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混凝土是在土木工程中使用最广泛且消耗量最大的建筑材料。水泥作为核心胶凝组份是硬化混凝土强度的主要来源,且影响混凝土几乎所有的物理力学性能。水灰比、砂石集料的品质与原始掺量也是混凝土配合比的重要参数,常需要在混凝土硬化后检查其原始的水灰比、集料的品种、级配和掺量等。 综上所述,混凝土原始组份对于硬化混凝土后期的性能影响是十分显著的。然而,一旦混凝土凝结后,再次评价其原始组份十分困难。发生质量问题后势必会牵涉原材料的供应企业、生产企业和施工单位等各方面,对事故原因的分析以及责任的认定非常复杂。因此,测定硬化混凝土的原始组份的关键参数在工程事故的分析、配合比检查、混凝土的质量及耐久性的诊断方面具有重要的意义。本文依托“国家自然科学基金项[51278014]”,对不同配合比且不同龄期的硬化混凝土进行原始水灰比、水泥用量和粗细集料用量的测定方法研究,具体研究内容和成果如下: (1)测定硬化混凝土的原始水灰比(W/C)的研究是在已知试件原始水灰比的条件下应用了扫描电镜背散射模式(BEI)法和热重分析法。扫描电镜背散射模式(BEI)法是利用扫描电镜的背散射模式获取混凝土切面的照片后用图像处理软件计算其毛细孔率,首先对不同龄期的硬化混凝土的水灰比和毛细孔率进行函数拟合,然后考虑龄期的影响,对水灰比、龄期和毛细孔率三者进行函数拟合,最后对试验结果进行检验;热重分析法则是利用水泥水化产物在400~600℃温度范围内的质量损失求出试样中的氢氧化钙的质量分数,将水灰比、氢氧化钙的质量分数和龄期的关系拟合成函数,同时对试验结果进行检验,试验研究表明扫描电镜(BEI)背散射法制样要求高,但结果更加精确,更适合运用于工程实际; (2)关于测定硬化混凝土的水泥用量,分别采用了CaO法、SiO2法、XRD法和热重法,其中CaO法、SiO2法对试验操作水平的要求较高,XRD法对样品的制样要求较高,试验结果分析表明四种测定方法的结果精确程度依次为:CaO法>SiO2法>XRD>热重法。 (3)在测定硬化混凝土的粗细集料含量方面,采用了物理分离法和图像分析法,物理分离法是指对样品破碎、高温灼烧、急冷、球磨分离后进行筛分析和酸溶解试验;图像分析法是指获取混凝土表面的照片后用图形处理软件分析粗细集料的面积占有率,经大量的数据统计后以粗细集料在二维平面内的面积比代替粗细集料在三维空间的体积率,再结合粗细集料的密度计算出硬化混凝土中粗细集料的原始用量。试验结果表明物理分离法不仅试验方法简单,试验结果准确性也更高,而图像分析法由于图像处理软件智能化不够,若需要较准确结果必须人工识别粗细集料和水泥浆体,比较费时费力。