Xác định các đặc trưng về mặt kích thước của lỗ rỗng trong bê tông thông qua phương pháp xử lý hình ảnh

Hệ thống các lỗ rỗng xuất hiện bên trong cấu trúc đóng rắn của bê tông đóng vai trò rất quan trọng và ảnh hưởng trực tiếp đến các đặc trưng cơ học của bê tông dưới tác động của các loại tải trọng khác nhau. Nghiên cứu này đề xuất một quy trình chuẩn bị và xử lý hình ảnh khá đơn giản và hiệu quả giúp định lượng được thông số kích thước đặc trưng của cấu trúc rỗng trong bê tông.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Xác định các đặc trưng về mặt kích thước của lỗ rỗng trong bê tông thông qua phương pháp xử lý hình ảnh NGHIÊN CỨU KHOA HỌC nNgày nhận bài: 04/7/2023 nNgày sửa bài: 22/8/2023 nNgày chấp nhận đăng: 19/9/2023 Xác định các đặc trưng về mặt kích thước của lỗ rỗng trong bê tông thông qua phương pháp xử lý hình ảnh Determination of the size characteristics of the airvoids within the harderned concrete via image analysis > TS VŨ CHÍ CÔNG Khoa XDDD và CN, Trường Đại học Xây dựng Hà Nội; Email: congvc@huce.edu.vn TÓM TẮT ABSTRACT Hệ thống các lỗ rỗng xuất hiện bên trong cấu trúc đóng rắn của bê The system of airvoids appearing within the hardened structure of tông đóng vai trò rất quan trọng và ảnh hưởng trực tiếp đến các concrete plays a crucial role and directly influences the mechanical đặc trưng cơ học của bê tông dưới tác động của các loại tải trọng behavior of concrete under various types of loads. Hence, khác nhau. Chính vì vậy, xác định được các thông số định lượng của determining the quantitative parameters of the airvoids’ system hệ thống các lỗ rỗng trong bê tông là rất cần thiết đối với các phân within concrete is essential for numerical simulations and tích mô phỏng số và nghiên cứu thực nghiệm về ứng xử của các cấu experimental investigations of concrete members and structures. kiện và kết cấu bê tông. Tuy nhiên định lượng cấu trúc rỗng của bê However, quantifying the airvoid structure in the hardened state of tông ở trạng thái đã đóng rắn thường khó khăn hơn rất nhiều so với concrete is often much more challenging than in its fresh state. The trạng thái vữa trước khi đóng rắn. Nghiên cứu này đề xuất một quy present study proposes a relatively simple and effective image trình chuẩn bị và xử lý hình ảnh khá đơn giản và hiệu quả giúp định preparation and processing procedure to quantify the lượng được thông số kích thước đặc trưng của cấu trúc rỗng trong characteristic size parameters of the airvoid structure within bê tông. Thông qua hai kiểm định thống kê là Kolmogorov-Smirnov hardened concrete. Based on two statistical tests, including the (K-S test) và Anderson-Darling (A-D test), bài báo đồng thời cũng Kolmogorov-Smirnov (K-S test) and Anderson-Darling (A-D test), đã chỉ ra được sự phù hợp của hàm phân phối Weibull nhằm diễn this paper also demonstrates the relevance of the Weibull giải xác suất phân bố về mặt kích thước của các lỗ rỗng trong bê distribution function in interpreting the size distribution of the tông. airvoids in hardened concrete. Từ khóa: Bóng khí; cấu trúc rỗng; bê tông; xác suất phân phối; phân Keywords: Airvoid; pore structure; concrete; probability phối kích thước distribution; size distribution. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ thống các lỗ rỗng trong cấu trúc đóng rắn đến các đặc trưng cơ học Những đặc trưng cơ học của bê tông (như đường cong ứng suất của bê tông, phân tích và khảo sát các đặc trưng về mặt cấu tạo và - biến dạng, cường độ chịu lực hay mô đun đàn hồi) dưới tác dụng đặc biệt là kích thước của hệ thống các lỗ rỗng dạng bóng khí này của các loại tải trọng khác nhau bị ảnh hưởng rất lớn bởi hệ thống đóng vai trò chủ yếu và quan trọng nhất [1]. Hệ thống các lỗ rỗng các lỗ rỗng tồn tại bên trong cấu trúc đóng rắn của bê tông [1,2]. dạng bóng khí (sau đây gọi tắt là lỗ rỗng) thường được định lượng Trong các thành phần lỗ rỗng, hệ thống các lỗ rỗng dạng bóng khí thông qua các giá trị như độ rỗng, kích thước, diện tích bề mặt, thể (air voids hay air bubbles) là thành phần có kích thước lớn nhất và tích, hình dạng, hướng phân bố, khoảng cách giữa các lỗ rỗng. Để ảnh hưởng chủ yếu đến ứng xử của bê tông dưới các tác dụng cơ xác định các giá trị định lượng như trị số độ rỗng, các phương pháp học khác nhau [1,3]. Hệ thống các lỗ rỗng dạng bóng khí này được thực nghiệm như phương pháp dịch chuyển chất lỏng [4], phương hình thành chủ yếu do hiện tượng cuốn theo không khí vào cùng pháp đo độ xâm nhập thủy ngân [5-7], phương pháp đo ngưng tụ trong quá trình chế trộn và thi công bê tông tươi. Khi bê tông đóng mao quản [8,9] thường được sử dụng. Tuy nhiên, các phương pháp rắn, các bóng khí này chủ yếu xuất hiện ở phần ma trận xi măng - thực nghiệm kể trên thường không xác định được các đặc trưng cát (ciment matrix). Trong lĩnh vực nghiên cứu về ảnh hưởng của hệ định lượng như kích thước, diện tích và thể tích lỗ rỗng, đặc biệt là 140 11.2023 ISSN 2734-9888 w w w.t apchi x a y dun g .v n không thể xác định được hướng phân bố và quy tắc phân phối về Hình 1. Vị trí các mặt cắt chuẩn bị mẫu thí nghiệm mặt kích thước của các lỗ rỗng. Các vấn đề này về cơ bản có thể được giải quyết thông qua các phương pháp xử lý và phân tích hình ảnh. Những hình ảnh về hệ thống các lỗ rỗng xuất hiện trong bê tông có thể là dạng hai chiều hoặc ba chiều, nhưng nhìn chung phổ biến là các ảnh hai chiều như ảnh chụp hay ảnh scan của các mặt cắt mẫu. Một cách truyền thống, các lỗ rỗng xuất hiện trong bê tông thường được định lượng thông qua phương pháp di chuyển ngang tuyến tính (linear tranverse method) hoặc phương pháp đếm điểm (point coun ...