[发明专利]一种水泥混凝土孔结构特征分析系统及其测试方法

说明书

技术领域

本发明属于交通运输工程中公路工程技术领域，具体涉及一种水泥混凝土孔结构特征分析系统及其测试方法。

背景技术

水泥混凝土本身属于多孔材料，硬化的水泥混凝土中包含有数量不同、大小不一的气孔，是影响水泥混凝土强度和耐久性等基本性能的重要因素，在水泥混凝土中加入聚合物等物质后在机械搅拌过程中会引入过多较泡，硬化后残留气泡直接影响聚合物改性水泥混凝土的宏观性能，测得水泥混凝土中气孔数量、大小和分布，成为了解水泥混凝土宏观性能的关键指标。而现阶段对混凝土进行测量多采用压汞仪，需在外加压力作用下将汞压入水泥混凝土固体孔中进行测试，操作相对复杂，无法及时、直观地观测测试结果，并且无法测试孔径较大的气泡，同时仪器设备价格昂贵，需要较大的经济投入，因此亟需研发一种新型的水泥混凝土内部孔结构分析系统，实现水泥混凝土内部孔结构特征指标的简便、及时、快速的测量，为研究水泥混凝土强度和耐久性等基本性能提供准确的数据。

发明内容

本发明提供一种水泥混凝土孔结构特征分析系统及其测试方法，主要用于解决现有检测手段无法及时、简便、直观了解水泥混凝土内部孔结构特征的技术问题，其主要包括对水泥混凝土切面进行处理、采集图像及对图像进行要素提取三个主要步骤，通过对水泥混凝土切面进行前期显著的黑白区分处理，明确标识出水泥混凝土内部孔的分布规律，采用数字图像法快速、简便的计算得出水泥混凝土在一定平面面积内气孔的数量、大小等参数指标，为分析水泥混凝土基本性能提供准确的参考数据，通过数据分析和反馈机制，确保水泥混凝土的质量。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种水泥混凝土孔结构特征分析系统，包括涂色装置、抹平装置、图像采集装置和控制分析装置；

所述的图像采集装置包括遮光支架板、面光源板和图像采集端，所述的面光源板正对测量路面一侧设有平面光源，且中心位置固定有图像采集端；遮光支架板固定于面光源板的四周；

所述的控制分析装置分别通过连接线与面光源板、图像采集端相连，用于控制面光源板、图像采集端的工作，还用于将图像采集端采集到的图像进行分析处理，以获得水泥混凝土孔结构特征指标。

进一步，优选的是，所述的涂色装置包括涂色圆刷、涂色管、阀门和涂料；所述的涂色管的底部连接有涂色圆刷，涂色管上设有阀门，且涂色管内部装有涂料。

进一步，优选的是，所述的抹平装置包括抹平圆板和抹平圆板手柄，抹平圆板手柄底部固定连接有抹平圆板。

进一步，优选的是，所述的图像采集端为摄像装置。

进一步，优选的是，所述的控制分析装置上设有用于开启和关闭控制分析装置的电源开关。

进一步，优选的是，所述的控制分析装置上设有采集按钮，用于控制图像采集端的工作；所述的控制分析装置内设有蓄电池，用于为控制分析装置提供电源。

进一步，优选的是，所述的控制分析装置上设有屏幕和分析按钮，分析按钮控制将图像采集端采集到的图像进行分析处理，得出水泥混凝土孔结构特征指标；之后将图像和图像处理后的结果显示于屏幕上。

一种水泥混凝土孔结构特征测试方法，采用上述任意一项所述的水泥混凝土孔结构特征分析系统，步骤如下：

将待测水泥混凝土切面清扫干净，采用涂色装置将待测水泥混凝土切面均匀抹黑，待切面完全干燥后，采用抹平装置将白色填充材料压入涂黑后水泥混凝土切面上的孔结构内，得到处理好的水泥混凝土切面；

之后将图像采集装置移至处理好的水泥混凝土切面上，打开面光源板上的面光源和图像采集端，通过控制分析装置控制图像采集端进行图像拍摄，之后控制分析装置将拍摄到的图像进行分析处理，得出水泥混凝土孔结构特征指标。

进一步，优选的是，所述的分析处理方法具体为：将采集到图像进行灰度处理，图像转化为由0-255共256个整数灰度级的黑白图像，再对图像进行二值化处理，阀值设置为0.5，二值化后图像像素矩阵用只有0和1的数字表示，1表示白色部分，0表示黑色部分，设二值化后图像像素矩阵为A；读取A矩阵中1的个数为n，表征气孔的数量；读取A矩阵中0的个数为m，则气孔面积占总面积的比例为L=n/（m+n）*100%。

进一步，优选的是，所述的分析处理方法还包括：

设被测水泥混凝土切面的实际面积为A_s；被测切面中白色像素点总和为A_z，即为气孔总面积；孔径大于等于R的气孔面积为A_R，即有：