中，对养护后的混凝土试件进行预处理时，可以采用小型切割机预先削取部分圆环内表面，其中，削取的部分圆环内表面的规格优选为长宽厚＝50*50*20mm；步骤3中，在所述混凝土冲刷试验过程中，为了更好地模拟冲刷试验，优选拟选择40分钟作为一个试验周期。当一个冲刷试验周期完成后，对混凝土圆环柱试件进行称重，得到其质量损失量，同时对混凝土受冲刷表面拍照，确定骨料裸露的面积比，以间接表征混凝土受冲刷的破坏程度。在混凝土圆环柱试件完成不同周期的冲刷试验后，一方面对其进行质量损失量的测量、混凝土表面的骨料裸露面积比的统计；另一方面，采用具备3D扫描功能的显微镜对冲刷试件的破坏表面进行三维立体扫描，并对预处理后的混凝土试件的三维立体形貌进行测量和计算，得到每个冲刷周期下冲刷破坏试件表面原图、相应大小扫描区域表面三维形貌图和表面相对高度图。其中，显微镜优选为DSX510型光学数码显微镜，相应大小扫描区域优为18mm*18mm的长方形扫描区域。当完成对混凝土破坏表面的扫描后，会对表面的形貌特征参数进行计算和统计，所述表面的形貌特征参数包括混凝土表面各个高度的骨料裸露面积、表面积及表面平均高度等。步骤6中，用修正后的三维形貌特征参数表征所述选用相应结构的混凝土试件的冲刷特性时，定义得到的混凝土表面积和骨料裸露最高点处平面之间围成的体积为特征体积，用于表征受冲刷混凝土的冲刷特性。实施例本专利技术实施例为了区别于以往规范采用的质量损失量来表征水工混凝土的抗冲刷性能，提供了一种信息更全面、立体、更准确的用于表征不同强度等级混凝土抗冲刷性能的方法，该方法可探究悬移质对正常服役期间的水工混凝土表面的磨蚀破坏，并对其冲刷特征进行表征。方法步骤：按照《水工混凝土试验规程》相关规定，冲刷试验选用的是混凝土圆环柱试件，首先进行圆环柱混凝土试件的制作、拆模和养护。试件预处理。限制于显微镜尺寸及载物重量的相关限制，需要在实验前对混凝土圆环柱进行预处理，采用小型切割机预先削取部分圆环内表面(长宽厚＝50*50*20mm)，便于周期冲刷试验完成后对其进行扫描处理。完成混凝土冲刷试验。冲刷过程中拟选择40min作为一个试验周期。当一个冲刷试验周期完成后，对混凝土圆环柱试件进行称重，得到其质量损失量，同时对混凝土受冲刷表面拍照，确定骨料裸露的面积比，以间接表征混凝土受冲刷的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于表征混凝土表面冲刷特性的三维分析方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、选用相应结构的混凝土试件，并进行该混凝土试件的制作、拆模和养护，养护至规定时间后，进入步骤2；步骤2、对养护后的混凝土试件进行预处理；步骤3、根据预处理后的混凝土试件完成混凝土冲刷试验；步骤4、获取混凝土冲刷试验过程中混凝土试件的混凝土表面各冲刷破坏阶段的三维形貌特征参数；步骤5、根据所述选用的混凝土试件的结构对所述三维形貌特征参数进行修正；步骤6、用修正后的三维形貌特征参数表征所述选用相应结构的混凝土试件的冲刷特性。

【技术特征摘要】
1.用于表征混凝土表面冲刷特性的三维分析方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、选用相应结构的混凝土试件，并进行该混凝土试件的制作、拆模和养护，养护至规定时间后，进入步骤2；步骤2、对养护后的混凝土试件进行预处理；步骤3、根据预处理后的混凝土试件完成混凝土冲刷试验；步骤4、获取混凝土冲刷试验过程中混凝土试件的混凝土表面各冲刷破坏阶段的三维形貌特征参数；步骤5、根据所述选用的混凝土试件的结构对所述三维形貌特征参数进行修正；步骤6、用修正后的三维形貌特征参数表征所述选用相应结构的混凝土试件的冲刷特性。2.根据权利要求1所述的用于表征混凝土表面冲刷特性的三维分析方法，其特征在于，步骤1中，所述选用的相应结构的混凝土试件为混凝土圆环柱试件。3.根据权利要求2所述的用于表征混凝土表面冲刷特性的三维分析方法，其特征在于，步骤2中，对养护后的混凝土试件进行预处理时，采用小型切割机预先削取部分圆环内表面，所述削取的部分圆环内表面的规格为长宽厚＝50*50*20mm。4.根据权利要求1所述的用于表征混凝土表面冲刷特性的三维分析方法，其特征在于，步骤3中，在所述混凝土冲刷试验过程中，拟选择40分钟作为一个试验周期。5.根据权利要求4所述的用于表征混凝土表面冲刷特性的三维分析方法，其特征在于，当一个冲刷试验周期完成后，对混凝土圆环柱试件进行称重，得到其质量损失量，同时对混凝土受冲刷表面拍照，确定骨料裸露的面积...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚博，周军，肖健，刘昌文，姚达，骆光辉，王鹏，
申请(专利权)人：中国十九冶集团有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51