[发明专利]一种多孔混凝土孔隙率计算和孔隙参数表征方法

说明书

本发明属于混凝土孔隙参数分析技术领域，涉及一种多孔混凝土孔隙率计算和孔隙参数表征方法，采用优化设计的脆性材料剖面磨削箱室配合磨削刀具对多相材料试件进行固定间距的逐层干磨，拍摄多相材料试件的连续剖面图像，进而利用图像处理软件对多相材料试件连续剖面图像进行配准、标准化处理和预处理操作获取标准可用的多相材料试件连续剖面图像，在连续剖面图像获取时考虑了剖面图像在Z轴方向的对准，实现了较小层间距和较高校准度的连续剖面图像的获取，具备“模拟CT”图像的特点，获得的真彩色图像克服了CT扫描的灰度图像信息量丢失的缺点；其图像获取的方式简单、快捷，图像获取成本低，获取的图像信息量完整，便于应用推广。

技术领域：

本发明属于混凝土孔隙参数分析技术领域，涉及一种多孔混凝土孔隙率计算和孔隙参数表征方法，基于三维重建的多孔混凝土模型计算多孔混凝土的孔隙率、表征多孔混凝土的孔隙参数。

背景技术：

混凝土(简称为砼)是指由胶凝材料将骨料胶结成整体的工程复合材料的统称，通常讲的混凝土一词是指用水泥作胶凝材料，砂、石作骨料；与水(可含外加剂和掺合料)按一定比例配合，经搅拌而得的水泥混凝土，也称普通混凝土，它广泛应用于土木工程。多孔混凝土作为多孔质轻的新型混凝土材料越来越受到人们的青睐，基于多孔混凝土的透气、透水、高散热等性能能够有效地缓解城市热岛效应，其被越来越多地将其应用于城市道路及河道护坡工程中。

目前，对于多孔混凝土的研究多集中于孔隙率与抗压强度、透水系数等宏观方面的研究，只有较少的研究涉及孔隙结构形态特征与空间分布特征的影响，关于孔隙的研究，研究者均集中于混凝土切片进行二维平面内孔隙面积、等效直径、轮廓周长的研究，没有定量地对孔隙的三维空间分布进行研究；多孔混凝土孔隙结构形态及空间分布特征影响着多孔混凝土的透水性能，然而对多孔混凝土孔隙结构形态及空间分布的研究，尚未有较好的评价方法和借鉴依据。

多孔混凝土中的孔隙按其连通情况可分为连通孔隙、半连通孔隙和封闭孔隙三种孔隙形态，三者之和即为总孔隙率，其中封闭孔隙因其孤立不连通的特性起不到排水效果，故称之为无效孔隙；连通孔隙有较好的透水排水性能，为有效孔隙；半连通孔隙是为一端开口一端封闭孔隙，虽然没有透水排水功能，但其具有一定的蓄水能力，对路面降水方面是有效的，也称之为有效孔隙。孔隙率按有效使用情况分为总孔隙率和有效孔隙率两种，多孔混凝土孔隙率的计算方法包括传统实验法和图像分析法：

1、传统实验法包括重量法和体积法两种，《透水混凝土及其应用技术》(宋中南，石云兴.透水混凝土及其应用技术，中国建筑工业出版社，2011年8月)中分别给出了重量法和体积法的计量多孔混凝土孔隙率的过程，其中重量法对孔隙率的测定使用的是电子天平，分别称量试件烘干后的重量和在水中的重量，两者之差即为试件因孔隙被水所填充而实际收到的浮力，假设试件无孔隙，用理论上所受到的浮力减去实际收到的浮力即可得孔隙率P的公式，其计算公式为：式中，m₁为试件在水中的重量(g)，m₂为试件在烘箱中烘烤24小时后的重量(g)，v为试件的体积；体积法所用的计量设备为CoreLok真空密封仪，利用CoreLok真空密封仪测量压密试件的毛体积密度和最大表观密度，根据毛体积密度和最大表观密度计算出试件的连通孔隙率，具体操作步骤为：(1)、计算经真空密封的试件连同密封袋的密度ρ₁，(2)、在水下剪开该试件包裹的密封袋，计算得到其水中密度ρ₂，连通孔隙率是将ρ₁和ρ₂代入公式：计算得到的；