一种基于ct技术的多孔混凝土孔结构表征方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于CT技术的多孔混凝土孔结构表征方法，通过图像处理法分析CT扫描二维断层图像，得到多孔混凝土平面孔隙率、有效孔径和孔径分布等孔结构参数。具体包括以下步骤：首先利用CT扫描仪获取多孔混凝土二维断层图像，并通过计算机对图像进行黑白二值化处理得到清晰的孔隙分布图，然后利用图像处理软件计算出代表孔隙区域的面积，并把此区域转化为等面积的圆，最后统计分析孔径大于1mm的数据得到多孔混凝土平面孔隙率、有效孔径和孔径分布等孔结构参数。采用本发明公开的多孔混凝土孔结构表征方法，不仅测试方法简单，而且精度高，误差小。
【专利说明】一种基于CT技术的多孔混凝土孔结构表征方法
【技术领域】
[0001]本发明属于测量【技术领域】，特别涉及ー种多孔混凝土孔结构的表征方法。
【背景技术】
[0002]多孔混凝土主要集中在:透水性混凝土道路、緑化混凝土、吸音混凝土、海洋及生物适应性混凝土等方面，具有广阔的发展应用前景。但多孔混凝土内部孔隙结构和分布规律性差，因此仅靠孔隙率很难充分反应混凝土内部的孔结构。而多孔混凝土孔结构决定着其性能，因此需要开发ー种能够快速准确表征多孔混凝土孔结构的方法。
[0003]目前，国内外对多孔混凝土孔结构的测试方法主要为以下两种方法:一是如专利CN 10100430A所述的拓印法；ニ是如专利CN 1014236A所述的基于相机成像技术的图像处理法。拓印法实施比较困难，准确度难以保证；而基于相机成像技术的图像需要将成型后的多孔混凝土沿径向切割，这不仅破坏混凝土内部孔结构，而且数据取点有限。因此，这两种方法皆不能客观准确地反应多孔混凝土内部孔结构。
[0004]本发明采用计算机X射线断层扫描(CT)技术获得多孔混凝土内部断面ニ维图像，然后利用图像处理及统计软件对CT扫描图像进行分析来表征多孔混凝土的孔结构。利用该方法来表征多孔混凝土的孔结构，不仅测试方法简单，易操作，而且精度高，误差小。
【发明内容】
[0005]为了克服上述表征技术存在的不足之处，本发明的目的在于提供ー种快速准确地表征多孔混凝土孔结构的方法。
[0006]本发明的主要内容是:采用CT扫描成像技术并结合图像处理和统计分析软件来精确表征多孔混凝土孔结构。
[0007]一种基于CT技术的多孔混凝土孔结构表征方法，具体包括如下步骤:
(1)利用小IlOmmX150mm的PVC管制备多孔混凝土试件,养护至规定龄期后脱模；
(2)采用CT扫描仪获取多孔混凝土的ニ维断层图像；
(3)通过计算机对图像进行黑白ニ值化处理得到清晰的孔隙分布图，其中黒色代表孔隙，白色代表骨料。然后利用图像处理软件分别算出黒色区域的面积，得到多孔混凝土的平面孔隙率；
(4)将黑色区域转化为若干个等面积的圆，取其直径作为孔径大小代表值。过滤掉直径小于Imm的微孔后将数据导入统计分析软件，得出平面孔隙率、有效孔径、孔径分布和平面孔隙率的纵向分布图等孔结构參数。
[0008]本发明的突出优点在于:
(1)测试方法简单，检测时间短；
(2)在不损坏多孔混凝土试件的前提下可以得到高质量的断面图像；
(3)精度高，能够准确表征多孔混凝土内部孔结构。【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1是粒径为9.5^16.0mm粗骨料的多孔混凝土试件样品原图。
[0010]图2是粒径为9.5^16.0mm粗骨料的多孔混凝土试件CT扫描不同位置的二维断层图像。[0011]图3是粒径为9.5^16.0mm粗骨料的多孔混凝土试件黑白二值化图像。
[0012]图4是粒径为9.5^16.0mm粗骨料的孔径处理过程中面积等效图。
[0013]图5是粒径为9.5^16.0mm粗骨料的多孔混凝土孔径的频率分布和累计频率分布图。
[0014]图6是粒径为9.5^16.0mm粗骨料的多孔混凝土平面孔隙率的纵向分布图。
[0015]图7是粒径为19.(T26.5mm粗骨料的多孔混凝土孔径的频率分布和累计频率分布图。
[0016]图8是粒径为19.(T26.5mm粗骨料的多孔混凝土平面孔隙率的纵向分布图。
【具体实施方式】
[0017]实施例1
利用方孔筛选出9.5^16.0mm粒径的玄武岩粗骨料，按照水灰比023，灰骨比1/6.5比例配制多孔混凝土，并利用小IlOmmX 150mm的PVC管成型，养护7d后脱模得到试件样品如图1所示。采用德国西门子320排先进PET/CT机进行扫描得出多孔混凝土二维断层图像(如图2所示，CT扫描得到的二维断层图像丰富，由于专利篇幅有限，此处选择6张图像详细介绍其处理过程，其余图像处理方法类同)，扫描厚度为5mm。利用ImageJ?图像处理软件对CT图像进行黒白二值化处理(如图3)后，计算孔隙所代表区域的面积得到平面孔隙率(如图4)，然后过滤掉直径小于Imm的微孔后将数据导入统计分析软件，得出有效孔径、孔径分布(如图5)和平面孔隙率的纵向分布图(如图6)。
[0018]实施例2
利用方孔筛选出19.(T26.5mm粒径的石灰岩粗骨料，按照绝对体积法配制多孔混凝土，目标孔隙率为26%。利用小IlOmmX 150mm的PVC管成型，养护7d后脱模得到试件样品。采用德国西门子320排先进PET/CT机进行扫描得出多孔混凝土二维断层图像。利用ImageJ?图像处理软件对CT图像进行黒白二值化处理后，计算孔隙所代表区域的面积得到平面孔隙率，然后过滤掉直径小于Imm的微孔后将数据导入统计分析软件，得出有效孔径、孔径分布(如图7)和平面孔隙率的纵向分布图(如图8)。
【权利要求】
1.一种基于CT技术的多孔混凝土孔结构表征方法，其特征在于包括以下具体步骤: (1)利用小IlOmmX150mm的PVC管制备多孔混凝土试件,养护至规定龄期后脱模； (2)采用CT扫描仪获取多孔混凝土的ニ维断层图像； (3)通过计算机对图像进行黑白ニ值化处理得到清晰的孔隙分布图，其中黒色代表孔隙，白色代表骨料，然后利用图像处理软件分别算出黒色区域的面积，得到多孔混凝土的平面孔隙率； (4)将黑色区域转化为若干个等面积的圆，取其直径作为孔径大小代表值。
2.过滤掉直径小于Imm的微孔后将数据导入统计分析软件，得出平面孔隙率、有效孔径、孔径分布和平面孔隙率的纵向分布图等孔结构參数。
3.如权利要求1所述的基于CT技术的多孔混凝土孔结构表征方法，其特征在于:所述CT扫描仪获取ニ维断层图像时扫描层厚为5mm。
4.如权利要求1所述的基于CT技术的多孔混凝土孔结构表征方法，其特征在于:所述黒白ニ值化处理方法是利用ImageJ?图像处理软件对CT图像分析后进行面积计算得到平面孔隙率和有效孔径。
5.如权利要求1所述的基于CT技术的多孔混凝土孔结构表征方法，其特征在于:所述统计分析软件为Excel for Window。
【文档编号】G01N15/08GK103575751SQ201310408977
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年9月10日 优先权日:2013年9月10日
【发明者】宫晨琛, 芦令超, 王守德, 颜小波, 黄庆亮, 程新 申请人:济南大学