(中國水利水電第七工程局有限公司，成都，610213)

前言

隨著我國混凝土新工藝新技術(shù)不斷發(fā)展，在追求混凝土優(yōu)越的工作性能、力學(xué)性能和耐久性能的基礎(chǔ)上，人們對于混凝土的外觀質(zhì)量也提出了越來越高的要求，特別是一些大型重點(diǎn)工程。在施工過程中，受原材料、生產(chǎn)攪拌、運(yùn)輸、澆注、養(yǎng)護(hù)等各種因素影響，往往易出現(xiàn)氣泡、麻面、蜂窩、水紋、裂縫等外觀質(zhì)量缺陷，這些缺陷不僅會影響美觀，嚴(yán)重的會直接影響結(jié)構(gòu)物的耐久性。因此，如何有效控制混凝土外觀質(zhì)量成為行業(yè)關(guān)注的問題[1，2]。

本文通過圖像處理軟件對反應(yīng)混凝土表觀質(zhì)量的圖像進(jìn)行處理分析，從引氣劑、水灰比、成型模板和脫模劑[3-6]等方面探討了影響混凝土表觀質(zhì)量的影響因素，分析了影響原因，并在此基礎(chǔ)上提出了相應(yīng)的改善措施。

1 試驗(yàn)及研究

1.1 試驗(yàn)材料

(1)水泥：四川嘉華錦屏特種水泥有限責(zé)任公司生產(chǎn)的“隆冠”P·O42.5水泥；

(2)粉煤灰：貴州黔桂發(fā)電有限責(zé)任公司生產(chǎn)的“凌云”F類Ⅱ級級粉煤灰；

(3)細(xì)骨料：上鋪?zhàn)由笆蠄錾a(chǎn)的人工砂，砂子細(xì)度模數(shù)為F.M=2.70；

(4)粗骨料：上鋪?zhàn)由笆蠄錾a(chǎn)人工碎石，級配為5mm～20mm和20mm～40mm；

(5)減水劑：石家莊市長安育才建材有限公司GK-3000緩凝型高性能減水劑；

(6)引氣劑：石家莊市長安育才建材有限公司GK-9A引氣劑；

(7)其它材料：GK-M構(gòu)件表面優(yōu)化劑(石家莊市長安育才建材有限公司)；油性脫模劑；水性脫模劑；試模(塑料試模和鋼模)。

1.2 混凝土試驗(yàn)

按照GB/T 50080-2016《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》和GB/T 50081-2002《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行混凝土成型試驗(yàn)，拆模后，采用高清相機(jī)采集混凝土表觀狀態(tài)?；炷僚浜媳纫姳?。

表1 混凝土配合比

1.3 圖像處理

用高清相機(jī)拍照且保存為RAW格式，通過軟件Image-J進(jìn)行圖像處理。先將照片像素改為8bit，并設(shè)置標(biāo)尺。再對圖片進(jìn)行色差對比，用軟件中Threshold將表面氣泡都標(biāo)注出來。最后利用軟件自帶Particle Analyze對標(biāo)注氣泡進(jìn)行計(jì)算，得到氣泡面積占單位面積的面積百分比，以及氣泡直徑和分布情況[7]。

2 試驗(yàn)結(jié)果及討論

2.1 引氣劑對混凝土表觀質(zhì)量的影響

在保證混凝土工作性能，滿足施工要求的前提下，采用兩種減水劑進(jìn)行對比試驗(yàn)，其中一種含有引氣組分(引氣劑)，另一種不含引氣劑。所得結(jié)果如圖1和表2所示。

(上圖為摻有引氣劑，下圖為未摻引氣劑)

表2 引氣劑產(chǎn)生的表面氣泡統(tǒng)計(jì)

由圖1可知，在摻入含有引氣劑的減水劑后，硬化混凝土表面氣泡明顯增多，氣孔特別是小氣泡的數(shù)量明顯增多；通過圖像處理分析，得到的數(shù)據(jù)如表2所示，可以看出未摻引氣劑的硬化混凝土表面氣泡直徑和氣泡面積明顯要小很多，因此，在保證新拌混凝土和易性和施工性能的前提下，應(yīng)盡量控制引氣劑的用量，進(jìn)而控制混凝土含氣量，減少硬化混凝土表觀氣泡的產(chǎn)生。

2.2 水灰比的影響

混凝土配合比與混凝土表觀質(zhì)量有著非常緊密的聯(lián)系，特別是水灰比和礦物摻合料的種類和用量，在其他條件不變的情況下，通過改變水灰比，進(jìn)行混凝土試驗(yàn)，結(jié)果如圖2和表3所示。

(上圖：水灰比0.35，下圖：水灰比0.33)

表3 不同水灰比的混凝土表面氣泡統(tǒng)計(jì)

注：未統(tǒng)計(jì)周圍拆模痕跡，避免其對試驗(yàn)結(jié)果的影響

從圖2和表3可以看出，隨著水灰比的增加，硬化混凝土表面的氣泡也隨之增多，氣泡的平均直徑和氣泡面積都有一定的增加。主要原因可能是水灰比增大，用水量較多，導(dǎo)致混凝土攪拌的過程中，水泥水化消耗大部分水后，剩下自由水較多，形成很多水坑，增加了硬化后混凝土表面氣泡的產(chǎn)生機(jī)率。

2.3 混凝土模板對混凝土表觀質(zhì)量的影響

在相同試驗(yàn)條件下，分別采用塑料試模、鋼模進(jìn)行混凝土成型，觀察不同模板拆模后的硬化混凝土外觀質(zhì)量缺陷情況，結(jié)果如圖3所示。結(jié)果表明：相比表面較粗糙、使用次數(shù)較多的鋼模，采用表面非常光滑且使用次數(shù)少的塑料試模成型的混凝土表面缺陷更少，光潔度更好。工程中多采用鋼模，由于使用頻率較高，保護(hù)不當(dāng)，導(dǎo)致鋼模表面容易生銹及不光滑，混凝土表面與模板接觸不好，因此，在使用前應(yīng)對模板表面進(jìn)行處理，盡量使得模板光潔平整。

2.4 脫模劑對混凝土表觀質(zhì)量的影響

在混凝土配合比和其他試驗(yàn)條件相同的基礎(chǔ)上，分別在模板上使用油性脫模劑、水性脫模劑以及構(gòu)件表面優(yōu)化劑進(jìn)行對比試驗(yàn)，觀察硬化混凝土外觀質(zhì)量缺陷情況，結(jié)果如圖4所示。

(左圖為鋼模，右圖為塑料試模)

(左圖為油性脫模劑，中圖為水性脫模劑，右圖為構(gòu)件表面優(yōu)化劑)

從圖4可以看出，使用油性脫模劑的混凝土表面氣孔最多，表面光潔度較差，色澤比較暗淡；使用水性脫模劑的混凝土表面孔洞相對較少，光潔度較好；構(gòu)件表面優(yōu)化劑對混凝土表面質(zhì)量缺陷的改善效果最好。傳統(tǒng)油性脫模劑，其作用機(jī)理主要是潤滑和隔離作用，油類容易附著在混凝土表面，使混凝土表面被污染弄臟，造成表面色差現(xiàn)象，更嚴(yán)重的是，過多的油分還能與水泥中的堿發(fā)生皂化反應(yīng)，導(dǎo)致混凝土表面粉化，進(jìn)而降低混凝土的耐久性；同時(shí)，油性脫模劑由于其粘度較大，增大氣泡液相表面張力，氣泡難以破裂排出，造成表面氣孔較多。而水溶性脫模劑，其成分主要為水溶性高分子成膜物質(zhì)，噴涂在模板表面，幾十分鐘即形成透明薄膜，可以降低氣泡液相的表面張力，促進(jìn)氣泡排出，進(jìn)而減少表面氣泡的產(chǎn)生[3，4，6]。

3 結(jié)論

(1)混凝土在成型過程中，引氣、水灰比、脫模劑、模板是影響其外觀質(zhì)量的主要因素。通過對收集的表面缺陷照片進(jìn)行圖像處理，使用含有引氣組分(引氣劑)的減水劑，提高水灰比，都會不同程度增大混凝土表面的氣泡直徑和面積，因此，應(yīng)在滿足施工要求的情況下，控制引氣劑的用量和拌合用水量。

(2)施工時(shí)所用的模板以及脫模劑對混凝土表觀質(zhì)量缺陷影響也較為明顯，為了保證混凝土外觀質(zhì)量，應(yīng)使用表面光滑平整的混凝土模板，選擇適宜的水性脫模劑或者構(gòu)件表面優(yōu)化劑。