Segmentación de aprendizaje profundo con intrusión metálica para el análisis cuantitativo de la microestructura de la...

Área de la Ciencia:

• Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.
• Ingeniería Civil Ingeniería Civil.
• Ciencias computacionales Ciencias computacionales.

Sus antecedentes:

• El análisis cuantitativo de la microestructura de la pasta de cemento endurecida es vital para el rendimiento del material, pero se ve obstaculizado por su estructura compleja y desordenada.
• Los métodos tradicionales luchan por diferenciar y cuantificar con precisión varias fases dentro de la matriz de cemento.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar y validar un enfoque avanzado para el análisis mejorado de la microestructura de los compuestos de cemento.
• Mejorar la evaluación cuantitativa de las fases porosa y sólida en la pasta de cemento endurecido.

Principales métodos:

• Inyectado metal de campo, una aleación de bajo punto de fusión, en muestras de cemento bajo presión para mejorar el contraste de fase en imágenes de electrones retrodispersos (BSE).
• Se utilizaron modelos de segmentación de aprendizaje profundo, específicamente U-Net y LinkNet, para segmentar las fases de cemento poroso, no hidratado e hidratado en imágenes de BSE.
• Se realizó un análisis cuantitativo del tamaño y la forma (área, diámetro, solidez, circularidad, relación de aspecto) en fases segmentadas.

Principales resultados:

• El enfoque combinado de intrusión metálica y aprendizaje profundo permitió una segmentación efectiva de las diferentes fases en la pasta de cemento endurecido.
• Tanto U-Net como LinkNet lograron una alta precisión de segmentación, con puntuaciones medias de IoU de 0,89 y 0,87, respectivamente.
• U-Net demostró un rendimiento superior, capturando detalles más finos y límites más complejos para un análisis de fase preciso.

Conclusiones:

• Esta nueva metodología simplifica el análisis de la microestructura del compuesto de cemento, permitiendo una evaluación cuantitativa detallada de las fases individuales.
• La cuantificación precisa de los parámetros de la microestructura es esencial para comprender el comportamiento del material y optimizar el rendimiento del compuesto de cemento.