[发明专利]一种基于图像处理的透水混凝土孔隙特征的检测方法

说明书

技术领域

本发明属于土木工程领域，具体涉及一种基于图像处理的透水混凝土孔隙特征的检测方法。

背景技术

近年来，国内外对透水混凝土的研究和应用越来越广泛。透水混凝土是由水、水泥和粗骨料组成的，采用粗骨料作为骨架，水泥净浆或加砂浆薄层包裹在粗骨料颗粒的表面，作为骨料颗粒之间的胶结层，骨料颗粒通过硬化的水泥浆薄层胶结而形成多孔的堆积结构。因此混凝土内部存在大量的孔隙，包括连通孔隙、开口但不连通孔隙、内部闭合孔隙，总称为总孔隙率。总孔隙率对透水混凝土的密度和强度等有着直接的影响。内部孔径分布对透水混凝土的透水效果有很大影响。

透水混凝土的总孔隙率和内部孔径分布，这两个参数对于透水混凝土的性能评价都有重要作用。透水性混凝土孔隙率现有测定方法主要分为美国CoreLok真空密度仪和日本《透水性混凝土河川护堤施工守则》测定透水混凝土孔隙率的方法。这两种方法因为无法测定内部闭口孔隙，都把它忽略了，所以都无法测定透水混凝土的总孔隙率(包括连通孔隙、开口但不连通孔隙、内部闭合孔隙三部分)，也无法测定内部孔径分布。总孔隙率能够反映透水混凝土的密度和强度等性质。内部孔径分布能够反映透水混凝土的透水效果，孔径大则透水效果好而且不易堵塞，孔径小则透水效果差而且易堵塞。因此，对于透水混凝土的总孔隙率及内部孔径的测定，目前还没有相关规定和方法。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种实验操作简单，数据处理方便，而且最终结果稳定可靠的基于图像处理的透水混凝土孔隙特征的检测方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于图像处理的透水混凝土孔隙特征的检测方法，包括以下步骤：

步骤(1)：把透水混凝土试件进行横向切割，以暴露出完整和平滑的切割平面为实验面；

步骤(2)：获取经过砖粉处理的透水混凝土实验面的正面照片；

步骤(3)：从获取的透水混凝土实验面的正面照片中截取出面积最大的形状规则的试件横截面图片，并计算其总像素值；

步骤(4)：对步骤(3)获得的图片进行黑白化处理，使得孔隙成为统一的纯黑色；

步骤(5)：提取步骤(4)中经过黑白处理后的图片的孔隙图像，并且计算孔隙图像中的各个封闭孔隙的像素值及孔隙总像素值；

步骤(6)：根据步骤(5)所得到透水混凝土试件横截面的各个孔隙的像素值和孔隙总像素值来计算总孔隙率及内部孔径的分布情况：

步骤(7)：重复以上步骤，获得同一透水混凝土试件多个切割面上的总孔隙率以及孔径的分布情况，各个面总孔隙率再取平均值，得到透水混凝土试件总孔隙率，获取透水混凝土的孔隙特征。

所述步骤(1)中透水混凝土试件的形状为圆柱体。

所述步骤(2)中砖粉处理透水混凝土实验面的过程为：

为了准确区分实验面的孔隙和混凝土，用砖粉填满实验面的孔隙，除去多余的砖粉，用刷子刷去透水混凝土实验面的表面多余的砖粉，先横向把实验面整个面刷一遍，再纵向刷一遍，最后用棉签擦去混凝土实心切割面沾上的砖粉。

所述步骤(2)中采用像素数百万及以上的普通照相机或手机获取经过砖粉处理的透水混凝土实验面的正面照片。

所述步骤(3)中试件横截面为圆面。

透水混凝土试件横截面的总孔隙率的表达式为：

其中，A表示从获取的透水混凝土实验面的正面照片中截取出面积最大的形状规则的试件横截面图片的总像素值；A₁表示孔隙图像中的孔隙总像素值。

透水混凝土试件横截面上的各个封闭孔隙分布情况的表达式为：

其中，a_i表示孔隙图像中的第i个封闭孔隙的像素值；i＝1,2....n，n表示正整数。

透水混凝土试件总孔隙率的表达式为：

所述透水混凝土的孔隙特征，包括透水混凝土的总孔隙率和内部孔径分布。

本发明的有益效果为：

本发明利用图像处理手段测定透水混凝土的总孔隙率和内部孔径分布，实验操作简单，数据处理方便，而且最终结果稳定可靠，可以用于实验室和工地测定透水混凝土的相关性能；耗时短，有利于缩短实验数据处理时间。

附图说明

图1是经过photoshop软件处理后的同一圆形试件实验面黑白图；

图2是用AutoCAD软件画出来的孔径当量圆分布图；

图3是本发明测定透水混凝土总孔隙率及内部孔径分布的方法流程图。

具体实施方式