CN115619848B - 一种评价骨料中碱硅酸反应活性矿物分布特征的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种评价骨料中碱硅酸反应活性矿物分布特征的方法，包括将骨料进行切片后设置在载玻片设定观察区域并进行栅格化标记；采用偏光显微镜对多个格栅交点的所述骨料薄片拍摄所述初始图像和所述骨料腐蚀图像后进行图像比对标记出图像发生变化的位置和区域；计算所述初始图像和所述骨料腐蚀图像比对后得到的变化区域像素占单张照片总像素比例表达为活性矿物比例，采用统计分析方法分析同一照片不同位置处、不同照片之间活性矿物比例，可得岩石中碱硅酸反应活性矿物分布特征。本发明通过岩相和图像分析技术对碱性溶液浸泡后的骨料进行栅格定位后采用统计分析方法分析同一栅格位置的骨料表面分布情况计算得到活性矿物比例，可得岩石中碱硅酸反应活性矿物分布特征。

Description

一种评价骨料中碱硅酸反应活性矿物分布特征的方法
技术领域
本发明属于混凝土材料评测技术领域，涉及一种评价骨料中碱硅酸反应活性二氧化硅分布特征的方法。
背景技术
碱骨料反应是混凝土骨料中的活性矿物与碱发生反应，导致混凝土开裂、膨胀的一种危害性反应，是危害混凝土使用寿命的重要原因之一。骨料中主要的矿物组分有石英、长石、辉石、绿泥石等，种类繁多，常见的具有碱硅酸反应活性的矿物组分为高应变石英、微晶石英或隐晶质石英，主要成分是二氧化硅。有研究认为，骨料中活性矿物组分分布不均匀，会导致碱硅酸反应在骨料中不均匀发生，使骨料发生开裂并引发混凝土开裂；而活性矿物分布均匀或骨料整体为活性矿物，则会导致骨料周边环状开裂，这两种开裂破坏模式截然不同。因此需要一种用于表征骨料中能够发生碱骨料反应的活性二氧化硅分布特征，预防混凝土中碱骨料反应危害用以评价骨料中碱硅酸反应活性二氧化硅分布特征的方法。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中的问题，而提出的一种用于评价骨料中碱硅酸反应活性矿物分布特征的方法.。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
本发明包括以下步骤：
A将骨料进行切片后设置在载玻片后继续抛光处理至30μm的骨料薄片，将抛光好的所述骨料薄片设定观察区域并进行栅格化标记；
B采用偏光显微镜对多个格栅交点的所述骨料薄片拍摄偏光拍照得到初始骨料图像；
C对所述骨料薄片浸泡于碱性溶液中14天后取出清洗后对所述骨料薄片进行二次拍摄偏光拍照得到骨料腐蚀图像；
D对所述初始图像和所述骨料腐蚀图像同位置偏光栅格照片进行图像比对标记出图像发生变化的位置和区域；
E计算所述初始图像和所述骨料腐蚀图像比对后得到的变化区域像素占单张照片总像素比例表达为活性矿物比例，
F采用统计分析方法分析同一照片不同位置处、不同照片之间活性矿物比例，可得岩石中碱硅酸反应活性矿物分布特征。
进一步地，所述碱性溶液为2mol/L的NaOH溶液。
进一步地，，所述偏光显微镜为150倍偏光显微镜。
进一步地，所述骨料薄片设置至少400个格栅定位点。
进一步地，所述偏光显微镜拍摄所述骨料薄片的岩相照片的方法包括，显微照片采用150×的放大倍率，单张照片的观察面积为2mm×2mm并记录薄片的栅格位置然后横向每次移动1mm，移动35次，完成第一排20个点的观测，然后纵向移动1mm，重复横向每次移动1mm，完成第二排20个点的观测，以此类推，完成20排×20列的格栅点。
进一步地，所述统计分析方法采用单样本t检验判断数据点与总体均值是否存在明显差异。
本发明与现有技术相比，其有益效果为：
本发明通过岩相和图像分析技术对骨料进行栅格定位后采用统计分析方法分析同一栅格的活性矿物在骨料表面分布情况计算得到活性矿物比例，该方法具有分析速度快、准确度高的特点。
附图说明
图1为本发明评价骨料中碱硅酸反应活性矿物分布特征的方法的流程示意图；
图2为本发明评价骨料中格栅定位法拍摄前述格栅点处的正交偏光显微照片示意图；
图3为本发明评价骨料中碱硅酸反应活性矿物分布特征的方法的标准曲线；
图4为本发明实施例中骨料碱液侵蚀图；
图5为本发明实施例中锦屏砂岩骨料的数据的统计分析图；
图中：1-载玻片，2-骨料薄片，3-栅格。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中附图和技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。
如图1所示，在本实施例子中，将骨料切割成1mm厚的薄片，薄片的一面抛光至平整无划痕，将抛光面用透明树脂均匀粘贴至载玻片上，继续抛光骨料薄片另一面直至薄片30μm，将抛光好的岩石面设定一20mm×20mm的方形观察区域，在方形区域内按照横纵间隔1mm将方形区域分割成1mm×1mm的格栅，采用150倍偏光显微镜对格栅交点处骨料薄片拍摄偏光拍照，并按顺序编号；用偏光显微镜拍摄岩相照片，并记录薄片位置，显微照片采用150×的放大倍率，单张照片的观察面积为2mm×2mm。然后横向每次移动1mm，移动35次，完成第一排20个点的观测，然后纵向移动1mm，重复横向每次移动1mm，完成第二排20个点的观测，以此类推，完成20排×20列的格栅点观测，如图1所示；
采用2mol/L的NaOH溶液浸泡薄片表面，如图2所示，浸泡14d后，再次用格栅定位法拍摄前述格栅点处的正交偏光显微照片，将骨料薄片中划出的方形区域浸泡于浓度为2mol/L的NaOH溶液中14天，然后取出骨料薄片，用去离子水冲洗方形区域至表面无杂质残留；再次采用150倍偏光显微镜观测前述格栅交点处骨料薄片并拍摄偏光照片，按顺序编号；采用ImageJ图像分析软件对比腐蚀前后同一个位置处岩相照片发生的变化，如图3所示，即可捕捉到能够被碱液侵蚀的情况。因能够与碱液发生反应的部位即是可能发生碱硅酸反应的部位，因此可以根据碱液侵蚀位置的分布，判断活性矿物的分布。ImageJ图像分析软件还可以统计每张照片中的腐蚀面积，对比全部400张照片，即可统计每个格栅点处活性矿物的腐蚀面积，采用统计分析软件分析各格栅点腐蚀面积差异，若各点腐蚀面积接近，则可认为活性矿物在骨料表面分布均匀，若有某些格栅点处腐蚀面积明显偏大，则可认为活性矿物在骨料表面分布不均匀。
如图4所示，以锦屏砂岩骨料为例，采用锦屏砂岩骨料和两河口砂岩骨料分别加工了5张薄片，每个薄片观测约400个格栅定位点，每种骨料设置观察2000个点，以保证所观察样本具有足够的代表性。
分别采用5组骨料的图像进行浸泡前后的分析的部分结果见表1，对数据的统计分析结果如图5所示，活性矿物的分布在所测试400个格栅点位基本均匀。采用单样本t检验判断数据点与总体均值是否存在明显差异，数据点样本的平均值是3.29％，标准误差为0.0133％，t统计量为2.83×10-4，P为0.99977，说明在规定的0.1显著性水平上样本实测均值3.23％与期望均值无显著不同，在90％置信条件下，样品均值范围为3.26％～3.31％。
表1 5组骨料的图像进行浸泡前后的分析结果
序号 浸泡前后图像比对后的差异率
1 4.03％
2 4.04％
3 3.26％
4 3.01％
5 3.21％
本发明填补了骨料评价活性矿物分布特征的技术空白，通过岩相和图像分析技术对碱性溶液浸泡后的骨料进行栅格定位后采用统计分析方法分析同一栅格的活性矿物在骨料表面分布情况计算得到活性矿物比例，该方法具有分析速度快、准确度高的特点，为骨料的质量检测提供技术支持。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种评价骨料中碱硅酸反应活性矿物分布特征的方法，其特征在于，包括以下步骤：
A将骨料进行切片后设置在载玻片后继续抛光处理至30μm的骨料薄片，将抛光好的所述骨料薄片设定观察区域并进行栅格化标记；
B采用偏光显微镜对多个格栅交点的所述骨料薄片拍摄偏光拍照得到初始骨料图像，采用偏光显微镜拍摄所述骨料薄片的岩相照片的方法包括，显微照片采用150×的放大倍率，单张照片的观察面积为2mm×2mm，并记录薄片的栅格位置，然后横向每次移动1mm，移动35次，完成第一排20个点的观测，然后纵向移动1mm，重复横向每次移动1mm，完成第二排20个点的观测，以此类推，完成20排×20列的格栅点，所述偏光显微镜为150倍偏光显微镜；
C对所述骨料薄片浸泡于碱性溶液中14天后取出清洗后对所述骨料薄片进行二次拍摄偏光拍照得到骨料腐蚀图像，所述碱性溶液为2mol/L的NaOH溶液；
D对所述初始骨料图像和所述骨料腐蚀图像同位置偏光栅格照片进行图像比对标记出图像发生变化的位置和区域；
E计算所述初始骨料图像和所述骨料腐蚀图像比对后得到的变化区域像素占单张照片总像素比例表示为活性矿物比例，
F采用统计分析方法分析同一照片不同位置处、不同照片之间活性矿物比例，所述统计分析方法采用单样本t检验判断数据点与总体均值是否存在明显差异,可得岩石中碱硅酸反应活性矿物分布特征。
2.如权利要求1所述的评价骨料中碱硅酸反应活性矿物分布特征的方法，其特征在于，所述骨料薄片设置至少400个格栅定位点。
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