CN108918357A - 一种应用切片影印分析透水铺装材料孔径分布的简易方法 - Google Patents

一种应用切片影印分析透水铺装材料孔径分布的简易方法 Download PDF

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倪彤元
杨杨
余静茹
徐良英
何锋
骆祎
倪建航
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Zhejiang University of Technology ZJUT
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Abstract

一种应用切片影印分析透水铺装材料孔径分布的方法，包括以下步骤：(1)制作一定尺寸的透水铺装材料试块；(2)将透水铺装材料试块置于切石机上沿厚度方向切割成n+1片，制作成n+1片透水铺装材料薄片，其中n≥1；(3)扣除透水铺装材料试块的顶面和底面，用印泥将n+1片透水铺装材料薄片的2n个切面分别拓印于白纸上并编号，用笔将其边界描画清晰，扣除四周边缘面积取中间区域进行分析；(4)将2n张图片先用画图板进行反色处理；(5)用图片处理软件读取每张图片中每一个孔隙的像素值以及中间区域的总像素，进而求解每个孔隙的面积；从而获得孔径面积分布和孔径数目分布；(6)计算每张图片的孔隙率，进而计算透水铺装材料试块的平均孔隙率。

Description

一种应用切片影印分析透水铺装材料孔径分布的简易方法
技术领域
本发明涉及一种分析透水铺装材料孔径分布的简易方法。
背景技术
孔径及孔径分布是透水铺装材料的重要性质之一，对铺装材料的透水性、渗透速率、过滤性能、吸声降噪、缓解热岛效应等其它一系列的性能均具有显著的影响，因而其表征方法受到广泛关注。多孔材料的孔径指的是多孔体中孔隙的名义直径，一般都有平均或等效的意义。其表征方式有最大孔径、平均孔径、孔径分布等，相应的测定方法也有很多，如断面直接观测法、气泡法、透过法、压汞法、气体吸附法、离心力法、悬浮液过滤法、X射线小角度散射法等，其中直接观测法只宜于测量个别或少数孔隙的孔径，而其它的间接测量均是利用一些与孔径有关的物理现象，通过实验测出各相关物理参数，并在假设孔隙为均匀圆孔的条件下计算出等效孔径。然而，这些方法常用于多孔材料微结构的孔径分布，检测需要昂贵的专用设备，或者检测程序繁琐，不适合透水性铺装材料的工程检测。本发明是考虑工程应用的一种应用切片影印分析透水铺装材料孔径分布的简易方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种应用切片影印分析透水铺装材料孔径分布的方法，该方法无需昂贵的检测设备，简易、准确。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种应用切片影印分析透水铺装材料孔径分布的方法，包括以下步骤：
(1)制作一定尺寸的透水铺装材料试块；
(2)将透水铺装材料试块置于切石机上沿厚度方向切割成n+1片，制作成n+1片透水铺装材料薄片，其中n≥1；
(3)扣除透水铺装材料试块的顶面和底面，用印泥将n+1片透水铺装材料薄片的2n个切面分别拓印于白纸上并编号，用笔将其边界描画清晰，为防止边缘脱落对结果造成影响，扣除四周边缘面积取中间区域进行分析，所述的中间区域应尽可能多地包含透水铺装材料薄片的切面积；
(4)将步骤(3)得到的2n张图片先用画图板进行反色处理，以便提高分辨率；
(5)用图片处理软件读取每张图片中每一个孔隙的像素值以及中间区域的总像素，进而求解每个孔隙的面积；
按照孔隙面积进行分级，计算得到每张图片中每级孔隙的总面积以及孔隙总面积(孔隙总面积＝各级孔隙的总面积之和)，取2n张图片中数据进行算术平均，进而计算每级孔隙的平均总面积占平均孔隙总面积的比例，从而获得透水铺装材料试块的孔径面积分布；
根据孔隙的面积计算其等效孔径其中S代表孔隙面积，d代表等效孔径，按照孔径进行分级，计算每级孔径对应的孔隙数目以及孔隙总数目(孔隙总数目＝各级孔径对应的孔隙数目之和)，取2n张图片的数据进行算术平均得到每级孔径对应的平均孔隙数目以及平均孔隙总数目，进而计算每级孔径对应的平均孔隙数目占平均孔隙总数目的比例，从而获得透水铺装材料试块的孔径数目分布；
(6)计算每张图片的孔隙率其中Si代表第i个切面的孔隙总面积，i取1到2n的整数，S0代表扣除边缘面积的中间区域面积，进而计算透水铺装材料试块的平均孔隙率
本发明步骤(2)中，切石机刀片厚度需和透水铺装材料试块的厚度以及切割片数相匹配。所述的切割可以是平均厚度切片，也可以是非等厚度。
本发明步骤(3)中，为了防止边缘脱落对结果造成影响，需要扣除四周边缘面积取中间区域进行分析，但是又要尽可能多地包含透水铺装材料薄片的切面积，因此本发明一般扣除四周边缘1-2cm的面积。
本发明步骤(5)中，所述的图片处理软件优选为Photoshop(PS)软件。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明提供的分析透水铺装材料孔隙率与孔径分布的方法，无需昂贵的检测设备，简易，准确，适于工程应用。
附图说明
图1是实施例1得到的孔径面积分布圆饼图；
图2是实施例1得到的孔径数目分布圆饼图；
图3是工业CT实物图。
图4是实施例2的工业CT扫描结果三维效果图。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步说明，但不是对本发明的试件尺寸限制。
实施例1
原材料：42.5#普通硅酸盐水泥,配比如下表1:
表1
步骤如下：
1.按上述原材料和配比制备10cm×10cm×10cm立方体试件。
2.试件自然养护1天后脱模，自然养护7天后，在切石机上沿厚度方向切成6片，切石机刀片厚度为3mm，制作成10cm×10cm×(1.41～1.42)cm的薄片。
3.用印泥将10个切面分别拓印于白纸上并编号(舍去顶面与底面)，用笔将其边界描画清晰，为防止边缘脱落对结果造成影响，取中间8cm×8cm进行分析。
4.将图片先用画图板进行反色处理，以便提高分辨率。
5.用PS软件求各个孔隙的面积。通过读取每一个孔隙的像素值以及8cm×8cm面的总像素，进而可以求解该孔隙的面积。
6.由PS软件计算孔隙面积分布、等效孔径、孔隙数目分布与平均孔隙率
表2.孔隙面积分布与孔隙数目分布计算结果
实施例2
原材料配比如下表3:
表3
步骤如下：
1.按上述原材料和配比制备10cm×10cm×10cm立方体试件。
2.试件自然养护1天后脱模，自然养护7天，得到7个透水混凝土试件。
3、将7个透水混凝土试件用工业CT扫描仪进行孔结构分析：工业CT的实物图如图3所示，透水混凝土试件通过CT扫描，并对图像的灰度进行调整，使得孔隙与固体对比鲜明，处理后可以获取清晰的试件连续二维断层序列图像以及三维效果图，如图4所示。通过识别混凝土与孔隙不同的灰度值可以测得透水混凝土的孔隙率，结果见表4。
4、将7个透水混凝土试件分别在切石机上沿厚度方向切成6片，切石机刀片厚度为3mm，制作成10cm×10cm×(1.41～1.42)cm的薄片。按照实施例1步骤3-6同样的操作获得7个透水混凝土试件各自的平均孔隙率，结果见表4。
表4CT扫描与切片图像分析法所测孔隙率的对照
将切片法获得平均孔隙率与工业CT扫描法获得的孔隙率进行比较，图4的结果显示，骨胶比大于3.0时，CT扫描与切片图像分析法所测孔隙率实测值的相对误差在3％以内，而满足透水铺装层的渗透性的骨胶比一般都大于3.0。因此，切片图像分析法测孔隙率在工程应用上是可行的，自此基础上分析孔隙特征如等效孔径、孔径分布是可信的。

Claims (4)

1.一种应用切片影印分析透水铺装材料孔径分布的方法，包括以下步骤：
(1)制作一定尺寸的透水铺装材料试块；
(2)将透水铺装材料试块置于切石机上沿厚度方向切割成n+1片，制作成n+1片透水铺装材料薄片，其中n≥1；
(3)扣除透水铺装材料试块的顶面和底面，用印泥将n+1片透水铺装材料薄片的2n个切面分别拓印于白纸上并编号，用笔将其边界描画清晰，为防止边缘脱落对结果造成影响，扣除四周边缘面积取中间区域进行分析，所述的中间区域应尽可能多地包含透水铺装材料薄片的切面积；
(4)将步骤(3)得到的2n张图片先用画图板进行反色处理，以便提高分辨率；
(5)用图片处理软件读取每张图片中每一个孔隙的像素值以及中间区域的总像素，进而求解每个孔隙的面积；
按照孔隙面积进行分级，计算得到每张图片中每级孔隙的总面积以及孔隙总面积(孔隙总面积＝各级孔隙的总面积之和)，取2n张图片中数据进行算术平均，进而计算每级孔隙的平均总面积占平均孔隙总面积的比例，从而获得透水铺装材料试块的孔径面积分布；
根据孔隙的面积计算其等效孔径其中S代表孔隙面积，d代表等效孔径，按照孔径进行分级，计算每级孔径对应的孔隙数目以及孔隙总数目(孔隙总数目＝各级孔径对应的孔隙数目之和)，取2n张图片的数据进行算术平均得到每级孔径对应的平均孔隙数目以及平均孔隙总数目，进而计算每级孔径对应的平均孔隙数目占平均孔隙总数目的比例，从而获得透水铺装材料试块的孔径数目分布；
(6)计算每张图片的孔隙率其中Si代表第i个切面的孔隙总面积，i取1到2n的整数，S0代表扣除边缘面积中间区域面积，进而计算透水铺装材料试块的平均孔隙率
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(2)中，切石机刀片厚度需和透水铺装材料试块的厚度以及切割片数相匹配。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：步骤(3)中，扣除四周边缘1-2cm的面积。
4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：步骤(5)中，所述的图片处理软件为Photoshop软件。
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