Zastosowanie stereologii w inżynierii materiałów budowlanych

• Autorzy: Szeląg M. , Szewczak A.

Warianty tytułu

EN

Application of stereology in engineering of building materials

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Artykuł przedstawia dane literaturowe dotyczące zastosowania stereologii oraz analizy obrazu do ilościowej oceny struktury materiałów budowlanych. Na wstępie opisano rozwój metod stereologicznych i technik komputerowej analizy obrazu w badaniach materiałów budowlanych. Następnie zdefiniowano ilościowe parametry struktury oraz przedstawiono sposób ich określania. W artykule zrelacjonowano dotychczasowe zastosowanie analizy obrazu do określania właściwości kompozytów cementowych, w tym: ocena porowatości stwardniałego betonu, określenie rozkładu kruszywa w matrycy cementowej, analiza spękań. Stwierdzono, że wiodącym problemem analizy obrazu jest proces przygotowania próbki w celu prawidłowej ekstrakcji badanej fazy oraz metodologia automatyzacji pomiarów.

EN

The article presents the literature review about the application of stereology and image analysis for quantitative evaluation of the building materials structure. At the outset, the development of stereological methods and computer image analysis techniques in the study of building materials was provided. Then quantitative structure parameters were defined and their methods of determining were showed. In the paper, the application of image analysis for the determination of properties of the cement composites was reported, including: an assessment of the porosity of the hardened concrete, determination of the aggregate distribution in the cementitious matrix, the crack analysis. It was found that the leading problem of image analysis is the process of sample preparation in order to obtain the correct extraction of examinated phase, and measurement automation process.

Słowa kluczowe

PL

analiza obrazu; stereologia; ilościowe parametry struktury; materiały budowlane

EN

image analysis; stereology; quantitative structure parameters; building materials

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Lubelskiej
• Czasopismo: Budownictwo i Architektura
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 14, nr 1
• Strony: 115--125
• Opis fizyczny: Bibliogr. 44 poz., rys.

Twórcy

autor

Szeląg M.

• Katedra Budownictwa Ogólnego, Wydział Budownictwa i Architektury, Politechnika Lubelska

autor

Szewczak A.

• Katedra Budownictwa Ogólnego, Wydział Budownictwa i Architektury, Politechnika Lubelska

Bibliografia

• 1. Ryś J. Stereologia materiałów. Fotobit Design, Kraków, 1995.
• 2. Howe K., Eisenhart M. Standards for qualitative (and quantitative) research: A prolegomenon. Educational Researcher 19(4) (1990) 2-9.
• 3. Newman I. Qualitative-quantitative research methodology: Exploring the interactive continuum. SIU Press, Carbondale, 1988.
• 4. Prokopski G., Mechanika pękania betonów cementowych. Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej, Rzeszów, 2007.
• 5. Chernyavskii K.S. Stereology in metal science. Metallurgiya, Moscow, 1977.
• 6. Underwood E.E., Starke Jr E.A. Quantitative stereological methods for analyzing important microstructural features in fatigue of metals and alloys. Georgia Inst of Tech Atlanta School of Chemical Engineering and Metallurgy, Atlanta, 1978.
• 7. Carpenter A.M. Stereology. Definition and historic background. Journal of Histochemistry & Cytochemistry 27(11) (1979) 1535–1535.
• 8. Russ J.C. Practical stereology. Springer, 1986.
• 9. Fic S., Barnat-Hunek D. The effectiveness of hydrophobisation of porous building materials by using the polymers and nanopolymers solutions. International Journal of Materials Science and Engineering 2(2) (2014) 93–98.
• 10. Fic S., Brzyski P., Szeląg M. Composite based on foam lime mortar with flax fibers for use in the building industry. Ecological Chemistry and Engineering A 20(7–8) (2013) 899–907.
• 11. Underwood E.E. Practical solutions to stereological problems. Practical Applications of Quantitative Metallography (1984) 160–179.
• 12. Weibel E.R., Weibel E.R. Estimation of basic stereological parameters. Stereological methods 2 (1980) 55–139.
• 13. PN-EN 480-11: Domieszki do betonu, zapraw i zaczynu. Metody badań. Oznaczenie charakterystyki porów powietrznych w stwardniałym betonie.
• 14. PN-88/B-06250: Beton zwykły.
• 15. Konkol J. Kulpiński J. Prokopski G. Zastosowanie analizy obrazu do określania porowatości betonu na próbkach utwardzonych. Inżynieria Materiałowa 23 (2002) 737–742.
• 16. Konkol J., Prokopski G. Zastosowanie metody analizy obrazu do oceny struktury porów w materiałach budowlanych. Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Budownictwo i Inżynieria Środowiska, Politechnika Rzeszowska, Rzeszów 2006, s. 271–276.
• 17. Konkol J., Prokopski G. Zastosowanie stereologii do oceny porowatości betonu. Fizyka Budowli w Teorii i Praktyce 2 (2007) 137–140.
• 18. Konkol J., Białek J. Zastosowanie metod stereologicznych do oceny mrozoodporności betonów napowietrzanych. Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Budownictwo i Inżynieria Środowiska 57(4) (2010) 285–292.
• 19. Sumanasooriya M.S., Neithalath N. Stereology-and morphology-based pore structure descriptors of enhanced porosity (pervious) concretes. ACI Materials Journal 106(5) (2009) 429–438.
• 20. Neithalath N., Sumanasooriya M.S., Deo O. Characterizing pore volume, sizes, and connectivity in pervious concretes for permeability prediction. Materials characterization 61(8) (2010) 802–813.
• 21. Sumanasooriya M.S, Neithalath N. Pore structure features of pervious concretes proportioned for desired porosities and their performance prediction. Cement and Concrete Composites 33(8) (2011) 778–787.
• 22. Hu J., Stroeven P. Local porosity analysis of pore structure in cement paste. Cement and Concrete Research 35(2) (2005) 233–242.
• 23. Hu J., Stroeven P. Depercolation threshold of porosity in model cement: approach by morphological evolution during hydration. Cement and Concrete Composites 27(1) (2005) 19–25.
• 24. Hu J., Stroeven P. Application of image analysis to assessing critical pore size for permeability prediction on cement paste. Image Analysis & Stereology 22(2) (2003) 97–103.
• 25. Hu J., Stroeven P. Size effect in structural analysis of cementitious materials. Proceedings of 9th European Congress on Stereology and Image Analysis, Polish Society for Stereology, Kraków 2005, s. 23–30.
• 26. Hilfer R. Geometric and dielectric characterization of porous media. Physical Review B 44(1) (1991) 60–75.
• 27. Igarashi S., Watanabe A., Kawamura M. Evaluation of capillary pore size characteristics in high-strength concrete at early ages. Cement and Concrete Research 35(3) (2005) 513–519.
• 28. Igarashi S., Kawamura M., Watanabe A. Analysis of cement pastes and mortars by a combination of backscatter-based SEM image analysis and calculations based on the Powers model. Cement and Concrete Composites 26(8) (2004) 977–985.
• 29. Powers T.C. Physical properties of cement paste Proceedings of the 4th International Symposium on the Chemistry of Cement, Washington 1960, s. 577-613.
• 30. PN-EN 933-1:2000 Badania geomterycznych właściwości kruszyw. Oznaczanie składu ziarnowego. Metoda przesiewu.
• 31. PN-EN 933-2:1999 Badania geometrycznych właściwości kruszyw. Oznaczenie składu ziarnowego. Nominalne wymiary otworów sit badawczych.
• 32. Konkol J. Analiza stereologiczna kruszywa w betonie - sposób uzyskania krzywej uziarnienia. Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Budownictwo i Inżynieria Środowiska 47 (2008) 185–192.
• 33. Konkol J. Oznaczenie składu ziarnowego kruszywa w betonie metodami analizy obrazu. Inżynieria Materiałowa 31(6) (2010) 1409–1414.
• 34. Hu J., Stroeven P. Shape characterization of concrete aggregate. Image Analysis & Stereology 25 (2006) 43–53.
• 35. Mora C.F., Kwan A.K.H. Sphericity, shape factor, and convexity measurement of coarse aggregate for concrete using digital image processing. Cement and Concrete Research 30(3) (2000) 351–358.
• 36. Kwan A.K.H., Mora C.F., Chan H.C. Particle shape analysis of coarse aggregate using digital image processing. Cement and Concrete Research 29(9) (1999) 1403–1410.
• 37. Mora C.F., Kwan A.K.H., Chan H.C. Particle size distribution analysis of coarse aggregate using digital image processing. Cement and Concrete Research 28(6) (1998) 921–932.
• 38. Lee J.R.J., Smith M.L., Smith L.N. A new approach to the three-dimensional quantification of angularity using image analysis of the size and form of coarse aggregates. Engineering Geology 91(2–4) (2007) 254–264.
• 39. Nemati K.M., Monteiro P.J., Scrivener K.L. Analysis of compressive stress-induced cracks in concrete. ACI Materials Journal 95(5) (1998) 617–630.
• 40. Ringot E., Bascoul A. About the analysis of microcracking in concrete. Cement and Concrete Composites 23(2–3) (2001) 261–266.
• 41. Ringot E. Automatic quantification of microcracks network by stereological method of total projections in mortars and concretes. Cement and Concrete Research 18(1) (1988) 35–43.
• 42. Sinha S.K., Fieguth P.W. Automated detection of cracks in buried concrete pipe images. Automation in Construction 15(1) (2006) 58–72.
• 43. Sinha S.K., Fieguth P.W. Segmentation of buries concrete pipe images. Automation in Construction 15 (2005) 47–57.
• 44. Fujita Y., Mitani Y., Hamamoto Y. A method for crack detection on a concrete structure. Pattern Recognition 3 (2006) 901–904.