Введение
1. Обзор литературы 14
1.1. Развитие бетонной и пенобетонной промышленности 15
1.2. Классификация пор в пенобетоне 15
1.3. Характеристика несплошностей бетона, модели пористых тел 16
1.4. Компьютерная микротомография, микротомограф «Орёл-МТ» 22
2. Объект и методы исследования 26
2.1. Образцы пенобетона 26
2.2. Алгоритм оценки степени однородности изображений 27
3. Экспериментальные исследования 30
3.1. Оценка распределения пор по размерам для первого образца 30
3.2. Сравнительный анализ распределений пор по размерам для всех 34 образцов пенобетона
3.3. Оценка степени однородности изображений 37
4. Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение 41
4.1. Технология QuaD 41
4.2. Планирование научно-исследовательских работ 43
4.3. Определение трудоемкости выполнения работ 44
4.4. Разработка графика проведения научного исследования 45
4.5. Бюджет научно-технического исследования 50
4.6. Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой, 58 бюджетной, социальной и экономической эффективности исследования
5. Социальная ответственность 61
5.1. Введение 61
5.2. Производственная безопасность 61
5.3. Экологическая безопасность 65
5.4. Безопасность в чрезвычайных ситуациях 65
5.5. Организационные мероприятия обеспечения безопасности 66
Список публикаций 68
Заключение 69
Список используемых источников 70
Приложения 72
Приложение А Размеры пор в пикселях для образцов пенобетона 72
Приложение Б Технические характеристики микротомографа «Орёл- 76 МТ»
Приложение В Типичные томографические изображения пенобетона 77 Приложение Г Матрицы значений яркости по локальным областям для 80 образцов пенобетона
В настоящее время пенобетоны являются одними из самых популярных строительных материалов, который используется в классическом и монолитном домостроении. Пенобетоны обладают рядом свойств, существенно отличающих их от классических бетонов. К таким свойствам относятся: высокая тепло- и звукоизоляция, небольшая удельная потребность в цементе, малая плотность и простота механической обработки [1, 2]. Основной характеристикой пенобетонов является их пористость, определяющая перечисленные выше свойства. Потребительские свойства пенобетона зависят не только от среднего значения пористости, но и от характера распределения пор по размерам, а также от степени однородности упомянутых показателей по объему материала. Структура пенобетонов в традиционных подходах исследуется послойно визуально-измерительными методами или способами [3], основанными на анализе цифровых оптических изображений. Традиционные методы исследования структуры материалов сводятся к их послойному срезанию, потому их отличает крайне низкая производительность и искажение структуры поверхностного и приповерхностного слоя, обусловленное механическими воздействиями. В настоящее время рентгеновская вычислительная томография становится основным методом исследования структуры разнообразных материалов, в том числе бетонов и пенобетонов. [4-7] Анализ черно-белых изображений твердых тел применяют при возможности выделения элементов по яркости на полутоновом изображении объекта. Для осуществления такой операции используют преобразование полутонового изображения в бинарное с помощью устанавливаемого оператором яркостного окна.
Цель работы - экспериментальное исследование порового пространства пенобетона по томографическим изображениям, полученным на микротомографе «Орел-МТ»
Задачи:
1. Изучение актуальной литературы по структуре бетонов, пенобетонов, классификация пор в пенобетоне, характеристики несплошностей бетона и моделей пористых тел.
2. Экспериментальные исследования по оценке распределения пор по размерам для образца пенобетона, сравнительный анализ распределений пор по размерам для всех образцов пенобетона, оценка степени однородности томографических изображений, разработанным алгоритмом.
На VI Всероссийской научно-практической конференции студентов и молодых ученых «Неразрушающий контроль: электронное приборостроение, технологии, безопасность», в рамках секции №1 «современные системы и технологии в неразрушающем контроле» была представлена статья - «Экспериментальное исследование структуры пенобетона на микротомографе «Орёл-МТ»
При разработке выпускной работы была изучена актуальная литература по структуре пенобетонов, классификации пор в пенобетоне, характеристикам несплошностей бетона и моделей пористых тел
В ходе выполнения работы были проведены серии экспериментов по исследованию томографических изображений, полученных на микротомографе «Орел-МТ», структуры пенобетона трех различных образцов. В результате исследований в первом образце пенобетона, который являлся контрольным и не содержал добавок, практически на каждом слое присутствуют локальные зоны повышенной пористости, в данном образце, как и во втором (образец в котором 20 % цемента заменено золой) присутствуют поры размером 9.2 мм, что однозначно ухудшает потребительские свойства данного пенобетона. Третий образец содержит термомодифицирующую торфяную добавку ТМТ 600, имеет более однородную пористую структуру, а значит его применение в промышленности будет более целесообразно.
В дальнейшем планируется автоматизация процесса исследования: создание алгоритма и программы, которая будет сегментировать томографическое изображение, выделять и количественно обозначать диаметр пор, строить гистограммы распределения пор по размерам, ограничиваясь только одним слоем, или распределение в пределах всего исследуемого образца.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
