李坤　姜修麗　田立勤　薛小燕　欒尚敏

關(guān)鍵詞：CT掃描；非均質(zhì)性；安全

中圖分類號(hào)：TP399 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2023）03-0005-04

1 引言

凝土材料是由骨料、砂漿、孔隙以及各組分界面組成的一種多相材料，這些成分在混凝土材料中的分布、形態(tài)和尺寸的不連續(xù)結(jié)構(gòu)構(gòu)成了混凝土的非均質(zhì)特征[1]。在外力作用下，混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)組成對(duì)其受力變形破壞和宏觀力學(xué)反應(yīng)的影響很顯著。在建筑行業(yè)中，混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)對(duì)安全的影響至關(guān)重要?；炷敛牧系姆蔷|(zhì)特征關(guān)系到混凝土的使用性能，尤其對(duì)混凝土建筑的安全和使用壽命的影響更加明顯?；炷恋姆蔷|(zhì)特征是混凝土各組分的不均勻性的表現(xiàn)，主要是分布不均勻造成。目前，人們對(duì)混凝土材料的非均質(zhì)性越來(lái)越重視，對(duì)它的高精度和客觀性的要求也隨之提高，傳統(tǒng)的識(shí)別方法已經(jīng)無(wú)法滿足人們的要求。因此研究人員開(kāi)始使用數(shù)字圖像處理技術(shù)，尤其是CT技術(shù)進(jìn)行識(shí)別評(píng)價(jià)，對(duì)混凝土內(nèi)部各組分的分布情況進(jìn)行分析，基于分析結(jié)果提出評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)混凝土材料的非均質(zhì)性進(jìn)行研究[2]。

目前，人們對(duì)于CT技術(shù)在混凝土材料內(nèi)部的非均質(zhì)性的研究仍處于探索階段，已有的檢測(cè)方法具體實(shí)施起來(lái)比較復(fù)雜，組成成分的特征參數(shù)存在的誤差比較大，并且沒(méi)考慮到各組分所發(fā)揮的作用，因此設(shè)計(jì)出一種能夠更加便捷、實(shí)用的混凝土材料的非均質(zhì)性檢測(cè)方法尤為重要。本文通過(guò)CT技術(shù)對(duì)混凝土材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行識(shí)別，混凝土材料各組分的面積作為特征參數(shù)，建立內(nèi)部結(jié)構(gòu)非均質(zhì)性檢測(cè)方法。

2 CT技術(shù)

CT技術(shù)[3]是用來(lái)獲取物體內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，它可以得到大量連續(xù)截面圖像。目前，CT技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用在混凝土、巖石的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的檢查?？梢杂迷跈z測(cè)樣品的3D結(jié)構(gòu)的重建，對(duì)材料的性能在各種環(huán)境下進(jìn)行模擬。CT 技術(shù)是非破壞性的，檢測(cè)物體經(jīng)過(guò)CT掃描不會(huì)受到破壞，仍然保持其完整性，可以在很多宏觀性能檢驗(yàn)中使用。

CT技術(shù)是使用X射線對(duì)樣品斷面掃描，檢測(cè)樣品的不同位置對(duì)X射線的通過(guò)率和吸收率是不同的，穿透樣品后強(qiáng)度會(huì)不同程度地衰落，通過(guò)探測(cè)器檢測(cè)強(qiáng)度信息，通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)信息進(jìn)行處理，就可以得到檢測(cè)樣品的斷面圖像。

3 非均質(zhì)性檢測(cè)方法

根據(jù)混凝土材料的各組分的分布特征，通過(guò)各組分所占面積，制定混凝土材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)的非均質(zhì)性檢測(cè)方法。此方法使用CT掃描技術(shù)將混凝土材料劃分成若干截面，得到若干CT數(shù)字圖像，然后將CT圖像劃分規(guī)則的小區(qū)域。這樣處理CT圖像可以讓混凝土材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)的非均質(zhì)性的計(jì)算得到簡(jiǎn)化，并且使非均質(zhì)性的識(shí)別精度也得到了提高。根據(jù)CT圖像劃分的小區(qū)域中骨料所占的面積比例計(jì)算各組分的非均質(zhì)性，并作為混凝土材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)的非均質(zhì)性檢測(cè)指標(biāo)。

4 數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)方法

第1步：判斷多邊形M中的各個(gè)頂點(diǎn)是否在多邊形N內(nèi)，如果在N內(nèi)，則將該頂點(diǎn)加入集合A。時(shí)間復(fù)雜度為O（mn）;

第2步：判斷多邊形N中的各個(gè)頂點(diǎn)是否在多邊形M內(nèi)，如果在M內(nèi)，則將該頂點(diǎn)加入集合B。時(shí)間復(fù)雜度為O（mn）;

第3步：判斷多邊形M中的各條邊是否與多邊形N的邊相交，如果相交，則求出交點(diǎn)并加入集合C，時(shí)間復(fù)雜度為O（mn）;