本發(fā)明屬于混凝土表面改善效果評(píng)價(jià)，具體涉及一種基于孔分形維數(shù)確定透水模板布改善混凝土有效深度的方法。

背景技術(shù)：

1、大體積混凝土在振搗及養(yǎng)護(hù)過(guò)程中易在表面形成孔洞、麻面等缺陷，影響混凝土的外觀質(zhì)量和耐久性。采用透水模板布可有效改善混凝土表面質(zhì)量。但不同透水模板布對(duì)于混凝土表面的改善效果有很大差異，以往的研究往往通過(guò)表面形貌特征評(píng)價(jià)改善效果，忽略了透水模板布改善混凝土深度的量化。改善深度對(duì)于混凝土耐久性能的提高至關(guān)重要，迫切需要提出新的測(cè)試方法。

2、為了準(zhǔn)確識(shí)別混凝土內(nèi)部不同深度的結(jié)構(gòu)，中國(guó)發(fā)明專利（授權(quán)公告號(hào)：cn103114514b）公開了一種水泥混凝土路面刻槽構(gòu)造深度檢測(cè)算法，該專利通過(guò)圖像三維矩陣、濾波處理、圖像分塊處理和逐塊平均構(gòu)造深度，得到該圖像的構(gòu)造深度值；中國(guó)發(fā)明專利（公布號(hào)：cn118209350a）公開了一種混凝土多點(diǎn)取樣機(jī)及方法，該專利通過(guò)調(diào)節(jié)和控制第一取樣機(jī)構(gòu)和第二取樣機(jī)構(gòu)之間的間距，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)混凝土不同位置的取樣，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同深度結(jié)構(gòu)的研究；中國(guó)發(fā)明專利（公布號(hào)：cn109444176a）公開了一種鋼殼下混凝土脫空深度檢測(cè)方法，該專利通過(guò)將脫空區(qū)域所對(duì)應(yīng)的熱中子計(jì)數(shù)率帶入確定的脫空深度標(biāo)定曲線中，進(jìn)而得出該脫空區(qū)域的脫空深度?？梢钥闯錾鲜鰧＠炷辽疃热雍蜋z測(cè)方法均操作復(fù)雜，數(shù)據(jù)處理過(guò)程困難，同時(shí)無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)透水模板布改善混凝土表面深度的定量分析。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決上述透水模板布改善混凝土有效深度的定量量化問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種基于孔分形維數(shù)確定透水模板布改善混凝土有效深度的方法。

2、本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

3、一種基于孔分形維數(shù)確定透水模板布改善混凝土有效深度的方法，包括以下步驟：

4、步驟一、準(zhǔn)備兩個(gè)相同的混凝土試樣成型模具，一個(gè)不粘貼透水模板布，作為對(duì)照組；另一個(gè)在模具內(nèi)部的一個(gè)側(cè)面粘貼透水模板布，作為實(shí)驗(yàn)組；

5、步驟二、將混凝土原料一起放入攪拌機(jī)中進(jìn)行攪拌，將攪拌均勻后的混凝土漿體澆筑在步驟一的模具中，養(yǎng)護(hù)后取出；

6、步驟三、沿垂直于透水模板布的中線切割混凝土，然后放入烘箱，使混凝土切割面保持干燥；

7、步驟四、對(duì)步驟三獲得的樣品切割面先進(jìn)行涂刷墨水處理，待墨水自然風(fēng)干后，將微硅粉填充表面孔洞，以增強(qiáng)混凝土切割面的孔的識(shí)別度；

8、步驟五、用高清攝像機(jī)對(duì)步驟四中的混凝土切割面進(jìn)行拍照；

9、步驟六、將步驟五的照片進(jìn)行二值化處理，然后從粘貼透水模板布的混凝土一側(cè)表面開始，截取一定寬度的區(qū)域并計(jì)算該區(qū)域的孔分形維數(shù)，然后拖動(dòng)該區(qū)域無(wú)間隔的向混凝土另一側(cè)移動(dòng)，進(jìn)而獲得整個(gè)混凝土切割面的連續(xù)孔分形維數(shù)；

10、步驟七、繪制步驟六獲得的對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組混凝土試樣切割面的孔分形維數(shù)曲線，確定實(shí)驗(yàn)組混凝土的孔分形維數(shù)曲線與對(duì)照組曲線初次相交點(diǎn)的區(qū)域坐標(biāo)，該區(qū)域坐標(biāo)的終值為透水模板布改善混凝土的表面深度h。

11、步驟一中的混凝土試樣成型模具的尺寸長(zhǎng)度、寬度和高度均不小于100mm；優(yōu)選長(zhǎng)度、寬度和高度范圍均控制在100mm-150mm之間，該尺寸范圍既可以保證透水模板布發(fā)揮作用，又可以保證試樣易切割。

12、步驟二中混凝土原料包括膠凝材料，骨料，外加劑等；本發(fā)明適用于本領(lǐng)域常見(jiàn)的混凝土，混凝土配方根據(jù)工程需要、材料成本和當(dāng)?shù)夭牧系目捎眯缘榷喾N因素進(jìn)行調(diào)整。

13、步驟三中混凝土切割面的高度不小于混凝土試樣高度的一半，寬度不小于40mm。

14、步驟三中烘箱溫度范圍40℃~60℃，干燥6~12h。進(jìn)一步優(yōu)選的烘箱溫度為50℃，干燥6h。

15、步驟四中墨水應(yīng)使用黑墨水，墨水濃度控制在70%~80%；微硅粉的粒徑范圍為0.1~0.3μm。

16、步驟六中所選區(qū)域的尺寸高度與混凝土切割面高度保持一致，區(qū)域?qū)挾仍?~5mm范圍之間，以確?？追中尉S數(shù)計(jì)算的連續(xù)性和準(zhǔn)確性；孔分形維數(shù)為區(qū)域孔結(jié)構(gòu)的分形維數(shù)。

17、步驟六中照片二值化處理方法為：通過(guò)otsu法對(duì)照片進(jìn)行二值化處理。

18、步驟六中所述計(jì)算區(qū)域孔分形維數(shù)的方法為雙毯覆蓋法、基于分?jǐn)?shù)布朗隨機(jī)場(chǎng)模型法、盒維數(shù)法的一種。

19、步驟七中繪制孔分形維數(shù)曲線是以混凝土切割面深度為橫坐標(biāo)，以分形維數(shù)為縱坐標(biāo)繪制而成。

20、有益效果

21、本發(fā)明公開了一種基于孔分形維數(shù)確定透水模板布改善混凝土有效深度的方法，首先沿垂直于透水模板布的中線切割混凝土，通過(guò)涂刷墨水和微硅粉的方法增強(qiáng)切割面的孔隙識(shí)別度并拍照，繪制混凝土切割面的孔分形維數(shù)隨深度變化的曲線，通過(guò)與未貼透水模板布的切割面的孔分形維數(shù)曲線對(duì)比，確定透水模板布改善混凝土表面的有效深度。相比于傳統(tǒng)測(cè)量方法，本發(fā)明具有測(cè)試方便，識(shí)別精度高，可定量分析的優(yōu)勢(shì)，為評(píng)估透水模板布改善混凝土表面深度提供了一種新的方法。

技術(shù)特征：

1.一種基于孔分形維數(shù)確定透水模板布改善混凝土有效深度的方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于孔分形維數(shù)確定透水模板布改善混凝土有效深度的方法，其特征在于：步驟一中的混凝土試樣成型模具的尺寸長(zhǎng)度、寬度和高度均不小于100mm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于孔分形維數(shù)確定透水模板布改善混凝土有效深度的方法，其特征在于：步驟三中切割面高度不小于混凝土試樣高度的一半，寬度不小于40mm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于孔分形維數(shù)確定透水模板布改善混凝土有效深度的方法，其特征在于：步驟三中烘箱溫度控制在40℃~60℃，干燥6~12h。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于孔分形維數(shù)確定透水模板布改善混凝土有效深度的方法，其特征在于：步驟四中墨水應(yīng)使用黑墨水，墨水濃度控制在70%~80%。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于孔分形維數(shù)確定透水模板布改善混凝土有效深度的方法，其特征在于：步驟四中微硅粉的粒徑范圍為0.1~0.3μm。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于孔分形維數(shù)確定透水模板布改善混凝土有效深度的方法，其特征在于：步驟六中所選區(qū)域的尺寸高度與切割面高度一致，區(qū)域?qū)挾仍?~5mm范圍之間。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于孔分形維數(shù)確定透水模板布改善混凝土有效深度的方法，其特征在于：步驟六中所述計(jì)算區(qū)域孔分形維數(shù)的方法為雙毯覆蓋法、基于分?jǐn)?shù)布朗隨機(jī)場(chǎng)模型法、盒維數(shù)法的一種。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于孔分形維數(shù)確定透水模板布改善混凝土有效深度的方法，其特征在于：步驟六中照片二值化處理方法為通過(guò)otsu法對(duì)照片進(jìn)行二值化處理。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于孔分形維數(shù)確定透水模板布改善混凝土有效深度的方法，首先沿垂直于透水模板布的中線切割混凝土，通過(guò)涂刷墨水和微硅粉的方法增強(qiáng)切割面的孔隙識(shí)別度并拍照，繪制混凝土切割面的孔分形維數(shù)隨深度變化的曲線，通過(guò)與未貼透水模板布的切割面的孔分形維數(shù)曲線對(duì)比，確定透水模板布改善混凝土表面的有效深度。相比于傳統(tǒng)測(cè)量方法，本發(fā)明具有測(cè)試方便，識(shí)別精度高，可定量分析的優(yōu)勢(shì)，為評(píng)估透水模板布改善混凝土表面深度提供了一種新的方法。

技術(shù)研發(fā)人員：白銀,葛龍甄,崔安哲,陳剛,唐建輝,李平,張磊,王福杰,楊善紅,許史,劉濤,殷鳴,張豐,李潔,呂樂(lè)樂(lè)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：水利部交通運(yùn)輸部國(guó)家能源局南京水利科學(xué)研究院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6