一种水泥混凝土孔结构特征分析系统及其测试方法技术方案

本发明专利技术涉及一种水泥混凝土孔结构特征分析系统及其测试方法，属于交通运输工程中公路工程技术领域。该分析系统包括涂色装置、抹平装置、图像采集装置和控制分析装置，该系统结构新颖、使用方便，能有效获得水泥混凝土孔结构特征；本发明专利技术解决了现有检测手段无法直观、快速了解水泥混凝土内部孔结构数量、大小、分布规律等特征指标的技术问题，本发明专利技术通过对水泥混凝土切面进行前期显著的黑白区分处理，明确标识出水泥混凝土内部孔的分布规律，采用数字图像法快速、简便的计算得出气孔的数量、大小及分布情况，为评价水泥混凝土基本性能提供准确的数据，保证水泥混凝土的质量。

An analysis system of pore structure characteristics of cement concrete and its testing method

The invention relates to a cement concrete hole structure feature analysis system and its testing method, which belongs to the technical field of Highway Engineering in traffic and transportation engineering. The analysis system includes a painting device, smoothing device, image acquisition device and the control device of the system analysis, novel structure, convenient use, can effectively obtain the pore structure of cement concrete; the invention solves the technical problem of the existing detection methods cannot directly and quickly understand the cement mixing quantity, the internal pore structure of concrete size, distribution characteristics the index, through the pre was black and white on the cement concrete section, clearly identifies the distribution of cement concrete internal hole, using digital image method is rapid, simple calculation of stomatal number, size and distribution, provide accurate data for the basic performance evaluation of cement concrete, to ensure the quality of cement concrete.

【技术实现步骤摘要】
一种水泥混凝土孔结构特征分析系统及其测试方法
本专利技术属于交通运输工程中公路工程
，具体涉及一种水泥混凝土孔结构特征分析系统及其测试方法。
技术介绍
水泥混凝土本身属于多孔材料，硬化的水泥混凝土中包含有数量不同、大小不一的气孔，是影响水泥混凝土强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质后在机械搅拌过程中会引入过多较泡，硬化后残留气泡直接影响聚合物改性水泥混凝土的宏观性能，测得水泥混凝土中气孔数量、大小和分布，成为了解水泥混凝土宏观性能的关键指标。而现阶段对混凝土进行测量多采用压汞仪，需在外加压力作用下将汞压入水泥混凝土固体孔中进行测试，操作相对复杂，无法及时、直观地观测测试结果，并且无法测试孔径较大的气泡，同时仪器设备价格昂贵，需要较大的经济投入，因此亟需研发一种新型的水泥混凝土内部孔结构分析系统，实现水泥混凝土内部孔结构特征指标的简便、及时、快速的测量，为研究水泥混凝土强度和耐久性等基本性能提供准确的数据。
技术实现思路
本专利技术提供一种水泥混凝土孔结构特征分析系统及其测试方法，主要用于解决现有检测手段无法及时、简便、直观了解水泥混凝土内部孔结构特征的技术问题，其主要包括对水泥混凝土切面进行处理、采集图像及对图像进行要素提取三个主要步骤，通过对水泥混凝土切面进行前期显著的黑白区分处理，明确标识出水泥混凝土内部孔的分布规律，采用数字图像法快速、简便的计算得出水泥混凝土在一定平面面积内气孔的数量、大小等参数指标，为分析水泥混凝土基本性能提供准确的参考数据，通过数据分析和反馈机制，确保水泥混凝土的质量。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种水泥混凝土孔结构特征分析系统，包括涂色装置、抹平装置、图像采集装置和控制分析装置；所述的图像采集装置包括遮光支架板、面光源板和图像采集端，所述的面光源板正对测量路面一侧设有平面光源，且中心位置固定有图像采集端；遮光支架板固定于面光源板的四周；所述的控制分析装置分别通过连接线与面光源板、图像采集端相连，用于控制面光源板、图像采集端的工作，还用于将图像采集端采集到的图像进行分析处理，以获得水泥混凝土孔结构特征指标。进一步，优选的是，所述的涂色装置包括涂色圆刷、涂色管、阀门和涂料；所述的涂色管的底部连接有涂色圆刷，涂色管上设有阀门，且涂色管内部装有涂料。进一步，优选的是，所述的抹平装置包括抹平圆板和抹平圆板手柄，抹平圆板手柄底部固定连接有抹平圆板。进一步，优选的是，所述的图像采集端为摄像装置。进一步，优选的是，所述的控制分析装置上设有用于开启和关闭控制分析装置的电源开关。进一步，优选的是，所述的控制分析装置上设有采集按钮，用于控制图像采集端的工作；所述的控制分析装置内设有蓄电池，用于为控制分析装置提供电源。进一步，优选的是，所述的控制分析装置上设有屏幕和分析按钮，分析按钮控制将图像采集端采集到的图像进行分析处理，得出水泥混凝土孔结构特征指标；之后将图像和图像处理后的结果显示于屏幕上。一种水泥混凝土孔结构特征测试方法，采用上述任意一项所述的水泥混凝土孔结构特征分析系统，步骤如下：将待测水泥混凝土切面清扫干净，采用涂色装置将待测水泥混凝土切面均匀抹黑，待切面完全干燥后，采用抹平装置将白色填充材料压入涂黑后水泥混凝土切面上的孔结构内，得到处理好的水泥混凝土切面；之后将图像采集装置移至处理好的水泥混凝土切面上，打开面光源板上的面光源和图像采集端，通过控制分析装置控制图像采集端进行图像拍摄，之后控制分析装置将拍摄到的图像进行分析处理，得出水泥混凝土孔结构特征指标。进一步，优选的是，所述的分析处理方法具体为：将采集到图像进行灰度处理，图像转化为由0-255共256个整数灰度级的黑白图像，再对图像进行二值化处理，阀值设置为0.5，二值化后图像像素矩阵用只有0和1的数字表示，1表示白色部分，0表示黑色部分，设二值化后图像像素矩阵为A；读取A矩阵中1的个数为n，表征气孔的数量；读取A矩阵中0的个数为m，则气孔面积占总面积的比例为L=n/（m+n）*100%。进一步，优选的是，所述的分析处理方法还包括：设被测水泥混凝土切面的实际面积为As；被测切面中白色像素点总和为Az，即为气孔总面积；孔径大于等于R的气孔面积为AR，即有：实际单位面积内像素点个数X=Az/As式（Ⅰ）；孔径R对应的像素点个数XR=π*R*R*X=π*R*R*Az/As式（Ⅱ）；式（Ⅱ）中，π为圆周率；大于等于孔径R的气孔占整个气孔面积的百分比SR=AR/Az*100%式（Ⅲ）。本专利技术中所述的涂色装置内有快干、防水、不易褪色的黑色涂料，填充材料为白色细料，其粒径宜小于等于10μm。本专利技术与现有技术相比，其有益效果为：本专利技术系统结构新颖、使用方便，能有效获得水泥混凝土孔结构特征；本专利技术解决了现有检测手段无法及时、直观、快速了解水泥混凝土内部孔结构数量、大小、分布规律等特征指标的技术问题，本专利技术可以测试孔径大于1000μm的气孔数量及其分布规律，弥补了现有方法无法测试水泥混凝土中大孔的缺陷，本专利技术通过对水泥混凝土切面进行前期显著的黑白区分处理，明确标识出水泥混凝土内部孔的分布规律，采用数字图像法快速、简便的计算得出气孔的数量、大小及分布情况，为评价水泥混凝土基本性能提供准确的数据，保证水泥混凝土的质量。附图说明图1是本专利技术涂色装置的结构示意图；图2是本专利技术抹平装置的结构示意图；图3是本专利技术图像采集装置和控制分析装置的结构示意图；图4是涂黑后的待测切面图像；图5是填充后的待测切面图像；图6是二值化处理后的切面图像；其中，1为涂色圆刷，2为涂色管，3为阀门，4为涂料，5为抹平圆板，6为抹平圆板手柄，7为遮光支架板，8为面光源板，9为图像采集端，10为连接线，11为控制分析装置，12为屏幕，13为开关按钮，14为采集按钮，15为分析按钮，16为蓄电池。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步的详细描述。本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本专利技术，而不应视为限定本专利技术的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用材料或设备未注明生产厂商者，均为可以通过购买获得的常规产品。本
技术人员可以理解的是，本专利技术中涉及到的相关结构及其实现的功能是在改进后的硬件及其构成的装置、器件或系统上搭载现有技术中常规的计算机软件程序或有关协议就可实现，并非是对现有技术中的计算机软件程序或有关协议进行改进。例如，改进后的计算机硬件系统依然可以通过装载现有的软件操作系统来实现该硬件系统的特定功能。因此，可以理解的是，本专利技术的创新之处在于对现有技术中硬件的改进及其连接组合关系，而非仅仅是对硬件模块中为实现有关功能而搭载的软件或协议的改进。本
技术人员可以理解的是，本专利技术中提到的相关结构是用于执行本申请中所述操作、方法、流程中的步骤、措施、方案中的一项或多项的硬件设备。所述硬件设备可以为所需的目的而专门设计和制造，或者也可以采用通用计算机中的已知设备或已知的其他硬件设备。所述通用计算机有存储在其内的程序选择性地激活或重构。本
技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水泥混凝土孔结构特征分析系统，其特征在于，包括涂色装置、抹平装置、图像采集装置和控制分析装置（11）；所述的图像采集装置包括遮光支架板（7）、面光源板（8）和图像采集端（9），所述的面光源板（8）正对测量路面一侧设有平面光源，且中心位置固定有图像采集端（9）；遮光支架板（7）固定于面光源板（8）的四周；所述的控制分析装置（11）分别通过连接线（10）与面光源板（8）、图像采集端（9）相连，用于控制面光源板（8）、图像采集端（9）的工作，还用于将图像采集端（9）采集到的图像进行分析处理，以获得水泥混凝土孔结构特征指标。

【技术特征摘要】
1.一种水泥混凝土孔结构特征分析系统，其特征在于，包括涂色装置、抹平装置、图像采集装置和控制分析装置（11）；所述的图像采集装置包括遮光支架板（7）、面光源板（8）和图像采集端（9），所述的面光源板（8）正对测量路面一侧设有平面光源，且中心位置固定有图像采集端（9）；遮光支架板（7）固定于面光源板（8）的四周；所述的控制分析装置（11）分别通过连接线（10）与面光源板（8）、图像采集端（9）相连，用于控制面光源板（8）、图像采集端（9）的工作，还用于将图像采集端（9）采集到的图像进行分析处理，以获得水泥混凝土孔结构特征指标。2.根据权利要求1所述的水泥混凝土孔结构特征分析系统，其特征在于，所述的涂色装置包括涂色圆刷（1）、涂色管（2）、阀门（3）和涂料（4）；所述的涂色管（2）的底部连接有涂色圆刷（1），涂色管（2）上设有阀门（3），且涂色管（2）内部装有涂料（4）。3.根据权利要求1所述的水泥混凝土孔结构特征分析系统，其特征在于，所述的抹平装置包括抹平圆板（5）和抹平圆板手柄（6），抹平圆板手柄（6）底部固定连接有抹平圆板（5）。4.根据权利要求1所述的水泥混凝土孔结构特征分析系统，其特征在于，所述的图像采集端（9）为摄像装置。5.根据权利要求1所述的水泥混凝土孔结构特征分析系统，其特征在于，所述的控制分析装置（11）上设有用于开启和关闭控制分析装置（11）的电源开关（13）。6.根据权利要求1所述的水泥混凝土孔结构特征分析系统，其特征在于，所述的控制分析装置（11）上设有采集按钮（14），用于控制图像采集端（9）的工作；所述的控制分析装置（11）内设有蓄电池（16），用于为控制分析装置（11）提供电源。7.根据权利要求1所述的水泥混凝土孔结构特征分析系统，其特征在于，所述的控制分析装置（11）上设有屏幕（12）和分析按...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑少鹏，程志豪，陈亮亮，黎晓，陈华斌，周沛延，张莹莹，程海洲，
申请(专利权)人：云南省交通规划设计研究院，
类型：发明
国别省市：云南,53