综合评定混凝土碳化速率系数的图像分析方法
【专利摘要】一种综合评定混凝土碳化速率系数的图像分析方法，包括如下步骤：1、进行混凝土碳化试验；2、获取混凝土碳化状况数字图像；3、碳化相关区域选取和像素值分析；4、建立混凝土碳化速率系数模型；5、计算混凝土碳化速率系数。该方法能够进行二维碳化试验，并根据混凝土整个断面的碳化情况计算混凝土碳化速率系数，克服了传统方法只能模拟一维条件下混凝土的碳化过程，以及精度较差等缺陷，为综合评定混凝土整体的抗碳化性能提供了分析手段和依据。
【专利说明】综合评定混凝土碳化速率系数的图像分析方法
一、【技术领域】
[0001]本发明涉及一种建筑材料的分析方法，特别是一种综合评定混凝土碳化速率系数的图像分析方法。
二、【背景技术】
[0002]混凝土是一种碱性建筑材料，混凝土中的钢筋由于处于碱性环境中，其表面会形成一层致密的钝化膜，稳定钝化膜的存在会保护钢筋不受腐蚀。空气中的酸性气体CO2通过混凝土微裂缝和孔隙进入到混凝土内部并与混凝土内部碱性物质发生反应，造成混凝土碱性降低，这个过程称为混凝土的碳化。当混凝土碳化深度达到钢筋表面时，由于钢筋周围的碱性程度降低，钢筋表面的钝化膜会被破坏，从而造成钢筋的锈蚀。因此，准确评定混凝土碳化速率系数有助于准确评定钢筋混凝土结构的耐久性并预测其服役寿命。
[0003]目前，分析混凝土碳化速率系数最常用的方法主要是利用单面或对面碳化钢尺量取混凝土一维碳化深度，再求解混凝土碳化速率系数。该方法是制备长宽比不小于3的混凝土棱柱体试件，将28天养护龄期的混凝土试件除留下一个或相对的两个侧面外，其余表面采用加热的石蜡或环氧树脂进行密封，并在暴露侧面上沿长度方向用铅笔以IOmm间距画出平行线，然后放入CO2浓度为17?23%，相对湿度为65?75%，温度为18?22°C的碳化箱中，碳化到预定天数，如28天时，取出试块，破型测定碳化深度，随后刷去混凝土断面上残存的粉末，然后在断面上喷上浓度为I %的酚酞+99%的含20%蒸馏水的酒精溶液，约经30s后，按原先标定的每IOmm—个测量点用钢尺测出各点碳化深度，测量应精确至
0.5mm。然后将各点测得的碳化深度值取平均值作为碳化深度，再将碳化深度除以碳化天数的开根号值，计算得到混凝土的碳化速率系数。
[0004]由于混凝土为非均质材料，仅取混凝土试件的一面或相对两面进行碳化只能模拟一维条件下混凝土的碳化过程，难以充分表征混凝土整体的抗碳化性能，且用钢尺量取碳化深度受主观操作影响较大，精度较差。但如果要开展二维碳化试验、全面表征混凝土整体的抗碳化性能，则需要将混凝土试件的四个侧面均暴露在碳化条件下进行碳化，这样，在两相邻面的角部位置会出现二维碳化区，现有的钢尺量取深度法无法对该区域进行准确的测量和分析。
[0005]因此，现有的单面或对面碳化钢尺量取深度法仅能分析混凝土试件局部区域的碳化深度，且精度较差，难以综合评定混凝土整体的抗碳化性能。
三、
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种综合评定混凝土碳化速率系数的图像分析方法，它能够通过计算机和图像处理软件准确、直观地对二维碳化条件下混凝土试件全断面碳化情况进行综合分析，进而评定混凝土碳化速率系数，为更好地评定混凝土的抗碳化性能提供了便捷有效的方法。
[0007]本发明的技术方案是:一种综合评定混凝土碳化深度的图像分析方法，包括如下步骤:
[0008](I)进行混凝土碳化试验:制备长宽比不小于3的混凝土棱柱体试件，将28天养护龄期的混凝土试件的顶面和底面采用加热的石蜡或环氧树脂进行密封，然后放入CO2浓度为17~23%，相对湿度为65~75%，温度为18~22°C的碳化箱中，即将四个长方形侧面暴露在碳化环境下，进行碳化试验，
[0009](2)获取混凝土碳化状况数字图像:当混凝土试件在碳化箱中碳化至规定时间时，用干锯法或劈裂法将混凝土试件割开或劈开，清除断面上残存碎渣和粉末，在断面上喷上浓度为I %的酚酞+99 %的含20 %蒸馏水的酒精溶液，经30s后，待颜色变化稳定时，用数码相机对混凝土试件断面进行垂直拍摄，得到混凝土碳化状况数字图像，
[0010](3)碳化相关区域选取和像素值分析:利用计算机图像处理软件对步骤(2)得到混凝土碳化状况数字图像选取混凝土试件整个断面区域和试件断面的未碳化区域，并分析混凝土试件的整个断面区域的像素值和试件断面未碳化区域的像素值，
[0011](4)建立混凝土碳化速率系数模型:基于混凝土未碳化区域与混凝土整个断面区域的比例模型，建立混凝土碳化速率系数与混凝土试件的整个断面区域的像素值和试件断面未碳化区域的像素值之间的关系模型，
[0012](5)计算混凝土碳化速率系数:根据步骤(3)得到的混凝土试件的整个断面区域的像素值和试件断面未碳化区域的像素值，以及步骤(4)得到的混凝土碳化速率系数与混凝土试件的整个断面区域的像素值和试件断面未碳化区域的像素值之间的关系模型，计算混凝土碳化速率系数。
[0013]所述混凝土未碳化区域与混凝土整个断面区域的比例模型为
【权利要求】
1.一种综合评定混凝土碳化速率系数的图像分析方法，其特征在于，包括如下步骤: (1)进行混凝土碳化试验:制备长宽比不小于3的混凝土棱柱体试件，将28天养护龄期的混凝土试件的顶面和底面采用加热的石蜡或环氧树脂进行密封，然后放入CO2浓度为17~23%，相对湿度为65~75%，温度为18~22°C的碳化箱中，即将四个长方形侧面暴露在碳化环境下，进行碳化试验， (2)获取混凝土碳化状况数字图像:当混凝土试件在碳化箱中碳化至规定时间时，用干锯法或劈裂法将混凝土试件割开或劈开，清除断面上残存碎渣和粉末，在断面上喷上浓度为I %的酚酞+99 %的含20 %蒸馏水的酒精溶液，经30s后，待颜色变化稳定时，用数码相机对混凝土试件断面进行垂直拍摄，得到混凝土碳化状况数字图像， (3)碳化相关区域选取和像素值 分析:利用计算机图像处理软件对步骤(2)得到混凝土碳化状况数字图像选取混凝土试件整个断面区域和试件断面的未碳化区域，并分析混凝土试件的整个断面区域的像素值和试件断面未碳化区域的像素值， (4)建立混凝土碳化速率系数模型:基于混凝土未碳化区域与混凝土整个断面区域的比例模型，建立混凝土碳化速率系数与混凝土试件的整个断面区域的像素值和试件断面未碳化区域的像素值之间的关系模型， (5)计算混凝土碳化速率系数:根据步骤(3)得到的混凝土试件的整个断面区域的像素值和试件断面未碳化区域的像素值，以及步骤(4)得到的混凝土碳化速率系数与混凝土试件的整个断面区域的像素值和试件断面未碳化区域的像素值之间的关系模型，计算混凝土碳化速率系数。
2.根据权利要求1所述的综合评定混凝土碳化速率系数的图像分析方法，其特征在于，所述混凝土未碳化区域与混凝土整个断面区域的比例模型为
3.根据权利要求1所述的综合评定混凝土碳化速率系数的图像分析方法，其特征在于，所述混凝土碳化速率系数与混凝土试件的整个断面区域的像素值和试件断面未碳化区域的像素值之间的关系模型为
【文档编号】G01N21/00GK103954557SQ201410202959
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年5月14日 优先权日:2014年5月14日
【发明者】陈正, 杨绿峰, 徐飞, 莫林, 冯庆革, 乔永平, 陈晔, 万翔 申请人:广西大学