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原文传递基于CT扫描和三维重构的水泥混凝土渗透能力模拟方法

专利名称：	基于CT扫描和三维重构的水泥混凝土渗透能力模拟方法
摘要：	本发明公开了基于CT扫描和三维重构的水泥混凝土渗透能力模拟方法；步骤如下：首先、准备包括骨料和硅酸盐水泥；并采用骨料和硅酸盐水泥制作孔隙率为20％，外形呈长方体的试件；其次、测试试件的孔隙率和渗透系数标定；对试件进行CT扫描，沿着样品的高度方向获得多个灰度切片，每两个灰度切片之间的间距相等；然后，进行二维孔隙结构分析；分析孔隙结构特征，对每一个灰度切片的孔隙面积分布、孔隙尺寸分布和孔隙周长进行分析；最后，提取分离的孔模型和连通的孔模型。本发明对CT扫描获得的图像是透水混凝土试样的一系列切片进行处理，构建成3D虚拟透水混凝土模型，分析三维孔径分布，得到连通孔隙模型。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	上海;31
申请人：	上海市城市建设设计研究总院(集团)有限公司
发明人：	章毅;徐一峰
专利状态：	有效
申请日期：	2019-03-29T00:00:00+0800
发布日期：	2019-06-14T00:00:00+0800
申请号：	CN201910250439.2
公开号：	CN109883928A
代理机构：	上海知义律师事务所
代理人：	刘峰
分类号：	G01N15/08(2006.01);G;G01;G01N;G01N15
申请人地址：	200011 上海市黄浦区西藏南路1170号
主权项：	1.基于CT扫描和三维重构的水泥混凝土渗透能力模拟方法；步骤如下： a.准备包括骨料和硅酸盐水泥； b.采用所述骨料和所述硅酸盐水泥制作孔隙率为20％，外形呈长方体的试件； c.测试所述试件的孔隙率和渗透系数标定；所述孔隙率的计算公式如下：其中，P是总孔隙率；W1是水下重量，单位为kg；W2是炉子干重，单位为：kg；V是样品体积，单位为cm3；ρw是水的密度，单位为kg/cm3；所述透水系数计算公式如下：其中，K为透水系数，单位为cm/s；Q为流量，单位为mL；L为试样厚度，单位为cm；A为试样的透水面积，单位为cm2；H为水头高度，单位为cm；Δt是测量的持续时间； d.对所述试件进行CT扫描，沿着样品的高度方向获得500个灰度切片，每两个所述灰度切片之间的间距相等； e.二维孔隙结构分析；应用Image-pro图像处理计算机软件来执行图像分析孔隙结构特征，对每一个所述灰度切片的孔隙面积分布、孔隙尺寸分布和孔隙周长进行分析； f.采用Avizo软件将所有所述灰度切片重建为样本的3D模型；然后，提取分离的孔模型和连通的孔模型；在所述孔隙模型中，孔隙被孔喉分开，用于分析3D孔隙尺寸分布；所述连通孔模型由有效孔组成，在所述连通孔模型中进行绝对渗透率模拟。 2.根据权利要求1所述的基于CT扫描和三维重构的水泥混凝土渗透能力模拟方法，其特征在于，在所述步骤a中所述骨料的集料粒径为2.36mm至4.75mm、4.75mm至6mm、6mm至8mm、8mm至9.5mm、4.75mm至9.5mm、10mm至12.5mm、12.5mm至15mm或者10mm至15mm；所述硅酸盐水泥为42.5硅酸盐水泥。 3.根据权利要求1所述的基于CT扫描和三维重构的水泥混凝土渗透能力模拟方法，其特征在于，在所述步骤b中，所述试件为100mm×100mm×100mm的立方体浇铸；每一所述试件的水泥为378kg/m3；水为117kg/m3；骨料为1703kg/m3。 4.根据权利要求1所述的基于CT扫描和三维重构的水泥混凝土渗透能力模拟方法，其特征在于，在所述步骤d中，针对外形尺寸为100mm×100mm×100mm的试件，沿着样品的高度方向以0.2mm的间距获得500个灰度切片。 5.根据权利要求1所述的基于CT扫描和三维重构的水泥混凝土渗透能力模拟方法，其特征在于，所述步骤e的具体步骤如下：。 e1、对所述灰度切片进行剪裁，使画面中的透水混凝土充满整个画面； e2、对剪裁后的所述灰度切片进行多次表面模糊处理和阈值分割； e3、籍由image pro软件对所述灰度切片进行孔隙识别；首先通过软件设定孔隙识别颜色，然后进行计算，测定每条孔隙的面积与等效直径。 6.根据权利要求5所述的基于CT扫描和三维重构的水泥混凝土渗透能力模拟方法，其特征在于，在所述步骤e2中，对剪裁后的所述灰度切片进行5次表面模糊后调节图片阈值。 7.根据权利要求1所述的基于CT扫描和三维重构的水泥混凝土渗透能力模拟方法，其特征在于，所述步骤f的具体步骤如下： f1、将所有所述灰度切片按次序作为图像序列导入，然后对所述图像序列中的每一个图像做中值滤波、交互式阈值分割处理、开运算、闭运算、填充孔洞； f2、在每一个形态学操作步骤中均设置图像的阈值或者邻域； f3、对所述图像序列完成上述预处理之后，采用Apply模块，生成对应的对象，对所述对象进行三维可视化或者切片可视化操作，同时将所述对象以图像文件或者raw文件格式导出。 8.根据权利要求1所述的基于CT扫描和三维重构的水泥混凝土渗透能力模拟方法，其特征在于，所述步骤f基于三维空间特征的形态学操作。
所属类别：	发明专利