硬化混凝土原始组分测定方法综述.pdf

2 0 1 3年 第 1 0期 (总 第 2 8 8 期 ) Nu mb e r 1 0 i n 2 0 1 3 ( T o t a l No 2 8 8 ) 混 凝 土 Con c r e t e 理论研究 唧ORET I CAL RES EA R CH d o i ： 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 3 1 0 0 0 9 硬化混凝土原始组分测定方法综述 李悦 a ,b 。童欢 a , b ，杨进波 c ( 北京工业大学 a 城市与工程安全减灾教育部重点实验室 ； b 工程抗震与结构诊治北京市重点实验室 ； C 材料科学与工程学院，北京 1 0 0 1 2 4 ) 摘要： 混凝土原材料组分决定了混凝土材料的性能。 目前关于硬化混凝土原始组分的测定方法国内外没有统一标准 ， 造成科 研和工程应用领域的困难 。 评述了国内外测定硬化混凝土中 自由水含量 、 水灰比、 水泥用量 、 矿物掺合料含量、 外加剂 、 粗细集料 含量和含气量方法的进展和成果 ， 为今后该方向的深入研究奠定了测试方法基础。 关键词： 硬化混凝土 ；原始组分 ；物理化学分析 ；光学显微技术法 ；图像分析 中图分类号： T U 5 2 8 0 1 文献标志码： A 文章编号 ： 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 3 ) 1 0 0 0 3 3 0 5 R e v i e w o f h a r d e n e d c o n c r e t e o r i g i n a l c o m p o n e n t s d e t e r m i n a t i o n me t h od s LI yu e 一 。 TONG Hu a n 一， YANG J i n b o ( a T h e Ke y L a b o r a t o r y o f U r b a n S e c u r i t y and D i s a s t e r E n g i n e e ri n g ， MO E ； b B e ij i n g K e y L a b o f E a r t h q u a k e E n g i n e e ri n g a n d S t r u c t u r a l R e t r o fi t ； c C o l l e g e o f Ma t e ri a l s S c i e n c e and E n g i n e e ri n g ， B e i j i n g U n i v e r s i tyo f T e c h n o l o g y ， B e ij i n g1 0 0 1 2 4 ， C h i n a ) Abs t r ac t ： Orig i n a l c omp o ne n t s de t e r mi n e t h e p r o p e r t i e s o f c o n c r e t e ma t e ria 1 At p r e s e n t the r e wa s no u n i fie d s t a n d a r d f o r t e s t i ng me t h o ds ofh a r de ne d c o n c r e t e o rigi n a l c o mp o ne n t s de t e r mi n i n g I n t h i s s t u d y， t e s t i n g me tho ds f o r wa t e r - c e me n t r a t i o， c e me n t c o nt e n t ， fr e e wa t e r ， a g g r e g a t e c o nt e n t ， mi ne r a l a d mi x t u r e s c o n t e n t an d a dm i x t u r e o f ha r de n e d c o nc r e t e we r e r e v i e we d a n d an a l y z e d Th e s e me t ho d s wi l l be t he i mp l e me n t a n d f o u nd a t i on for the f ur t h e r r e s e a r c h a bo ut de t e r mi n a t i o n o fh ard e ne d c o n c r e t e o rig i na l c o mp o ne n t s Ke yw o r d s ： h a r d e n e d c o n c r e t e ； p h y s i c a l c h e mi s t r yan a l y s i s ； o p t i c a l mi c r o s c o p yme t h o d ； i ma g e p r o c e s s i n g 0 引 言 混凝土原材料组分决定了混凝土材料的性能。 硬化混 凝土原材料组分测定 可以为评价混凝土质量和预测混凝 土长期性能特别是其耐久性提供科学依据 ， 具有重要的工 程 和科学研究意 义。 混凝土硬化过程是长期 的动态过程 ， 包含了复杂 的物理化学反应 ， 水泥等胶凝材料发生了水化 并产生新 的水化产物 。 同时 ， 硬化胶凝材料浆体与骨料等 固化胶结在一起 。 这使硬化混凝土原材料组分测定非 常困 难。 混凝土原材料组分测定主要包括单位质量或体积混凝 土 内 自由水含量 、 水泥含 量 、 矿物 掺合料用 量 、 外加 剂用 量 、 粗细集料用量 和含气量 的测定 ， 以及各原材料 的成分 组成。 目前国内在此领域的工作很少， 吴双九 等人对硬化 混凝土 中水泥用量的测定方法进行 了介绍 ， 谢慈义 2 1 采薄 层色谱法对硬化混凝土 中的常用外加剂进行了定性检测 ， 陆秀峰等 对硬化混凝土 中粗集料 的测定进行 了介绍 。 国 外的研究也是主要集 中在硬化 混凝 土 中的水 泥含量和水 灰比， 对其中的砂石集料 、 矿物掺合料和外加剂都没有进 行系统探究。 本研究介绍了硬化混凝土各原始组分的测定 方法 和原理 ， 给 出了 自由水含量 的测定方法 ； 对 比了测定 水 泥含量和水灰 比的图像法和化学方法 的优缺点 ； 介绍 了 矿物掺合料的常用测定方法 ； 对于砂石集料常用 的测定方 法进行了介绍和比较； 对外加剂种类的定性测试作了介绍， 最后 对硬化混凝 土 中含气 量测定 的常用 方法进 行了介 绍 和对 比。 1 硬 化混凝土成分分析 普通硬化混凝土 的原始组分通常包括水 、 水 泥 、 矿物 掺合料 、 外加剂 、 粗细集料和含气量等。 各种原材料混合后 产生 一系列化学反应 。 绝 大部分 水参加 反应 ， 有 极少部 分 的水在混凝 土硬化后形成孔隙 。 通常硅酸盐水泥水化的主 要产物有 C S H凝胶 、 氢氧化钙 、 钙矾石 ， 水化反应后还会 残 留少量的未水化水泥颗粒 。 砂石等集料在反应 中几乎不 发生变化 ， 但会被胶凝 材料包裹以形成具有力学特性 的混 凝土 。 各组分与水拌合后 ， 首先是熟料矿物与水作用 ， 生成 水化硅酸钙 、 水化铝酸钙 、 氢氧化钙等 。 氢氧化钙则成为矿 物掺合料的碱性激发剂 ， 它使掺合料玻璃体中的活性二氧 化硅 和氧化 铝进入溶液 ， 并与之形成 c s H凝胶 、 水化 铝 酸钙 。 大部分外加剂不参加水化 ， 而是吸附在水化产物表 面阁 。 由以上分析 可以看 出 ， 对 于未发生化学反应 的骨料 ， 收稿 日期 ：2 0 1 3 - 0 4 - 2 5 基金项 目：国家 自然科学基金( 5 1 2 0 8 0 1 3 ， 5 1 2 7 8 0 1 4 ) ； 北京市 自然科学基金( 8 1 0 0 0 0 1 ) 33 其 含量可 以通过 物理方法直接测 定 ， 对于其 他发生化 学 反应 的原始组分 ， 则需要通过化学 方法或 其他 间接方 法 测定 。 2 硬化混凝土 中 自由水含 量和水灰 比的测定 硬化混凝土 中 自由水的确定方法 目前 主要 有图像分 析法和烧失量法两种 ， 其 中图像分析法是主要的方法。 图像 分析法是利用图像分析技术确定 自由水孔 隙比例后 ， 基于 混凝土材料基本理论 ， 推断 自由水含量。 烧失量法是采用在 不 同温度下 的烧失量确定分离 粗集料后 的水泥砂浆粉 的 物理结合水量和化学结合水量 ， 根据化学结合水 的总量和 毛细孔体积来评估用水量。 2 1 荧光显微 图像 法 对于硬化混凝土原始水灰 比的测定 ， 1 9 9 9 年 的挪威标 准旧 描述 了使用荧光显微镜法分析 W C的方法 。 此方 法可 以通 过微观研究混凝土样本薄片来估 计硬化 混凝 土中的 水灰比。 样 品用包含有荧光粉的胶浸泡和干燥 ， 抛光后用岩 相显微镜 观察 ， 水泥石发射出来 的荧光强度与浸入 的胶体 数量 成正 比， 而浸入 的胶体数量与 毛细孑 L 率 和 W C比有 关 。 这个方法包 括两项浸渍技术 ： 用荧光环氧树脂进行 真空浸渍 与用荧 光液体置换来浸渍的技术 。 后者弥补了荧 光环氧树脂真空浸渍技术在低水灰 比时的不足。 但是荧光 液体置换浸渍技术不适用于水灰 比高于 0 5的硬化混凝土 测定。 这个方法适用于无论有无外加剂( 如增塑剂和引气剂 ) 的硅酸盐混凝土。 当粉煤灰 、 硅灰或矿渣存在时 ， 可以估计 相应 的水灰比。 但是没有办法估计 出聚合物水泥混凝土和 彩色混凝土的水灰 比。 2 2 背散射 电子 图像 法 2 0 0 4 年 S A HU S 等9 介绍了一种使用背散射电子图像 法( B E I ) 确定硬化混凝土 W C的技术方法 ， 对混凝土断面 进行 真空条件下树脂饱 和并抛光 。 浸入在干燥混凝土中的 树脂能够填充毛细孔 、 裂缝 和缺 陷。 树脂饱和 的孑 L 在 B E I 照片 中显示为黑色 ， 而其 他固体相 为亮 色。 通过 图像分析 程序， 设立一个合适的灰度门槛值 ， 可以定量的标定出混 凝土的毛细孑 L 率 ， 建立 已经知道的 W C样 品的标准化曲线 作为对照 ， 测定样 品的 W C值。 但是用于背散射 电子图像 分析的样 品制备较为困难 ， 王培铭等 提 出用于背散射 电 子 图像分析 的样品表面品质要求有 ： 平光度高 、 无人为裂 缝及划痕 、 树脂填充度高 、 无粒子脱落等 。 提高树脂填充度 是制备合格抛光样 品的关键技术 ， 树脂填充度低 的抛光 面 在磨抛过程中容易出现平光度低和粒子脱落等缺陷， 采用 真空法对样品进行树脂镶嵌并磨平抛光可以获得品质较 好地样品。 2 3 数字 图像 法 2 0 0 5年 Z H A NG S h u q i a n g等 1 1】 使 用彩色 照相机首 先 观察 昆 凝土切片的基础色调强度 ， 用图像分析软件处理照 片 ， 然后计算 随机提取 的样本基础色调强度值和标准差 ， 建立不同样本的基础色调值与设计试样 W C的关系作为 标准曲线 ， 最后用于评估其他待测混凝土的 W C 。 3 4 2 4 综合微观数 字 图像分析 法 在未知配合 比和水化程度 的前提下 ， Wo n g 等【 2 1 提 出 了评价硬化水泥砂浆初始水泥用量 、 用水量和水灰 比的方 法 、 该方法根据水化产物与反应水泥颗粒体积 比、 未水化 水泥 、 水化产物和毛细孔的体积分数来确定原始各组分参 数 。 其中水化产物与反应水泥的颗粒体积 比值受水泥组成 的影响很小 ， 一般大小为 2 1 2 2 。 其他因素可 以通过图像分 析技术直接测量得到， 不需要知道原始水泥用量和养护龄 期 。 具体测试过程为 ： 样品干燥并浸渍树脂后被研磨抛光 ， 在 B S E模式使用场发射 电子显微镜测量未反应 的水 泥 、 水化产物和毛细孔 。 从 B S E图像分割 出未水化水泥颗粒 、 水化产物和毛细孔 ， 使用文献 1 4 提 出的视觉技术测量他 们 的面积 比。 毛细孔 的分割方式采用 文献 1 5 提 出的“ 过 流” 方法进行 。 最后基于大量照片中不 同相 的面积分数 、 利 用公式计算 出水泥用量 、 自由水量 、 W C和水化程度 。 荧光显微镜法分析法 、 背散射扫描 电镜法 、 数字 图像 法的主要缺点是需要标准的参考样本用于 比较和标定 。 参 考样本需要有与被测试 混凝土相同的水泥集料类型 、 气体 含量 、 水化程度和 W C t 8 , 1 6 。 然而 ， 对与实 际混凝土来说 ， 所 有 的材料 、 养护历史和环境条件是很难 掌握的 ， 也不可能 制备出标准样品。 综合微观数字图像分析法不需要参考样 本 ， 其不足在于试验过于复杂 ， 而且研究对象是净浆样品 ， 是否适用与水泥砂浆和混凝 土需要进一步验证 。 2 5 烧失量法等其他确定混凝土水灰比的方法 非蒸发水的测量也可采用烧失量的方法进行 ， 样品在 1 0 5干燥至恒重除去所有 的蒸发水 ， 然后粉碎后加热到 1 0 5 0保温 3 h ， 1 0 5 1 0 5 0范围内样 品的质 量损失为 非蒸发水。 其他确定水灰比的方法包括： 硬化水泥砂浆的抗 滑摩擦能力 、 微观硬度 、 吸水率等刀 ， 但 由于其准确度较低 ， 并没有得到广泛采用 。 文献 7 ， 1 2 描述 了一种物理化学 的 方法 ， 该方法根据化学结合水的总量和毛细孑 L 体积来评估 用水量 ， 该方法不能用于 已经损伤 、 不密实、 有引气剂或劣 质骨料的混凝土。 而且该方法精度很低 ， W C的误差在 0 1 左右或者更大 ， 因此实际没有应用7 , 1 7 - 1 8 。 3 硬 化混凝土水泥 用量的确定方 法 目前硬化混凝土水泥用量的测定方法主要有化学 分 析方法和图像分析方法两类。 3 1 化 学分析 法 硬化混凝土 的主要 化学成 分可 以用 C a O、 A 1 2 0 ， 、 H 2 0 等表示的氧化物构成。 通过化学分析方法分析混凝土中 C a O、 S i O 的性质和含量， 进而换算出水泥含量 埘 。 3 1 1 水泥溶解法 文献 1 中描述水泥溶解法是利用水泥在某些有机物 如葡萄糖酸钠翻 、 马来酸 溶液 中的溶解性 ， 通过溶解前后 的不溶物 固体的质量之差来推定水泥用量 。 由于化学反应 的发生使 C a ( O H) 不断减少， 促使未水化的水泥颗粒也开 始发生水化反应而不断溶解 。 而砂石等集料 以及一些掺合 料几乎不发生水化 ， 也不与这些有机物发生反应 ， 因此可 认为溶解物质 的量 即混凝土中的水泥含量。 此方法具有操 作方法简单等优点 ， 但对于含有石膏 、 石灰石集料 的混凝 土误差较大 ， 因为这些物质也会在有机物溶液 中发生溶解。 3 1 2 C a O、 S i O 2 溶解法 文献 7 ， 9 ， 1 9 1 都是通过首先用盐酸溶解试样 ， 过 滤后 凝聚不溶解物 、 灼烧和称量的质量法测定可溶性 S i O ： 含量 ； C a O的测定则通过 E D T A容量法或其他合适 的分析方法 来测定 。 再通过公式换算后确定混凝土 中水泥用量 。 可溶 性 C a O和 S i O 分析法测定混凝土 中水泥用量结果的计算 方法是 ： C = C l x C d 1 0 0 ( 1 ) C = C z x 1 0 0 C 3 ( 2) 式 中： C 混凝土中单位水 泥用量 ， k g m3 ； c 水泥百分率 ， ； 混凝土的绝对于密度 ， k g m ； 混凝土样品中可溶 l生C a O和 S i O ： 的百分含量 ， ； C 水泥 中 C a O和 S i O 2 的百分含量 ， 。 化学分析法有一定的误差 ， 若混凝 土中的集料和矿物 掺合料 含较 多的 S i O 和 C a O会对试 验产 生较大的影 响 ， 使水泥含量 的测定产生偏 高的结果。 样 品中各组分的在酸 中的溶解性会对酸溶解过程( 如马来酸 ) 产生影响 ， 从 而对 测定结果产生偏差 ， 如水泥中的铝酸盐含量等。 3 2图像分析 法 依据水泥水化物 、 未水化颗粒与毛细孑 L 的图像显示特 征不 同 ， 通过数 字成像 技术和分析软件 ， 测量 出各种组分 的比例关 系在换算成水泥用量等_ 6 l 。 与前面介绍的图像分析 W C技术相似 ， 通过光学检验 器及 数字成像 系统 ， 根据 图像 的颜 色强度 来 区分 混凝土 的不 同组分 。 白晓云 、 吴双九 1 1 提 出荧 光显微镜 和扫描 电 镜是 目前应用 较多 的测 定混凝土 成分 的光 学显微技 术 。 两种 方法较 为相似 ， 其 原理是利 用完全水 化 的水 泥浆体 中存在 的毛细孔与水 灰 比存在一定的关系然后通过配备 的光 学检测仪器 及数字 成像系统 的 电子显微 镜 ， 根据颜 色 强度来 区分 混凝土 的不 同组分 。 这些检 测器对 物质原 子数 量的变化具 有很好 的灵敏度 ， 原子数 量少 的物质 比 原子数量多的物质图像呈现的颜色浅， 低水灰比的样品 在荧 光显微镜 中呈现 的绿色强度 比高水灰 比的大 ， 而在 扫 描电镜 中低水 灰 比样 品 的毛细 孔 的像 素面积小 ， 通过 与已知水泥用量 的混凝 土参照样 品作对 比 ， 可大 致获知 待测试 样的水灰 比【 。 文献 2 1 报道 了用硝 酸改性丹 宁酸 溶液 涂色混凝 土 的方法 ， 可 以容 易 区分集 料和浆 体 的色 差 ： 图像 的采集 可以使 用传统 的照相技术 、 数字照相技术 或 图像扫描技术 。 该研 究采用 了扫描仪进行 图像获取 ， 使 用了计算机程序C u a n t i C e m 进行图像处理 ， 水泥用量 的分析过程能够 自动进行。 图形分析法的优点是简单迅速 ， 检测 的样 品通常被切 成薄片即可测定 ， 较之化学方法省略了大量复杂的分 析步 骤 。 缺点是得到 的结果 比较粗略 ， 且样品的完整程度 、 均匀 性 、 碳 化和水泥浆体 的劣化程度会影响测定结果 。 4 硬化 混凝 土矿 物掺合料 的确定方法 文献 2 3 报道了测定硬化混凝土中矿渣含量的方法 ， 但 是需要预制净浆样品， 用 X R F 方法确定其中氧化物的化学组 分； 然后把从混凝土中剥离出来的砂浆磨细后进行分析 ， 采用 X R D分析或 H C 1 溶解法确定砂浆 中砂含量 ， 进而计算出水 泥净浆 中氧化物的含量 ， 最后确定矿渣与总胶凝材料的用量 比。 文献 2 4 1 提出从混凝土中剥离出来的砂浆在高温下煅烧， 用 X R D方法把结晶莫来石 的衍射峰与煅烧矿渣样 品对比， 该技术仅适用于高温下可以转化为莫来石的矿渣 ， 需要建立 每一种矿渣的标准 曲线。 矿渣含量也可以借助光学显微镜观 察切片后 的试样 ， 通过数点法计算矿渣颗粒数量 ， 但是必须 掌握矿渣颗粒尺寸分布。 文献 2 5 使用 了定量射线荧光分析 法、 数理统计方法来得到各组分 的数量 。 这种方法在英 国的 许多试验室中应用 。 文献 2 6 介绍 了应用化学分析方法评估 矿渣含量， 但这种方法适用于水泥净浆， 不能有砂或粗集料。 5 硬化混凝土 中集料的确定方法 5 1 粗 集料 用量的测定方法 5 1 1 机械筛分法 机械筛分法是一种广泛被接受 的方法 ， 骨料粒径描述 采用机械筛分试验方法 ， 通过骨料级配 曲线来描述 。 基于砂 浆与粗集料热膨胀率差异原理 ， 将混凝土破碎后成粒后在 3 0 0 - 4 0 0的温度范围内煅烧 ， 急冷后在球磨机 内粉末破 碎 ， 优化破碎时间并筛分 ， 得到粗集料并称量 。 5 1 2 数字图像分析法 数字图像 自动分析法( 简称 D I P ) E 3 ,2 7 - 2 8 是近年来蓬勃 发展 的一种测试硬化混凝土 中粗集料的方法 ， 它是通过从 混凝土二维切面上测量得到骨料的面积 、 个数和周长等信 息以推测骨料 的三维空间真实粒径分布的方法 。 文献 3 - 4 中 的数 字 图像 分析 试验采 用截 面面积 为 8 0 0 mmx 8 0 0 mm 的混凝土 ， 对其 切面进行抛光 ， 用数码相 机拍摄其表 面 的数字 图像 ， 在混凝 土表面任 选 3 7 5 m l l i x 3 7 5 m m 区域作为测量区域 ， 在数字图像 中用 6 0 0 x 6 0 0 像素 解析度表达 ， 利用 D I P程序进行 图像的分割与识别 ， 试验 结果 的精确性会受到不均匀光照 、 相邻 和相连骨料的识别 与分割、 灰度图像 阀值点的选择等因素的影响， 陆秀峰等 人问 提 出使用 Y & B算法和流域算法会得到较好 的分析结 果 。 试 验结果表 明数 字图像分析法 能取得令 人满意 的精 度 ， 对骨料级配估计 的误差在 5 以内。 与机械筛分法相 比， 数字 图像分析法具有 步骤简单 、 方法便捷等优点 ， 但是骨料形状 的复杂性决定了数字 图像 分析法 的缺点是其 只能是一种近似方法 ， 其骨料形状修正 系数和灰度图像阀值点的确定方法还需要进行更加深入 的研究。 机械筛分法对试验人员的试验技能和综合素质要 求较高 ， 否则也会引起较高的误差 。 5 2 细集料砂含 量的确 定原理与方法 5 2 1 机械筛分法 将混 凝土破碎后成粒后在 3 0 0 4 0 0的温度范 围内 煅烧 ， 急冷后在球磨机 内粉末破碎 ， 优化破碎时间并筛分 ， 得到细集料并称量 。 5 2 2 数字图像分析法 本方法与之前介绍用于测定 硬化混凝 土中粗集料的 数字图像 自动分析基本相同。 5 2 3 酸溶解法 优选 H C 1 、 马来酸或其他有机酸在内的溶解型酸溶液 ， 对粗集料分离筛选后的砂浆进行酸溶解 ， 残 留物绝大部分 是以S i O ： 为主要组分的石英砂， 计算出各级筛余中的石英 砂含量。 5 2 4 XR D法 分离筛选后的砂浆磨细成粉， 然后在其中混合 1 0 C a F 试剂作为 内标 ， 进行 X R D分析 ， 用 S i O 特征衍射峰 的强 度与 C a F ： 特征峰 的强度 比值 ， 定量判断集料 中的砂含量 。 机械筛分法测定细集料含量时 ， 破碎后的混凝土 中存 在粒径和细集料相似 的其他颗粒会使测定结果产生较大 的误差， 数字图像分析法由于其本身是近似方法也会产生 一 定范 围的误差 ， 对于酸溶解 法 ， 由于水泥颗粒 中含有的 S i O ： 也会使测定 的结果偏高 。 考虑到测定过程 的精确性和 简单易操作性 ， 在测定细集料时优先考虑 X R D法。 6 硬化 混凝 土外加 剂的确定 方法 谢慈义翻 介绍了应用薄膜色谱法对硬化混凝土中外加 剂进行定性检测的方法 ， 并对萘磺酸钠 甲醛缩合物 、 木钠 、 葡萄糖酸钠 、 酒石酸钠等几种常用外加剂做 了定性检测 。 其原理是基于吸附色层分离方法 ， 采用 比移值 R来表示样 品中各组分移动的位置 ， 当其几种待测组分在所选用的溶 剂体 系中的分配系数不相 同时 ， 它们 的 R值 必然不 同 ， 通 过与标准值的对 比判断外加剂 的种类 。 7 硬化混凝土 中含 气量的测定 随着引气剂的出现和广泛使用 ， 混凝土 中含气量 的测 定也显得越来越 重要。 魏恩 良， 马景峰 提 出混凝 土原材 料 中水泥品种及用量 、 粗细骨料及引气剂的掺量对硬化混 凝土的含气量都会产生影 响， 其中引气剂的掺量是影 响混 凝土含气量的主要因素。 目前硬化混凝土中含气量的测定 主要包括显微镜法和 自动测试法。 7 1 显微镜 法 梁天仁等人 D o 提 出用显微镜法2 9 作定量测定 ， 通 常 有 面积法 、 直线法和计点法 ， 这些方法的原理基 于各组分 的点数、 所截长度或面积与各自的体积成正比这一关系， 三法的通用公式可写成 ： A = A ( A 十 日 + C 十 ) x l 0 0 ( 3 ) B X = B ( A+ 曰 + c + ) x l 0 0 ( 4 ) 式 中： A 或 组分或 组分所占体积的百分 比； 或 日 4组分或 曰组分所 占的点数 、 面积或所截 测线的长度 ； A + 曰 + c + 各组分之和的总点数 、 总面积或 总测 线长度 。 36 其中直线法和计点法较为常用 ， 且直线法 比计点法精 度高， 可计算单位体积含孑 L 数和气孔的孑 L 径分布。 7 2 自动测试 法 文献 3 1 1 介绍 了 C o n c r e t e E x p e l s I n t e ma t i o n a l 公司研 发的 R a p i d A i r 型硬化混凝土气孔结构分析仪 ， 它 以人工显 微镜导线法为基础 ， 融合高倍摄像头 自动扫描系统与图像 分析软件二合一的全自动仪。 待测试样要通过仔细研磨抛 光并且制作成黑 白对 比充分的图像 ， 接着将试样 固定在一 个可在 、 l ， 、 z三个方向上移动的试样 台上 ， 上方是一个固 定的摄像头 ， 按 照设定好 的导线间距和长度 ， 自动移动试 样台 ， 摄像头 自动采集每个视域 的图像 ， 最后利用 专门的 图像处理软件 自动进行图像的二值化 ， 将每幅图像 的白色 部分视为气孔 ， 并 自动计算含气量 、 气泡间距系数 、 气泡 比 表面积等气孔结构参数。 日 本生产的 MI C 8 4 0 叭 与 R a p i d Ai r 测试原理相似。 两 种仪器的主要不同之处在于： 采用 MI C 一 8 4 0 0 1 时混凝土表面 无需涂黑 ， 只需采用一种荧光粉剂填孔 ， 分析前 MI C 8 4 0 0 1 还要设 置像素删除标准值 和圆形度值 ， 其可识别 的最d qL 径为 5 m， 比R a p i d A i r 稍大。 采用平板 扫描仪口 测试气孔结构 ， 对 试样采 取的预 处理步骤与 R a p i d A i r 一样 ， 两者的区别在于前者利用高分 辨率 的平板扫面议进行 图像扫描 ， 然后需要软件分析计算 气泡特征参数。 平板扫描仪较 R a p i d A i r 价格低廉 ， 但其扫描 镜 面与混凝土表面接触 ， 易受损伤。 文献 3 2 1 介绍 了一种利用 C T X射线扫描来获得 三维 的混凝土气孔结构参数 ， 分辨率可达到 1 0 m。 显微镜法测定混凝土气孔参数能取得很好的效果 ， 与 压汞仪结合可获得混凝土气孔的全面资料 ， 但是显微镜法 对样品的制备要求较高 ， 还需要专业人员的分析测试 ， 测试 时 间长而且检测仪器价格 昂贵 ； 自动测试方法 与显微方法 相 比耗 时约为前者 的十分之一 ， 价格相对低廉 ， 精度 、 准确 度 、 可重复性得到了较好地验证。 8结论 ( 1 ) 混凝 土材料原始组分决定 了混凝土材料 的结构与 性能 ， 测定硬化混凝土原始组分对于评价和预测混凝土材 料性能具有重要意义 。 硬化混凝土原始组分测定方法需要 进一步研究 。 ( 2 ) 混凝土材料组成复杂 ， 原始组分测定涉及多学科 、 多领域 。 目前测定方法都是针对个别组分 ， 各有优缺点 。 缺 少系统测定确定原始组分 的标准方法。 ( 3 ) 图像分析法， 包括微观图像分析和宏观图像分析 ， 具有简便、 快速的特点， 是目前硬化混凝土原始组分测定 的主要方法 参考文献： 1 徐晓云， 吴双九 硬化混凝土中水泥用量的测定方法概述 J 混 凝土 ， 2 0 0 9 ( 8 ) ： 1 0 3 1 0 6 2 谢慈义 硬化混凝土中外加剂的定性检测一薄膜色谱i A J 混凝 土 ， 1 9 9 3 ( 4 ) ： 4 8 5 0 【 3 陆秀峰， 刘西拉， 覃维祖 径分布山 岩石力学与工程学报 ， 2 0 0 5 ( 1 7 ) ： 3 1 0 7 3 1 1 2 4 陆秀峰 ， 刘西拉 ， 覃维祖 混凝土数字图像自动分析系统【 J J 四川 建筑科学研究 ， 2 0 0 7 ( 4 ) ： 6 9 7 3 5 1 J OL I C O EU R C， S I MA RD M C h e mi c a l a d mi x t u r e c e me n t i n t e r a c t i o n s ： p h e n o me n o l o g y a n d p h y s i c o - c h e mi c a l c o n c e p t s J J C e me n t a n d C o n c r e t e C o m p o s i t e s ， 1 9 9 8 ， 2 0 ( 2 ) ： 8 7 1 0 1 6 N o r d t e s t N T B u i l d 3 6 1 1 9 9 9， C o n c r e t e ， h a r d e n e d ： w a t e r c e me n t r a t i o S 7 】B S 1 8 8 1 ： p a r t 1 2 4 ： 1 9 8 8 ， t e s t i n g c o n c r e t e p a r t 1 - 2 4 m e t h o d s f o r a n a l y s i s o f h a r d e n e d c o n c r e t e S 8 】L E E R J ， S CH WOE B L E A J ， J I E Y U s e o f b a c k s c a t t e r e d e l e c t r o n i ma g e i n t e n s i t y s i g n als t o c a l c u l a t e t he wa t e r c e me n t r a t i o o f c o n c r e t e C I n： P r o c： 5 0 t h a n n u a l me e t i n g o f t h e e l e c t r o n mi c r o s c o p y o f a me r i c a S a n f r a n c i s c o p r e s s ， I n c ， 1 9 92 【 9 S AHU S ， B ADG ER S ， T HA UL O W N， e t a 1 D e t e r mi n a t i o n o f w a t e r c e me n t r a t i o o f h ard e n e d c o n c r e t e b y s c a n n i n g e l e c t r o n mi c r o s c o p y 叨 C e m e n t e C o n c r e t e C o m p o s i t e s ， 2 0 0 4 ( 2 6 ) ： 9 8 7 9 9 2 1 0 王培铭 ， 丰曙霞 ， 刘贤萍 用于背散射电子图像分析的水泥浆体 抛光样品制备 J 硅酸盐学报， 2 0 1 3 ， 4 1 ( 2 ) ： 2 1 1 - 2 1 7 【 1 1 Z H A N G S h u q i a n g ， Z H A N G M i n h o n g A p p l i c a t i o n o f p e t r o g r a p h y fo r d e t e r mi n i n g t h e q u a l i t y o f c o n c r e t e c u r e d i n t r o p i c a l e n v i r o n me n t J C e me n t C o n c r e t e C o mp o s i t e s ， 2 0 0 5 ( 3 5 ) ： 1 3 7 7 1 3 8 4 1 2 WO NG H S， B UE N F E L D N R De t e r mi n i n g t h e wa t e r c e me n t r a t i o， c e me n t c o n t e n t ， wa t e r c o n t e n t a n d d e gre e o f h y d r a t i o n o f h ard e n e d c e me n t p a s t e： Me t h o d de v e l o p me n t a n d v a l i d a t i o n o n p a s t e s a m p l e s J C e m e n t C o n c r e t e R e s e ar c h ， 2 0 0 9 ( 3 9 ) ： 9 5 7 9 6 5 【 1 3 S C RV EN ER K L B a c k s c a t t e r e d e l e c t r o n i ma g i n g o f c e me n t i t i o u s mi c r o s t r u c t u r e s ： u n d e r s t a n d i n g a n d q u a n t i fi c a t i o n J C e me n t C o n c r e t e C o m p o s i t e s ， 2 0 0 4 ， 2 6 ( 8 ) ： 9 3 5 9 4 5 1 4 U n d e r w o o d E E Q u a n t i t a t i v e s t e r e o l o g y ， a d d i s i o n w e s l e y R e a d i ng ， Ma s s a c hu s e t t s ， 1 9 7 0： 2 7 4 【 1 5 WONG H S ， HE AD M K， B UE NF E L D N R P o r e s e g me n t a t i o n o f c e me n t b a s e d ma t e r i a l s f r o m b a c k s c a t t e r e d e l e c t r o n i ma g e s J C e m e n t C o n c r e t e R e s e a r c h ， 2 0 0 6 ， 3 6 ( 6 ) ： 1 0 8 3 1 0 9 0 1 6 K HAN M S， e d i t o r Wa t e r c e me n t r a t i o a n d o t h e r d u r a b i l i t y p a r a m e t e r s t e c h n i q u e s o f d e t e r mi n a t i o n M AC I S P， 2 0 0 0： 1 9 1 f 1 7 | N EV I L L E A M Ho w c l o s e l y c a n we d e t e rm i n e t h e w a t e r c e me n t r a t i o o f h ar d e n e d c o n c r e t e J M a t e r S t r u c t 。 2 0 0 3 ( 3 6 ) ： 3 1 1 - 3 1 8 1 8 1 0HN D A S ， P OO L E A W， S MI T H I C o n c r e t e p e t r o g r a p h y M Amo l d a n d J o h n W i l e v S o n s ， L o n d