一種測定硬化混凝土原始水灰比的方法
【專利摘要】一種測定硬化混凝土原始水灰比的方法屬于建筑材料檢測領(lǐng)域。目前測定硬化混凝土原始水灰比沒有一套系統(tǒng)的方法，常用的理論方法存在難度大、誤差大，可操作性較低等缺點。本發(fā)明提出了用掃描電鏡的背散射模式獲取硬化混凝土表面的圖像并經(jīng)過圖像軟件處理后可以測定出硬化混凝土的原始水灰比，特點是試驗方法簡便，結(jié)果誤差小。本測試方法的使用，對于硬化混凝土原始水灰比的測定方法的推廣和使用，特別是在建筑檢測領(lǐng)域具有重要意義。
【專利說明】一種測定硬化混凝土原始水灰比的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于建筑材料檢測領(lǐng)域。具體說是一種檢測硬化混凝土原始水灰比的方法，該方法原理科學、測試簡單方便，結(jié)果能較準確地測定硬化混凝土的原始水灰比。
【背景技術(shù)】
[0002]混凝土的水灰比是決定混凝土強度的首要因素，直接影響混凝土的各項性能和經(jīng)濟效果，水灰比過大時，會產(chǎn)生較為稀釋的水泥漿，造成漿體與粗細骨料的粘結(jié)力下降，嚴重降低混凝土的強度；水灰比過小時，會造成混凝土和易性差，不利于制作時的密實和振搗，也會降低混凝土的強度，并且由于水泥含量較多，混凝土后期會發(fā)生較大的收縮變形，對耐久性造成不利影響。因此水灰比為混凝土配合比的一個重要環(huán)節(jié)。
[0003]然而，目前國內(nèi)僅有新拌混凝土的原始水灰比可以測定方法較為成熟，而硬化混凝土原始水灰比測定方法的領(lǐng)域還處于空白，這造成了各種可能關(guān)于混凝土原始水灰比而發(fā)生的事故責任的劃分不清，事故無法得到合理的處理等問題，因此質(zhì)檢部門和各檢測單位也急需一套關(guān)于硬化混凝土原始水灰比的方法得到推廣和普及。因此發(fā)明一種混凝土的原始水灰比的測定方法，有利于解決工程中的實際問題以及混凝土的原始水灰比測定方法的推廣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于:真空環(huán)境下對硬化混凝土斷面進行環(huán)氧樹脂浸潰飽和并拋光，干燥后通過掃描電鏡的背散射模式獲取斷面圖像，利用圖像處理軟件進行分析后測得出硬化混凝土的原始水灰比。具體技術(shù)方案是:
[0005]一種測定硬化混凝土原始水灰比的方法，其特征在于，步驟如下:
[0006](I)對經(jīng)砂紙打磨后的小于或者等于I X I X Icm混凝土立方體斷面在真空條件下放入環(huán)氧樹脂中浸泡24h，此時毛細孔已完全被環(huán)氧樹脂完全填充，經(jīng)干燥并拋光后，樹脂飽和的孔隙在掃描電鏡的背散射模式下的照片中顯示為黑色，而其他固體相為亮色；通過圖像分析程序，在1000X倍率下，設(shè)立灰度門檻值為50，定量標定出混凝土的毛細孔率；建立齡期為3d-90d和水灰比為0.3-0.6的硬化混凝土的水灰比與毛細孔率的函數(shù)關(guān)系和函數(shù)曲線；
[0007](2)將未知的硬化混凝土在經(jīng)打磨、真空條件下在環(huán)氧樹脂中浸泡24h，經(jīng)干燥并拋光后，使用掃描電鏡的背散射模式取得表面照片，在設(shè)定同(I)中的灰度門檻值和1000X倍率下后用圖像處理軟件下獲取其表面的毛細孔率；
[0008](3)將得到的未知水灰比的硬化混凝土表面的毛細孔率代入已經(jīng)建立的函數(shù)關(guān)系式中，即可求得未知混凝土的原始水灰比。
[0009]進一步，將混凝土立方體依次在細度為200、400、600、800和1200的砂紙上進行打磨。
[0010]1.測試設(shè)備[0011]測定過程中使用的設(shè)備和材料為:砂紙、自動磨拋機、掃描電鏡和電子計算機。
[0012]2.測定原理:
[0013](I)對經(jīng)砂紙打磨后的混凝土小立方體斷面在真空條件下放入環(huán)氧樹脂中浸泡24h，此時混凝土斷面的毛細孔、裂縫和缺陷已完全被環(huán)氧樹脂完全填充。樹脂飽和的孔在掃描電鏡的背散射模式下的照片中顯示為黑色，而其他固體相為亮色。通過圖像分析程序，設(shè)立一個合適的灰度門檻值，可以定量標定出混凝土的毛細孔率。水灰比大的的混凝土試塊，其背散射照片經(jīng)圖像處理軟件獲取的毛細孔率也大，反之亦然。建立齡期為3d、7d、28d和90d和水灰比為0.3,0.35,0.4,0.45,0.5,0.55和0.6的硬化混凝土其水灰比與毛細孔率的函數(shù)關(guān)系和函數(shù)曲線，水灰比和圖片的毛細孔率近似成一次函數(shù)關(guān)系。
[0014](2)將未知的硬化混凝土在經(jīng)打磨、在真空條件下浸泡于環(huán)氧樹脂中24h后取出，此時環(huán)氧樹脂已經(jīng)完全浸入混凝土表面的毛細孔，待干燥后拋光，使用掃描電鏡的背散射模式獲取表面照片，在設(shè)定同(I)中的灰度門檻值和參數(shù)后用圖像處理軟件下獲取其表面的毛細孔率。
[0015](3)將得到的未知水灰比的硬化混凝土表面的毛細孔率代入已經(jīng)建立的函數(shù)關(guān)系式中，即可求得未知混凝土的原始水灰比:實際齡期小于3d的混凝土其毛細孔率應(yīng)代入已建立的3d的函數(shù)關(guān)系式:由于90d的混凝土可視為已完全水化，實際齡期大于90d混凝土其毛細孔率可代入90d的函數(shù)關(guān)系式；實際齡期在3d和90d之間的混凝土其毛細孔率應(yīng)代入其實際齡期相鄰的兩個函數(shù)關(guān)系式分別求出水灰比，再進行線性插入求解。
[0016]3.具體測試步驟如下:
[0017]3.1建立已知水灰比試塊的水灰比和毛細孔率之間的函數(shù)關(guān)系和曲線:
[0018]配置出已知水灰比范圍的硬化混凝土，水灰比的范圍是0.3?0.6，可取0.3、
0.35,0.4,0.45,0.5,0.55 和 0.6 ;齡期選擇在 3d ?90d，可分別取 3d、7d、28d 和 90d。
[0019](I)用混凝土切割機將制備好的混凝土試塊切成1X1X1 (cm)的立方體，將混凝土立方體用無水酒精清洗干凈，將試塊依次在細度為200、400、600、800和1200的砂紙上進行平磨；
[0020](2)在實驗室真空環(huán)境下對試塊進行環(huán)氧樹脂浸泡24h，采用自動磨拋機對樹脂飽和后的樣品進行磨平拋光，拋光細度依次為9、3、0.25μπι;
[0021](3)將用酒精清洗干凈并干燥后的混凝土試塊安裝于掃描電鏡中，設(shè)置背散射模式，采用1000Χ倍率，在不同的測試點分別采集圖片；
[0022](4)用Image-pro plus version 6.0軟件處理得到的圖片，設(shè)定灰度值為50,在標準亮度和對比度下獲取圖片中的毛細孔率；
[0023](5)利用已知的水灰比及其對應(yīng)的毛細孔率作出水灰比與毛細孔率的關(guān)系曲線和函數(shù)關(guān)系式。
[0024]3.2利用已建立的水灰比和毛細孔率的標準函數(shù)關(guān)系，分析未知硬化混凝土的原始水灰比:
[0025]將未知水灰比的混凝土經(jīng)過3.1中(I)- (4)步驟的處理，將得到的未知混凝土的毛細孔率，代入(5)中的函數(shù)解析式，即可求出待測混凝土的原始水灰比。
[0026]本發(fā)明一種混凝土的原始水灰比的測定方法，有利于解決工程中的實際問題以及混凝土的原始水灰比測定方法的推廣?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0027]圖1:硬化混凝土的水灰比與毛細孔率的函數(shù)曲線
[0028]橫坐標X為水灰比值，y為照片中混凝土截面的毛細孔率，％。
【具體實施方式】
[0029]例1:測定一因承載力不足而破壞的柱混凝土原始水灰比:
[0030](I)用切割機將已知水灰比為0.3,0.35,0.4,0.45,0.5,0.55和0.6的混凝土試塊按齡期分別為3d、7d、28d和90d分批次切成1X1X1 (cm)的小塊；
[0031](2)將混凝土小立方體用無水酒精清洗干凈，并依次在細度為200、400、600、800和1200的砂紙上進行平磨；
[0032](3)在實驗室真空環(huán)境下對試塊進行環(huán)氧樹脂浸泡24h ；
[0033](4)采用自動磨拋機對樣品進行磨平拋光，拋光細度依次為9、3、0.25 μ m ;
[0034](5)將用酒精清理干凈并干燥后的混凝土試塊安裝于掃描電鏡，設(shè)置背散射模式，采用1000X倍率，在不同的測試點分別采集圖片；
[0035](6 )用圖像處理軟件處理得到的圖片，設(shè)定灰度值為50，在標準亮度和對比度下測定圖片中的毛細孔率。
[0036](7)利用已知的水灰比及其對應(yīng)的毛細孔率作出水灰比與毛細孔率的關(guān)系曲線和函數(shù)關(guān)系式。如圖1所示:
[0037]3d的混凝土試塊其水灰比與毛細孔率的函數(shù)關(guān)系式為:y=99.36x — 28.03，R2=0.9472
[0038]7d的混凝土試塊其水灰比與毛細孔率的函數(shù)曲線如下:y=99.47x — 27.89，R2=0.9736
[0039]28d的混凝土試塊其水灰比與毛細孔率的函數(shù)關(guān)系式為:y=99.53x — 27.83，R2=0.9548
[0040]90d的混凝土試塊其水灰比與毛細孔率的函數(shù)關(guān)系式為:y=99.68x — 27.76，R2=0.9931
[0041](8)將待測定水灰比的混凝土經(jīng)過步驟(I)- (6)的處理，掃描電鏡下圖片的毛細孔率為32.05,資料顯示該柱混凝土齡期已超過三個月，而超過三個月的混凝土可視作完全水化，其切片表面毛細孔率可視作不再改變，故將毛細孔率數(shù)值代入90d的硬化混凝土水灰比與毛細孔率函數(shù)關(guān)系式，可解得該柱混凝土的原始水灰比為0.6.[0042]例2:測定一 28d且已知水灰比分別為0.3,0.4,0.5和0.6的硬化混凝土的水灰t匕，以檢驗本方法的精確性:
[0043](I)- (7)均和例 I 步驟(I)- (7)相同；
[0044](8)分別將已知水灰比為0.3,0.4,0.5和0.6的硬化混凝土經(jīng)過步驟(I) _ (6)的處理，掃描電鏡下圖片的毛細孔率分別為2.134,12.36,23.41,32.92，分別代人28的硬化混凝土水灰比與毛細孔率函數(shù)關(guān)系式，即利用本方法得到的水灰比分別為0.301,0.404、
0.515,0.610，經(jīng)已知的水灰比比較后知本方法的誤差較小。
[0045]例3:測定一齡期為3d的硬化混凝土構(gòu)件其原始水灰比:[0046](I)- (7)均和例 I 步驟(I)- (7)相同；
[0047](8)將待測定水灰比的混凝土經(jīng)過步驟(I)- (6)的處理，掃描電鏡下圖片的毛細孔率為0，故視作該混凝土原始水灰比為0.3.[0048]例4:測定一齡期為28d梁的混凝土的原始水灰比:
[0049](I)- (7)均和例 I 步驟(I)- (7)相同；
[0050](8)將待測定水灰比的混凝土經(jīng)過步驟(I)- (6)的處理，掃描電鏡下圖片的毛細孔率為16.57，代入28d的硬化混凝土水灰比與毛細孔率函數(shù)關(guān)系式，可解得該梁混凝土的原始水灰比為0.446.[0051]例5:測定一齡期為15d的梁的混凝土的原始水灰比:
[0052](I)- (7)均和例 I 步驟(I)- (7)相同；
[0053](8)將待測定水灰比的混凝土經(jīng)過步驟(I)- (6)的處理，掃描電鏡下圖片的毛細孔率為12.64，分別代入7d和28d的硬化混凝土水灰比與毛細孔率函數(shù)關(guān)系式，可解得該梁混凝土的原始水灰比在7d和28d的函數(shù)關(guān)系式下的水灰比分別為0.4075和0.4066，在7d和28d之間進行線性插值后得15d的混凝土其水灰比為0.4072。
【權(quán)利要求】
1.一種測定硬化混凝土原始水灰比的方法，其特征在于，步驟如下: (1)對經(jīng)砂紙打磨后的小于或者等于IX I X Icm混凝土立方體斷面在真空條件下放入環(huán)氧樹脂中浸泡24h，此時毛細孔已完全被環(huán)氧樹脂完全填充，經(jīng)干燥并拋光后，樹脂飽和的孔隙在掃描電鏡的背散射模式下的照片中顯示為黑色，而其他固體相為亮色；通過圖像分析程序，在IOOOX倍率下，設(shè)立灰度門檻值為50，定量標定出混凝土的毛細孔率；建立齡期為3d-90d和水灰比為0.3-0.6的硬化混凝土的水灰比與毛細孔率的函數(shù)關(guān)系和函數(shù)曲線.(2)將未知的硬化混凝土在經(jīng)打磨、真空條件下在環(huán)氧樹脂中浸泡24h，經(jīng)干燥并拋光后，使用掃描電鏡的背散射模式取得表面照片，在設(shè)定同(I)中的灰度門檻值和1000X倍率下后用圖像處理軟件下獲取其表面的毛細孔率； (3)將得到的未知水灰比的硬化混凝土表面的毛細孔率代入已經(jīng)建立的函數(shù)關(guān)系式中，即可求得未知混凝土的原始水灰比。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測定硬化混凝土原始水灰比的方法，其特征在于: 將混凝土立方體依次在細度為200、400、600、800和1200的砂紙上進行打磨。
【文檔編號】G01N1/28GK103543169SQ201310486138
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年10月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月16日
【發(fā)明者】李悅, 童歡, 楊進波, 董萬國 申請人:北京工業(yè)大學