一种通过图像分析评价混凝土稳定性的方法技术

本发明专利技术是关于一种通过图像分析评价混凝土稳定性的方法，包括：配制等效混凝土：用不同颜色的天然骨料等量取代所述待测混凝土中不同粒径段的骨料；制备等效混凝土试样：对所述等效混凝土进行拌合，并浇筑到竖直放置的长条形模具中成型，得到等效混凝土试样，进行标准养护7‑28天；对所述等效混凝土试样进行图像分析：采集所述等效混凝土试样的剖面图像；设置指定的阙值，对所述剖面图像进行分割，得到所述等效混凝土试样的二进制图像；垂直于浇铸方向，将所述二进制图像分成n等份；计算每等份中各种颜色的天然骨料在该等份中的面积比例，计算分离指数SI。分离指数SI的数值越大，表示混凝土的离析程度越高，稳定性越差。

A Method of Evaluating the Stability of Concrete by Image Analysis

The invention relates to a method for evaluating the stability of concrete by image analysis, which includes: preparing equivalent concrete: replacing the aggregates of different particle sizes in the concrete with natural aggregates of different colors equally; preparing equivalent concrete samples: mixing the equivalent concrete and pouring it into a vertical strip mould to form the equivalent concrete. Samples are maintained for 7 to 28 days; image analysis of the equivalent concrete sample is carried out: the section image of the equivalent concrete sample is collected; the section image is segmented by setting the specified threshold value, and the binary image of the equivalent concrete sample is obtained; the binary image is divided into N equal parts perpendicular to the casting direction; and the various colors in each equal part are calculated. The area ratio of natural aggregate in this equivalence is calculated and the separation index SI is calculated. The larger the value of SI, the higher the segregation degree of concrete, the worse the stability.

【技术实现步骤摘要】
一种通过图像分析评价混凝土稳定性的方法
本专利技术涉及混凝土材料性能的评价方法领域，具体涉及一种通过图像分析评价混凝土稳定性的方法。
技术介绍
混凝土是土木工程领域最主要的材料之一，因为其生产成本低廉、原材料来源广泛，具有良好的工作性能以及耐久性能，在土工民建、交通基础设施建设、海洋工程等领域中具有广泛的应用。但混凝土在实际施工中会出现离析这样的稳定性问题，混凝土稳定性受到破坏，造成离析，对于混凝土的工作性能以及耐久性都有很大的影响。在新拌状态下，较差的稳定性会导致混凝土的变形能力差，遇到钢筋等结构容易受到阻塞，泵送过程中发生堵管。硬化之后，离析程度较高的混凝土造成更高的干缩开裂风险，破坏结构的完整性，同时造成混凝土的抗压强度不均匀。用于直接评价混凝土稳定性的方法很少，特别是经过振捣后混凝土稳定性的评价方法。目前，国内外常用的评价混凝土稳定性的方法是坍落扩展度法、筛洗法和圆柱筒法，但这些方法不能反应混凝土经过振捣后内部骨料的分布情况。虽然现有的图像分析法在一定程度上可以反应骨料的分布情况，但是不能反应真实的骨料粒径分布，存在明显不足。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于，提供一种通过图像分析评价混凝土稳定性的方法，所要解决的技术问题是克服了传统图像分析法不能真实反应骨料粒径的缺点，可准确、全面、可靠地评价混凝土离析程度以及骨料粒径的分布情况。本专利技术的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本专利技术提出的一种通过图像分析评价混凝土稳定性的方法，包括：S1、配制等效混凝土：将待测混凝土中的骨料按照粒径大小进行分段，用不同颜色的天然骨料等量取代所述待测混凝土中不同粒径段的骨料，即用同一种颜色的天然骨料等量取代所述待测混凝土中同一个粒径段的骨料，且所述同一种颜色的天然骨料的粒径大小处于所述待测混凝土中被等量取代的同一个粒径段的骨料的粒径段范围以内；S2、制备等效混凝土试样：对所述等效混凝土进行拌合，将其竖直浇筑到竖直放置的长条形模具中，施加指定时长的振捣或不振捣，静置，成型，得到长条形的等效混凝土试样，对所述等效混凝土试样进行标准养护7-28天；S3、对所述等效混凝土试样进行图像分析：S31、将所述等效混凝土试样沿浇筑方向剖开，采集剖面图像；S32、设置指定的阙值，对所述剖面图像进行分割，得到不同颜色的天然骨料的二进制图像和浆体的二进制图像；S33、将所述不同颜色的天然骨料的二进制图像沿浇筑方向从一端到另一端分成n等份，其中，n为5-15的整数，计算每等份中各种颜色的天然骨料在该等份中的面积比例，得到各种颜色的天然骨料沿浇筑方向的分离指数；并根据所述分离指数评价所述等效混凝土试样的稳定性。本专利技术的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。优选的，前述的通过图像分析评价混凝土稳定性的方法，其中在步骤S2中，所述长条形模具为长径比为4-7的柱状模具。优选的，前述的通过图像分析评价混凝土稳定性的方法，其中在步骤S2中，所述标准养护的条件为：在温度为20±3℃、相对湿度在90％以上的环境中养护7-28天。优选的，前述的通过图像分析评价混凝土稳定性的方法，其中在步骤S2中，所述等效混凝土试样的个数为m，其中，m为大于或等于1的整数。优选的，前述的通过图像分析评价混凝土稳定性的方法，其中在步骤S31中，将所述等效混凝土试样沿浇铸方向的中轴面剖开，并对剖面的平整度进行处理。优选的，前述的通过图像分析评价混凝土稳定性的方法，其中在步骤S32中，设置指定的阙值，对所述剖面图像进行分割，使各种颜色的天然骨料的图像与浆体的图像精确分离。优选的，前述的通过图像分析评价混凝土稳定性的方法，其中步骤S32还包括：根据各种颜色的天然骨料的二进制图像，计算各种颜色的天然骨料的质心坐标和/或取向信息。优选的，前述的通过图像分析评价混凝土稳定性的方法，其中在步骤S33中，所述各种颜色的天然骨料沿浇筑方向的分离指数由式(1)计算得到：式(1)中，SI为各种颜色的天然骨料沿浇筑方向的分离指数，Pi为n等份的第i份中各种颜色的天然骨料在第i份中的面积比例,为n等份中Pi的平均值。优选的，前述的通过图像分析评价混凝土稳定性的方法，其中分离指数SI的数值越大，表示各种颜色的天然骨料在等效混凝土试样中的离析程度越高，稳定性就越差。借由上述技术方案，本专利技术提出的通过图像分析评价混凝土稳定性的方法至少具有下列优点：1、本专利技术采用不同颜色的天然骨料等量取代所述待测混凝土中不同粒径段的骨料，将其制成等效混凝土试样，再通过分析等效混凝土试样的剖面图的二进制图像来计算分离指数，并根据所述分离指数评价所述等效混凝土试样的稳定性。本专利技术以混凝土试块剖面不同粒径的有色骨料分布情况为依据，克服了传统图像分析法不能真实反应骨料粒径的缺点，能够全面准确地对不同粒径骨料的分布以及混凝土的稳定性情况进行有效的评价，本专利技术操作简单，图像直观。2、本专利技术采用不同颜色的天然骨料等量取代所述待测混凝土中不同粒径段的骨料，由于用同一种颜色的天然骨料等量取代所述待测混凝土中同一个粒径段的骨料，且所述同一种颜色的天然骨料的粒径大小处于所述待测混凝土中被等量取代的同一个粒径段的骨料的粒径段范围以内，因此，可以将含有不同颜色的天然骨料的等效混凝土视同为含有不同粒径段的骨料的待测混凝土，等效混凝土中不同颜色的天然骨料的分离指数也可作为待测混凝土中不同粒径段的骨料的分离指数，用于评价待测混凝土的稳定性。分离指数的数值越大，表示混凝土的离析程度越高，稳定性越差。3、本专利技术通过图像分析可直观地展示不同粒径骨料的分布情况，通过进一步的计算，可得到各种颜色的天然骨料沿浇筑方向的分离指数SI，分离指数SI的数值越大，表示各种颜色的天然骨料在等效混凝土试样中的离析程度越高，稳定性就越差。本专利技术可准确、全面、可靠地评价混凝土离析程度以及混凝土的稳定性情况。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例并配合附图详细说明如后。附图说明图1为本专利技术一个实施例中不同颜色的天然骨料对应不同粒径段的骨料的示意图；图2为本专利技术一个实施例的等效混凝土试样的剖面结构示意图；图3为本专利技术实施例的B组等效混凝土试样中不同颜色的天然骨料分布的二进制图像；图4为B组等效混凝土试样中16-20mm段黑色矿石骨料分布的二进制图像；图5为B组等效混凝土试样中10-16mm段黄色矿石骨料分布的二进制图像；图6为B组等效混凝土试样中8-10mm段红色矿石骨料分布的二进制图像；图7为B组等效混凝土试样中5-8mm段青色矿石骨料分布的二进制图像；图8为B组等效混凝土试样中不同颜色的天然骨料沿浇筑方向的比例分布图；图9为C组等效混凝土试样中不同颜色的天然骨料沿浇筑方向的比例分布图；图10为D组等效混凝土试样中不同颜色的天然骨料沿浇筑方向的比例分布图；图11为E组等效混凝土试样中不同颜色的天然骨料沿浇筑方向的比例分布图；图12为F组等效混凝土试样中不同颜色的天然骨料沿浇筑方向的比例分布图；图13为C组等效混凝土试样中不同颜色的天然骨料的位置分布图；图14为E组等效混凝土试样中不同颜色的天然骨料的位置分布图。具体实施方式为更进一步阐述本专利技术为达成预定专利技术目的所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种通过图像分析评价混凝土稳定性的方法，其特征在于，包括：S1、配制等效混凝土：将待测混凝土中的骨料按照粒径大小进行分段，用不同颜色的天然骨料等量取代所述待测混凝土中不同粒径段的骨料，即用同一种颜色的天然骨料等量取代所述待测混凝土中同一个粒径段的骨料，且所述同一种颜色的天然骨料的粒径大小处于所述待测混凝土中被等量取代的同一个粒径段的骨料的粒径段范围以内；S2、制备等效混凝土试样：对所述等效混凝土进行拌合，将其竖直浇筑到竖直放置的长条形模具中，施加指定时长的振捣或不振捣，静置，成型，得到长条形的等效混凝土试样，对所述等效混凝土试样进行标准养护7‑28天；S3、对所述等效混凝土试样进行图像分析：S31、将所述等效混凝土试样沿浇筑方向剖开，采集剖面图像；S32、设置指定的阙值，对所述剖面图像进行分割，得到不同颜色的天然骨料的二进制图像和浆体的二进制图像；S33、将所述不同颜色的天然骨料的二进制图像沿浇筑方向从一端到另一端分成n等份，其中，n为5‑15的整数，计算每等份中各种颜色的天然骨料在该等份中的面积比例，得到各种颜色的天然骨料沿浇筑方向的分离指数；并根据所述分离指数评价所述等效混凝土试样的稳定性。...

【技术特征摘要】
1.一种通过图像分析评价混凝土稳定性的方法，其特征在于，包括：S1、配制等效混凝土：将待测混凝土中的骨料按照粒径大小进行分段，用不同颜色的天然骨料等量取代所述待测混凝土中不同粒径段的骨料，即用同一种颜色的天然骨料等量取代所述待测混凝土中同一个粒径段的骨料，且所述同一种颜色的天然骨料的粒径大小处于所述待测混凝土中被等量取代的同一个粒径段的骨料的粒径段范围以内；S2、制备等效混凝土试样：对所述等效混凝土进行拌合，将其竖直浇筑到竖直放置的长条形模具中，施加指定时长的振捣或不振捣，静置，成型，得到长条形的等效混凝土试样，对所述等效混凝土试样进行标准养护7-28天；S3、对所述等效混凝土试样进行图像分析：S31、将所述等效混凝土试样沿浇筑方向剖开，采集剖面图像；S32、设置指定的阙值，对所述剖面图像进行分割，得到不同颜色的天然骨料的二进制图像和浆体的二进制图像；S33、将所述不同颜色的天然骨料的二进制图像沿浇筑方向从一端到另一端分成n等份，其中，n为5-15的整数，计算每等份中各种颜色的天然骨料在该等份中的面积比例，得到各种颜色的天然骨料沿浇筑方向的分离指数；并根据所述分离指数评价所述等效混凝土试样的稳定性。2.根据权利要求1所述的通过图像分析评价混凝土稳定性的方法，其特征在于，在步骤S2中，所述长条形模具为长径比为4-7的柱状模具。3.根据权利要求1所述的通过图像分析评价混凝土稳定性的方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：安晓鹏，武斌，史才军，魏子易，
申请(专利权)人：中国建筑材料科学研究总院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11