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专利号: 2019111355467
申请人: 沈阳建筑大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于颜色变化数值计算碱激发矿渣材料水化动力学的方法,其特征在于:包括如下步骤:步骤1:将配置好的碱激发矿渣浆体放置在载玻片A和载玻片B中间,形成检测结构;

步骤2:将检测结构迅速放置到VHX‑1000E数码显微系统的载物台上,打开VHX‑1000E数码显微系统,使其对焦到激发矿渣浆体上,并选择没有可见气泡的区域,设定拍照时间间隔以及检测时间,调整拍照模式为自动拍摄模式,获取检测时间内的所有图像,并将每个图像标注上其拍摄时间及编号,形成初始数据集;

步骤3:采用MATLAB软件将初始数据集中的所有图像进行数据化处理,得到全零矩阵W′;

所述步骤3还包括如下子步骤:

步骤3.1:获取初始数据集,将初始数据集作为MATLAB软件的输入;

步骤3.2:根据zeros函数生成全零矩阵W,根据imread函数得到每张图像的红色平均像素值r、绿色平均像素值g、蓝色平均像素值b,并将每张图像的平均像素值放入全零矩阵W中得到全零矩阵W′;

其中n代表图像编号,n∈(1,M);rn代表第n个图像的红色平均像素值,gn代表第n个图像的绿色平均像素值,bn代表第n个图像的蓝色平均像素值;

步骤4:根据全零矩阵W′进行APV数据的平滑化处理;所述APV为平均像素值,将每一种颜色的APV与时间关系进行数学拟合,得到拟合后的APV与时间的方程,P(i)(n)=fi(t),其中,P(i)(n)表示第i种类的APV数值,i={红,绿,蓝}代表像素种类,t为时间;

步骤5:根据步骤4中得出的APV与时间的方程,计算碱激发矿渣水化过程的相关参数;

所述相关参数包括像素转化速度vi、像素转化速率εi、水化速率ε′、反应转化率α;

所述步骤5中计算相关参数的具体方法如下:

图像n中第i种像素转化速度vi的公式如下:

其中,p(i)为第i种APV数值;n∈(2,N);为每两张图片的时间间隔;

时间为t时图像n中第i种像素转化速率εi的公式如下:εi(t)=|v(i)(t)|

时间为t时的水化速率ε′公式如下:

ε′(t)=εr(t)+εg(t)+εb(t)时间为t时的反应转化率α公式如下:

步骤6:根据Krustulovic‑Dabic反应动力学模型,计算碱激发矿渣水化动力学参数;所述动力学参数包括结晶成核与晶体生长反应阶段的反应级数N,结晶成核与晶体生长阶段的反应速率常数KNG,相边界反应阶段的反应速率常数KI,扩算阶段的反应速率常数KD;

步骤7:碱激发矿渣水化动力学的拟合;将步骤6中得出的反应动力学参数带入Krustulovic‑Dabic反应动力学模型的微分形式中从而得到碱激发矿渣水化的动力学模型,如下所示:结晶成核与晶体生长阶段:

相边界反应阶段:

扩散阶段:

根据上式,将曲线FNG(α)与曲线FI(α)的交点记为a1,a1是结晶成核与晶体生长阶段与相边界反应阶段的临界点,说明在此点碱激发矿渣水化反应由结晶成核与晶体生长阶段过度到了相边界反应阶段;曲线FI(α)与曲线FD(α)的交点记为a2,a2是相边界反应阶段与扩散阶段的临界点,说明在此点碱激发矿渣水化反应由相边界反应阶段过度到了扩散阶段。

2.根据权利要求1所述的一种基于颜色变化数值计算碱激发矿渣材料水化动力学的方法,其特征在于:所述步骤1中检测结构组成依次为载玻片A的下底面、碱激发矿渣浆体、载玻片B的上顶面。

3.根据权利要求2所述的一种基于颜色变化数值计算碱激发矿渣材料水化动力学的方法,其特征在于:所述检测结构中两个载玻片的外边面距离为2.5±0.1mm。

4.根据权利要求1所述的一种基于颜色变化数值计算碱激发矿渣材料水化动力学的方法,其特征在于:所述步骤2中检测结构在放置过程中要保证检测结构的载玻片A为测试面,即此三层结构倒放在载物台上。

5.根据权利要求1所述的一种基于颜色变化数值计算碱激发矿渣材料水化动力学的方法,其特征在于:所述步骤6还包括如下子步骤:步骤6.1:根据结晶成核与晶体生长反应阶段NG的动力学方程得出结晶成核与晶体生长阶段的反应级数N和反应速率常数KNG的数值;

结晶成核与晶体生长反应阶段NG的动力学方程为:

1/N

[‑ln(1‑α)] =KNGt

方程两边取对数得到新的方程

ln[‑ln(1‑α)]=Nln(KNG)+Nln(t)因为转化率α和时间t都已知,且此方程符合线性方程y=ax+b的型,其斜率a即为N,截距b即为nln(KNG),从而得出N和KNG的数值;

步骤6.2:根据相边界反应阶段I的动力学方程得出相边界反应阶段的反应速率常数KI的数值;

相边界反应阶段I的动力学方程如下所示:

1/3 1

[1‑(1‑α) ]=KIt

因为转化率α和时间t都已知,且此方程符合线性方程y=ax的型,其斜率a即为KI;

步骤6.3:根据扩散阶段D的动力学方程得出扩算阶段的反应速率常数KD的数值;

扩散阶段D的动力学方程如下所示:

1/3 2

[1‑(1‑α) ]=KDt

因为转化率α和时间t都已知,且此方程符合线性方程y=ax的型,其斜率a即为KD。