一种基于机制砂混凝土整体均质性的测评方法技术

本发明专利技术公开了一种基于机制砂混凝土整体均质性的测评方法，测评方法包括：基于同一个机制砂混凝土试件，获取其相垂直两截面的切面图像；基于

【技术实现步骤摘要】
一种基于机制砂混凝土整体均质性的测评方法


[0001]本专利技术涉及混凝土材料
，特别是涉及一种基于机制砂混凝土整体均质性的测评方法
。

技术介绍

[0002]机制砂混凝土材料以机制砂为细骨料，机制砂粒径级配存在“两头多，中间少”的缺点，以其作为细骨料填充进粗骨料间隙中，若没有合理的配比和配制手法，最后的成品用料均匀情况会限制其强度和耐用性，而合理的配制和配置手法往往需要大量试样实验品的均质性效果来进行参考改进，提高实验品的均质性测评效果便具备了一定重要性
。
[0003]现有技术中提出获取试样横截面，分析其粗骨料的面积密度和数量占比来反映机制砂混凝土整体均质性情况
。
首先一块试样各局部用料的情况不尽相同，单纯获取一块试样的横截面和粗骨料数据去分析其整体均质性存在以偏概全的偏差，其次部分技术提出的面积密度函数和数量占比函数缺乏大量数据的检验证明，运用于实际当中缺乏一定可靠度，同时复杂的公式计算大大增加了运算量，也增加了误差的出现概率
。
[0004]常规的均质性测评方法还存在分析结果可视化程度低的问题，对于分析结果只提供数据结果缺乏感官上的均质性判断，若只提供直观的骨料分布图像又缺乏理性的数学分析来支持均质性的判断，如何将混凝土材料整体均质性的数学分析简单可视化也是一个有待研究的方向
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于解决传统的混凝土整体均质性测评方法的测评角度受限
、
精确度低
、
>计算复杂及结果可视化不足的问题
。
为此，基于
MATLAB
软件，本专利技术提供了一种基于机制砂混凝土整体均质性的的测评方法来实现系统全面
、
计算精度高以及可视化简便运算的测评效果
。
[0006]本专利技术的目的通过以下技术步骤实现：选取由截面尺寸为
Φ
50
×
100mm
的模具制成的机制砂混凝土试件，采用机械切割的方式，首先沿试件中间横截面进行切割，得到两个圆柱试件，并使用相机对试件横截面进行垂直拍摄以获取横切面图像，应保证图像清晰度；继而沿圆柱试件的中间纵截面进行切割，在同样条件下对得到的纵切面进行拍摄获取纵切面图像
。
[0007]对于纵切面拼接缝处的骨料，仍视为完整的一块骨料，基于
MATLAB
将其细微裂缝及缺口进行填补
。
[0008]对所有切面图像进行前处理，首先使用
MTALAB
对原彩色图的各像素点进行亮度调整，以获得图像骨料轮廓较清晰的黑白化效果图；其次为避免骨料内部的小孔洞的影响，对其进行缺口填充，排除孔洞影响后即可检测骨料最外围边缘并进行提取
。
[0009]基于前处理后的图像，可以在软件中获得骨料边缘像素点的数学矩阵表达，进一步地对其矩阵里的连通元素进行编码，此编码对应于图像中的各个骨料边缘，继而绘制各
骨料边缘的最小外接矩形框，根据矩形框大小初步筛除过小颗粒，通过计算各最小外接矩形的尺寸来获取剩余骨料的长短轴轴径，对应轴径分别记为
d
L
、d
S
，根据结果进一步筛除最长轴径小于
2.5mm
的骨料，将余下的骨料视为目标骨料，并作好编号记录
。
[0010]取
[2.5
，
9.5]为长轴轴径范围，
[1.5
，
8.5]为短轴轴径范围，步长为
n
，设置目标骨料的轴径区间，
n
在数值0～1之间取值，根据前述的目标骨料长轴
、
短轴轴径，一一代入到对应的轴径区间，并做好记录，并绘制长
、
短轴轴径高斯拟合图
。
[0011]对于横切面图像，以其矩心为圆心，在图像上绘制一组同心圆，同心圆的半径等差增大，沿等差增大的半径步长在径向进行网格分层，按照合适步长沿同心圆横向进行圆弧划分，并将划分点沿径向连接，绘制出所述的扇形网格；同理对于纵切面图像，以其矩心为起始点，中间横轴
、
纵轴为对称轴，分别以合适步长沿横向
、
纵向进行矩形网格划分，以中间横轴为起始轴，沿纵向进行上下对称分层
。
[0012]横切面扇形网格的分层，从圆心起由内到外层号依次增大，记为
i
；纵切面的矩形网格分层，上下对称的分层层号相同，从中间横轴起，沿纵向向外层号依次增大，记为
j
；网格划分步长决定
i、j
的取值，而网格步长由图像尺寸和精度要求所决定，网格划分时应尽量保证与目标骨料相交的网格被目标骨料所充满或占据大部分区域，对应的有效网格记为目标网格；根据图像的网格划分效果图获取各层目标网格数目，记为
n
，该分层网格总数记为
m
，二者的比值用于目标网格密度分布的分析
。
[0013]以网格层号为纵轴，骨料轴径区间为横轴绘制坐标图，基于目标骨料的编号进行目标提取和计算轴径，根据其轴径和所在目标网格的层号，于坐标图中对应点进行绘制，切面所有目标骨料进行相同操作，最终得到目标骨料的区间点位分布图
。
[0014]综合目标骨料轴径高斯拟合
、
目标网格密度分布及目标骨料区间点位分布完成机制砂混凝土整体均质性的测评
。
[0015]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术基于同一块机制砂混凝土试件，前后获取其相垂直的横
、
纵切面图像来分析整体均质性，能间接从多维度的角度出发去分析该试件不同部位的用料均匀情况，继而对其整体的均质性做出更为合理的判断
。
[0016]本专利技术基于软件
MATLAB
来实现图像处理和数据获取，需要使用者具备一定基础的编程能力，同时从精度高的数据编程角度出发，使材料整体均质性的分析更具严谨性
。
[0017]考虑了同一试件不同切面的网格划分，从数学模型的角度去观察骨料的分布情况，并联合了骨料的轴径区间分布，以更加合理的图表形式去分析和展现试件整体的用料均匀情况，计算逻辑清晰易懂
。
附图说明
[0018]图1所述试件的前处理效果图
。
[0019]图2为切面图像的网格划分图
。
[0020]图3为横切面轴径高斯拟合图
。
[0021]图4为横切面区间点位分布图
。
具体实施方式
[0022]为了更加严谨清晰地阐述本专利技术的
技术实现思路
及优点，下面将通过部分实例来对本专利技术进行相关补充说明
。
应当明确，此处所提供的具体实例仅用于对本专利技术作内容方面的解释，并不用于对要求保护的申请范围设置限制
。
[0023]实施例1：一种基于机制砂混凝土整体均质性的测评方法，包括以下步本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于机制砂混凝土整体均质性的测评方法，其特征在于，包括以下步骤：选取同一个机制砂混凝土试件作为对象，获取其相互垂直的两切面的切面图像；首先使用
MATLAB
对图像进行前处理，基于前处理完毕的图像，获取骨料的长轴
、
短轴轴径，根据轴径值筛选出目标骨料，并划分轴径区间及建立轴径值的高斯分布；其次对横
、
纵切面进行相应网格划分和分层，确定目标网格的密度分布；结合前述轴径区间的划分及网格分层分析目标骨料的区间点位分布；最后综合目标骨料轴径高斯分布
、
目标网格密度分布及目标骨料区间点位分布进行匀态分布研究，以此来测评所述机制砂混凝土试件的整体均质性
。2.
根据权利要求1所述一种基于机制砂混凝土整体均质性的测评方法，其特征在于：所述机制砂混凝土试件使用尺寸为
Φ
50
×
100mm
的圆柱型模具制备
。
首先基于同一块机制砂混凝土试件，采用机械切割沿试件中部横截面将试件分成等高的两圆柱，获取所述试件的横切面，并对其进行拍摄以获取横切面图像，拍摄镜头与切面需保持垂直，其次分别沿两圆柱的中部纵截面进行切割，获取试件上下部分的纵切面，将两部分纵切面沿铅垂面进行拼接，并在同样条件下对纵切面进行拍摄以获取纵切面图像
。3.
根据权利要求2所述一种基于机制砂混凝土整体均质性的测评方法，其特征在于：对于纵切面拼接缝处的骨料，仍视为完整的一块骨料，基于
MATLAB
将其细微裂缝及缺口进行填补
。4.
根据权利要求3所述一种基于机制砂混凝土整体均质性的测评方法，其特征在于：使用
MATLAB
软件对切面图像进行前处理时，首先对原彩图各像素点进行亮度调整，以获得图像轮廓较清晰的黑白图像，其次进一步对骨料颗粒进行缺口填补，最后进行骨料边缘检测并提取其最外围边缘
。5.
根据权利要求4所述一种基于机制砂混凝土整体均...

【专利技术属性】
技术研发人员：张德旺，赵元彬，施辉明，严庆珂，郭英杰，周宾海，肖士超，孔凡环，赵晨曦，李振，
申请(专利权)人：山东高速工程建设集团有限公司，
类型：发明
国别省市：