[发明专利]一种透水混凝土孔隙检测方法

说明书

本发明提出了一种透水混凝土孔隙检测方法，采集透水混凝土试件，用粗骨料粒填满透水混凝土试件的孔隙，将透水混凝土试件在浸水半饱条件下进行切片扫描，得到多张透水混凝土二维切片图；在三维可视化软件中导入透水混凝土二维切片图，自动重构成3D连通孔隙模型；采用ICEM网格划分软件修补连通孔隙模型，最终得到较高质量和数量的网格；定义连通孔隙模型的出口、入口和壁面，导入到FLUENT设置参数进行渗流模拟，根据渗流坡度公式J,计算渗流速度q，最后计算孔隙率。

技术领域

本发明涉及透水混凝土孔隙检测方法。

背景技术

随着城市现代化建设逐步完善，许多城市被大量封闭式的基础设施及不透水的混凝土路面所覆盖，导致了城市雨天的排水途径只能通过城市排水系统排除，我国部分城市每年的降水量巨大，而城市排水系统的泄流能力有限，造成雨天城市常有路面积水的问题产生，严重时会造成交通瘫痪。透水混凝土是一种具有一定贯通孔隙，能够使水自然透过的多孔生态型混凝土。相较于普通混凝土，透水混凝土具有较大的孔隙率，介于15％～25％之间，透水系数在1～15mm/s之间。

现有技术中，为了加强对透水混凝土内部结构的认识，将透水混凝土试件切割为数层，利用相机拍照获取截面图像，将图像进行二值化处理以区分孔隙和固相材料，然后将孔隙拟合为圆形提取其等效半径，孔隙面积；这种方式不仅费时费力，且会造成孔隙结构破坏，且仅提取截面图像，图像数量一般仅有几张，随机性大，无法全面反映透水混凝土结构内部的孔隙特征。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种透水混凝土孔隙检测方法，包括以下步骤：

步骤一，采集透水混凝土试件，尺寸为10cm×10cm×10cm；

步骤二，用粗骨料粒填满透水混凝土试件的孔隙，除去多余的粗骨料粒；

步骤三，将透水混凝土试件在浸水半饱和条件下进行切片扫描，得到多张透水混凝土二维切片图；

步骤四，在三维可视化软件中导入透水混凝土二维切片图，自动重构成3D连通孔隙模型；

步骤五，采用ICEM网格划分软件修补连通孔隙模型，进行几何拓扑以及非结构网格划分，再借助三维可视化软件进行四面体网格划分，定义边界条件，最终得到较高质量和数量的网格；

步骤六，定义连通孔隙模型的出口、入口和壁面，导入到FLUENT设置参数进行渗流模拟，

步骤七，根据渗流坡度公式J,计算渗流速度q：

其中，Δp为压力入口和压力出口的压力差值；Δt为模型的尺寸，μ为动力粘滞系数；k为水在透水混凝土中的渗流率；ρ为流体密度,β为渗流系数；q为模型的渗流速度，

根据渗流速度q，计算孔隙率n:

n＝q/v

其中，v为水流孔隙中流动的实际速度。

进一步地，在步骤四中的重构成3D连通孔隙模型之后，进行中值滤波去除噪点，采用二值化图像分割，使孔结构与混凝土呈现两种辨识度高的颜色。

进一步地，在进行二值化图像分割之前，利用Photoshop软件对图像锐化，进行图像增强处理。

进一步地，粗骨料粒的比重是3.665,密度为1.665g/cm³，紧密堆积率是37.89％，针入度 8.6％。

进一步地，在修补过程中，同时要处理三角面的数量和质量，调整三角面的纵横比，删除低质量的网格。