振搗時間對清水混凝土表觀質量的影響研究

張 攀 尤仁良 鄭 清

（科之杰新材料集團福建有限公司）

0 前言

隨著我國建筑產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與進步，對混凝土構件的要求不再局限于混凝土強度，對構件表觀質量也提出了更高的要求，近年來我國清水混凝土相關的研究與工程應用得到了快速的發(fā)展[1]。常見的清水混凝土構件的外觀缺陷是指構件外觀的“氣泡孔洞缺陷”[2]，下文簡稱“孔洞”。當前業(yè)內對混凝土構件外觀質量的評價方式大部分是以個人感官或通過人工數(shù)混凝土構件單位面積內“氣泡孔洞”數(shù)量為準，沒有具體可量化的評價方法，存在較大的主觀隨意性。

Photoshop 計算機圖像處理技術是一種以數(shù)字化的方式對圖像進行分析、識別和加工,使其更精準,直觀地展示信息[3]。本試驗通過Photoshop 圖像處理技術，對不同坍落度、不同振搗時間所制作的混凝土試件的表觀質量進行精準的分析，并形成了詳細的基礎數(shù)據(jù)，對今后清水混凝土工程的研究具有一定的參考價值。

1 原理及所需的設備及軟件

1.1 原理

當清水混凝土構件出現(xiàn)“氣泡孔洞”的質量缺陷時，在合適的光線角度下拍攝照片，此時“氣泡孔洞”的缺陷部位會呈現(xiàn)出陰影與周圍正常混凝土構件顏色產(chǎn)生極大的差異[4]。將圖片進行預處理剪裁掉混凝土構件以外的區(qū)域后導入Photoshop 軟件，調出軟件中的直方圖功能即可顯示整張圖片的像素值，記錄該值為T1，通過色彩范圍功能選擇取樣顏色“陰影”，此時直方圖上即可顯示陰影區(qū)域的像素值，記錄該值為T2，計算公式T2/T1×100%=孔洞缺陷區(qū)域占比。

1.2 所需設備及軟件

所需的設備及軟件有：拍攝設備（本文所用設備為iPhone11Promax）、自制攝影棚、電腦、Photoshop12.0.1×32 版。

2 試驗原材料及試驗設計

2.1 試驗原材料

⑴水泥：華潤牌P.O42.5R 普通硅酸鹽水泥，水泥性能指標見表1；

表1 水泥性能指標

⑵細骨料：河砂，細度模數(shù)為2.8，表觀密度為2670kg/m3，含泥量0.3%，各項指標均符合GB/T 14684－2011《建設用砂》標準要求；

⑶粗骨料：采用5～25mm連續(xù)級配碎石，表觀密度為2650kg/m3，含泥量0.5%，各項指標均符合GB/T 14685－2011《建設用卵石、碎石》標準要求；

⑷礦渣粉：S95 級礦渣粉，比表面積為420m2/kg，8d活性指數(shù)為98%，各項指標符合GB/T 18046－2017《用于水泥、砂漿和混凝土中的粒化高爐礦渣粉》標準要求；

⑸拌合用水：滿足JGJ 63－2006《混凝土用水標準》要求；

⑹減水劑：科之杰Point-QS 清水混凝土專用高效減水劑，符合GB 8076－2008《混凝土外加劑》標準要求。

2.2 試驗設計

為保證混凝土的和易性減少試驗誤差，試驗采用漿體量更為豐富的C45 配合比[5]，試驗設計如下：

⑴配合比：采用C45 配合比，試驗所使用的骨料均是飽和面干狀態(tài)，配合比見表2；

表2 試驗配合比 （kg/m3)

⑵拌合物性能測試：通過固定用水量不變，調節(jié)減水劑摻量，分別配制出坍落度為（100±20）mm、（140±20）mm、（180±20）mm、（220±20）mm 的混凝土拌合物，并根據(jù)GB/T 50080－2016《混凝土拌合物性能試驗方法標準》進行混凝土試配試驗，測試坍落度后裝入試模成型；

⑶試件制作：混凝土拌合物裝入150mm×150mm×150mm 的鋼制試模后，分別振搗10s、20s、30s、40s、50s后制作試塊，試驗室養(yǎng)護24h 后脫模；

⑷外觀質量分析：試件脫模后按本文1.1 分析方法進行分析。

3 試驗分析

3.1 拌合物性能

混凝土拌合物實測性能見表3。

表3 拌合物性能

從表3 的數(shù)據(jù)中可知：隨著減水劑摻量的增加，混凝土坍落度隨之增加，實測坍落度均在試驗設計的控制范圍內；當坍落度≤200mm 時混凝土和易性較好；當坍落度達到230mm 時混凝土和易性差，出現(xiàn)了泌水現(xiàn)象。

3.2 試件表觀質量分析

3.2.1 試件外觀圖片

對所成型的試件養(yǎng)護24h 后脫模，并拍攝試件的4個側面整理形成了試件外觀圖片，通過感官進行分析，（100±20）mm 坍落度試件外觀見圖1、（140±20）mm 坍落度試件外觀見圖2、（180±20）mm 坍落度試件外觀見圖3、（220±20）mm 坍落度試件外觀見圖4。

圖1 坍落度（100±20）mm 試件外觀

圖2 坍落度(140±20)mm 試件外觀

圖3 坍落度(180±20)mm 試件外觀

圖4 坍落度(220±20)mm 試件外觀

根據(jù)圖1 至圖4 的試件表觀圖片分析得出以下結論：

⑴隨著坍落度的增加，相同振搗時間下，試件表觀大孔洞逐步減少，但小孔洞逐步增多，這是由于坍落度較小時料流動性差振搗時間不足時混凝土料未完全密實因此形成了大的孔洞[6]，而當坍落度較大時振搗時間過長造成混凝土離析則易形成較小的孔洞[7]。

⑵坍落度在（100±20）mm 至（140±20）mm 之間時，隨著振搗時間的增加，試件表觀孔洞逐步減少，這主要是由于振搗充分混凝土密實性增加，混凝土外觀大孔洞逐步減少。

⑶坍落度在（180±20）mm 至（220±20）mm 之間時，隨著振搗時間增加，試件表觀孔洞逐步增加，當坍落度過大時混凝土表面張力小不宜過振。

⑷綜合來看，混凝土坍落度為（100±20）mm、振動時間50s 時，試件表觀質量最好。

3.2.2 試件外觀圖片Photoshop 分析

將所拍攝的混凝土試件外觀圖片逐一導入Photoshop 分析并統(tǒng)計，分析統(tǒng)計結果見圖5。

根據(jù)圖5 所統(tǒng)計分析的數(shù)據(jù)得出結論如下：

圖5 混凝土試件孔洞占比分析圖

⑴混凝土坍落度（100±20）mm 時，最低孔洞像素占比為0.13%，振搗時間50s；混凝土坍落度（140±20）mm時，最低孔洞像素占比為0.23%，振搗時間50s；混凝土坍落度（180±20）mm 時，最低孔洞像素占比為0.25%，振搗時間10s；混凝土坍落度（220±20）mm 時，最低孔洞像素占比為0.80%，振搗時間10s。

⑵混凝土坍落度（100±20）mm 至（140±20）mm 時，孔洞像素占比隨振搗時間的增加而減少，兩種坍落度范圍均是振搗50s 時孔洞像素占比最低，分別為0.13%、0.23%。

⑶混凝土坍落度（180±20）mm 至（220±20）mm 時，孔洞像素占比隨振搗時間的增加而增加，兩種坍落度范圍均是振搗10s 時孔洞像素占比最低，分別為0.25%、0.80%。

4 結語

通過感官評價與Photosho 圖像處理技術兩種試件外觀質量分析方法，得出結論如下：

⑴無論是感官評價還是利用Photosho 圖像處理技術評價試件外觀質量，所得出的結論是一致的，但Photosho 圖像處理技術提供了可量化的數(shù)據(jù)，對于評價結果的準確性更高，有利于更精細的試驗分析。

⑵試驗結果表明，坍落度為（100±20）mm、振搗時間50s 時，混凝土試件的表觀質量最佳，孔洞像素占比僅為0.13%。考慮到實際施工的坍落度要求，建議進行清水混凝土施工時，采用自卸施工，坍落度控制在（100±20）mm、振搗時間50s 為宜，采用泵送施工，坍落度控制在（180±20）mm、振搗時間10s 為宜。

⑶通過試驗證明，利用Photosho 圖像處理技術分析試件表觀質量是可行的。但本試驗所分析的試件較小，僅為150mm×150mm×150mm，如何利用該方法對清水混凝土實體工程結構進行分析，將是未來的研究方向。