黃亞梅　王立華　陳錫容

摘要：長(zhǎng)期以來，混凝土骨料表面構(gòu)造的研究一直停留在定性描述的水平，難以定量表征和研究。本文提出了表征骨料表面構(gòu)造的5個(gè)指標(biāo)：凹凸度、凹凸比、全周凹凸度、全周凹凸比和凹周比。測(cè)試了灰?guī)r碎石、破碎卵石和卵石的表面構(gòu)造，研究了具有等腰三角形斷面凹槽的圓柱體骨料一漿體的界面應(yīng)力，發(fā)現(xiàn)骨料凹周比和全周凹凸比越大，骨料對(duì)混凝土強(qiáng)度的貢獻(xiàn)越大，對(duì)提高混凝土強(qiáng)度越有利，這一結(jié)論得到了混凝土性能試驗(yàn)的驗(yàn)證。

關(guān)鍵詞：混凝土粗骨料；表面構(gòu)造；混凝土性能；數(shù)字圖形處理技術(shù)

粗細(xì)骨料是混凝土各組分中用量最大的材料，對(duì)混凝土的力學(xué)性能、變形性能、耐久性、熱學(xué)性能和經(jīng)濟(jì)性都具有重要的影響，但對(duì)其性能的研究和掌握是混凝土研究中最薄弱的環(huán)節(jié)。長(zhǎng)期以來有關(guān)骨料問題的研究，一直停留在含糊、定性描述的水平。

眾所周知，卵石本身的強(qiáng)度和壓碎指標(biāo)并不比碎石低，但是碎石混凝土的強(qiáng)度高于卵石混凝土，這是為什么？長(zhǎng)期以來的解釋是，碎石表面粗糙，有利于骨料與水泥凈漿的界面黏結(jié)，從而提高混凝土的強(qiáng)度，這是非常籠統(tǒng)的。表面構(gòu)造指的是顆粒表面拋光或毛面、平滑或粗糙的差異。通常只簡(jiǎn)單采用定性術(shù)語描述表面構(gòu)造分級(jí)，如粗糙、光滑或十分光滑等。骨料表面粗糙程度如何定義、如何測(cè)量、如何增強(qiáng)混凝土的強(qiáng)度等，這些問題長(zhǎng)期以來并沒有得到解決。

在細(xì)觀結(jié)構(gòu)中混凝土一般被認(rèn)為是集料、水泥石、界面過渡區(qū)組成的非均質(zhì)體，其中混凝土界面過渡區(qū)是指在集料表面與漿體之間形成的厚度在25-100um之間的不均勻體，是混凝土中的薄弱區(qū)，具有松散、多孔、晶體粗大等特點(diǎn)，對(duì)混凝土的宏觀力學(xué)性能具有顯著影響?；炷疗茐臅r(shí)，普遍是從骨料與漿體的薄弱界面區(qū)開始的，因此改善骨料-漿體的界面，可以顯著提高混凝土的強(qiáng)度、改善混凝土的性能。骨料的表面構(gòu)造是骨料一漿體界面的主要影響因素，對(duì)混凝土的力學(xué)性能、變形性能和耐久性都有重要的影響。眾多研究人員采取各種可能的技術(shù)措施以改善骨料一砂漿的薄弱界面，提高混凝土的宏觀性能，但是對(duì)骨料表面本身的構(gòu)造卻研究甚少，原因是骨料的表面構(gòu)造難以準(zhǔn)確定義和測(cè)量。因此，長(zhǎng)期以來，只能用“粗糙”“光滑”等詞語進(jìn)行模糊、定性的描述。

本文基于數(shù)字圖形處理（Digital Image Processing，DIP）技術(shù)，對(duì)骨料表面構(gòu)造進(jìn)行研究，提出了凹凸度、凹凸比、全周凹凸度、全周凹凸比和凹周比5個(gè)參數(shù)，對(duì)灰?guī)r碎石和卵石的表面構(gòu)造進(jìn)行測(cè)試，并通過混凝土性能試驗(yàn)驗(yàn)證粗骨料表面構(gòu)造對(duì)其力學(xué)性能的影響規(guī)律。