0 引 言

目前，我国服役桥梁大部分处于运营养护期，桥梁在修补与加固过程中不可避免的受到外界环境干扰，研究显示，行车荷载引起的桥梁振动对修补混凝土性能造成了影响[1-5]，然而现有研究大部分都是基于宏观力学试验，探索振动对混凝土力学性能的影响程度，而振动对混凝土内部结构的变化情况以及性能变化机理却少有研究。蒋正武等[5-6]通过离析程度试验分析了振动对混凝土骨料颗粒分布的影响，此外，他利用X射线衍射仪来分析振动后混凝土晶体结构与矿物成分的变化。张悦然等[7]利用超声波检测振动后混凝土不同龄期波速的变化来反映混凝土结构的变化。以上研究从侧面和微观上反映了混凝土性能变化的原因，作为混凝土中重要组成部分，孔结构对混凝土力学性能与耐久性影响显著，但对于振动后混凝土性能变化的研究尚未有相关报道。

传统测试和表征孔结构特征的方法(如渗透法、压汞法等)在测定微观孔方面有良好适应性，但对于混凝土中部分宏观孔却不是很合适，因为采用这些方法测定的最大孔径通常比较小，而且大部分也只能检测贯通孔[8]，但混凝土中存在孔径为1～2 mm的非连通孔，且对混凝土宏观性能具有重要影响。图像分析技术近年来在水泥混凝土材料已有相当多的研究，能较好的反映出混凝土结构的细观结构特性。张雄等[9]通过Image Pro Plus软件对混凝土孔结构与宏观性能之间的关联性进行了研究，取得了良好的效果。彭军芝[8]基于MATLAB图像分析法对蒸压加气混凝土的孔结构进行初步的量化表征，但限于所采用数码相机的分辨率，该方法只适合表征蒸压加气混凝土中的宏观孔。陈贤瑞等[10]通过图像分析技术对泡沫地质聚合物宏观孔结构进行了研究，结果表明利用图像分析方法表征宏观孔结构的参数具有良好的适用性。笔者采用图像分析方法对混凝土振动与未受振动两种情况下混凝土孔结构参数进行对比，同时建立孔结构参数与混凝土强度相关性，并根据试验结果对混凝土受振后性能变化机理进行分析。

1 振动试验方案及力学性能试验

本次选取C50混凝土配合比为：水146 kg/m3，水泥430 kg/m3，砂720 kg/m3，石子1 125 kg/m3，减水剂5.5 kg/m3。由贯入阻力试验测得混凝土初凝时间为3.5 h，终凝时间为6.5 h。根据调查研究显示[11-12]：中小跨径桥梁的自振频率范围为1～10 Hz，动挠度(振幅)为1～11 mm，为研究不同振动作用对混凝土的影响程度，笔者既选取9 Hz与8 mm的较大振动，也选取5 Hz，4 mm的较小振动，结合4 h及1 h两种不同的成型后施加振动时间，设置5种试验方案，在成型7 d后对比各组混凝土抗压强度大小，如表1。

表1 混凝土配合比Table 1 Concrete mix proportionkg/m3水水泥砂石子减水剂1255.5

表1 各组混凝土7 d抗压强度Table 1 Compressive strength of concrete of each group in 7 d编号振动参数频率/Hz振幅/mm振动时长/min施加振动时间/h抗压强度/MPa.....2

以上结果表明，振动施加后混凝土7 d抗压强度有一定变化，对于较大振动组1和2，混凝土强度出现了一定程度下降，而对于较小振动组3和4强度则有略有增加。可以看出，较大振动会对混凝土强度产生不利影响，而较小振动反而能提升混凝土强度。

2 孔结构图像分析试验

2.1 图像分析试验过程及结果

为研究振动对混凝土孔结构的影响程度，本次采用图像分析方法对5个试验组分别取样进行分析计算，同时采用硬化混凝土气泡间距分析仪对静置组进行孔结构参数分析，以对比图像分析结果的准确性，具体试验过程如下：

2.1.1 试样制备

以混凝土7 d凝期立方体抗压试件(100 mm×100 mm)为原始试件，切割成4块50 mm×50 mm尺寸小试块，并进行抛光打磨，尽量保证试样表面平整光滑，表面无划痕。硬化混凝土气泡间距分析仪测试的第1组试件采用100 mm×100 mm尺寸试件，并采取与图像分析相同的处理方法。

2.1.2 孔与界面的对比处理

为使试样测试表面的孔与界面区分开，便于后期图像处理分析，先将准备好的试样浸泡在黑色墨水中，待测试面全部(包括孔里面)被墨水覆盖后晾干表面，再将纳米级的白色碳酸钙粉末撒在表面，并使得粉末全部填充孔结构内部，最后将试样表面多余的碳酸钙粉末轻轻刮去，形成孔与测试面对比鲜明的效果如图1。

图1 处理后的试样界面Fig. 1 Processed sample interface

2.1.3 孔图像采集

本次采用实体显微镜对混凝土表面进行测试，测试倍数为40倍，采用800万像素的数码相机放在目镜处进行拍照取样，硬化混凝土气泡间距分析仪中设定好参数后，可由系统软件自动采集数据并自动计算得到孔径分布、孔面积等结果。