尋找混凝土專家李克非教授的實(shí)驗(yàn)室破費(fèi)周折，我們一行四人在清華大學(xué)土木工程系擺設(shè)的起重機(jī)等各種大型儀器、樓層模型、混凝土實(shí)驗(yàn)材料等之間走了幾個來回，終于找到這座位于文科圖書館旁邊的兩層半小樓。

引子

李克非教授是從法國回來的，他說話簡潔、精辟，是個謙虛、溫和的儒雅學(xué)者。

他談到在對混凝土進(jìn)行物相研究時(shí)，要識別礦物、物質(zhì)的化學(xué)成分，追蹤化學(xué)反應(yīng)過程，多使用電鏡。因?yàn)榫哂休^高的分辨率和電子成像原理，電鏡比較適合混凝土材料微觀、亞微觀表面形貌的觀察。然而，因?yàn)殡婄R設(shè)備體積很大，樣品制備復(fù)雜，且不易攜帶等特點(diǎn)，所以在土木工程中，他們多用光鏡追蹤裂縫，觀察開裂表面的形貌，觀測材料裂縫的發(fā)展等。

光學(xué)顯微鏡有很多種，而基恩士顯微鏡VHX-600E因?yàn)橛幸韵绿攸c(diǎn)，進(jìn)入李教授的視野：

1、所要檢測的裂縫在1um左右，此時(shí)的精度正好在VHX-600E觀察的范圍。

2、VHX-600E具有高景深的特點(diǎn)，新鮮打開的材料表面，可以用它進(jìn)行三維掃描、三維重建

3、VHX-600E可以對特定范圍內(nèi)表面進(jìn)行三維重建、展示，以及起伏度的測定

4、拍圖方便，可以追蹤材料表面幾何圖形的變化，輕松對比實(shí)驗(yàn)處理前后的圖像

5、放大倍數(shù)從200-5000倍，可以部分替代電鏡的功能

6、便攜性好，可以攜帶到工程現(xiàn)場觀察混凝土材料。比較容易的手持鏡頭觀察，方便對目標(biāo)物進(jìn)行各種角度的觀察。

已取得的成果：

李克非教授課題組在混凝土材料最高水平期刊CementandConcreteResearch上已經(jīng)發(fā)表數(shù)篇論文，其中一篇論文《混凝土材料裂隙幾何特征與物理特征的關(guān)系》。論文談到混凝土材料是典型的多孔工程材料，在外部環(huán)境作用下自身性質(zhì)會發(fā)生演變，從而引起結(jié)構(gòu)長期性能的改變，即耐久性問題。結(jié)構(gòu)的應(yīng)力在材料內(nèi)部產(chǎn)生裂隙（裂紋）進(jìn)而改變了材料原有的孔隙結(jié)構(gòu)，在實(shí)驗(yàn)中他們利用VHX-600E對材料裂隙進(jìn)行拍攝，并研究了裂隙的形貌特征。

基恩士VHX-600E下裂隙形貌的展示和分析

做高分子實(shí)驗(yàn)的老師對混凝土用高吸水樹脂形態(tài)的實(shí)驗(yàn)圖像

未來實(shí)驗(yàn)的拓展

1、混凝土材料普遍具有自愈合能力，開裂以后，材料里面進(jìn)去水，里面的礦物再次水化，即材料的自愈合能力。某些行業(yè)非常倚重材料的自愈合能力，如采油行業(yè)，如果材料所處位置很深，材料發(fā)生開裂后很難人工修復(fù)，需要材料發(fā)揮自愈合能力。李克非實(shí)驗(yàn)室希望能在表面材料裂開之后，有水流過自愈合發(fā)生時(shí)，追蹤到材料形貌的演變過程。看材料形貌變化是VHX-600E的強(qiáng)項(xiàng)。

2、傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)工程的實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)尺寸一般都很大，一如觀察像柱子等的破壞過程，很難用到顯微鏡；現(xiàn)在的土木工程實(shí)驗(yàn)可以很做到精細(xì)，如某種為增強(qiáng)材料韌性的金屬或非金屬纖維，像頭發(fā)絲一樣細(xì)，這種材料的破壞過程是目前土木工程材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。其中很簡單的應(yīng)用是將嵌入材料中的纖維快速拔出，看材料中纖維脫離基體的破壞過程，此時(shí)需要能觀察到直徑不到1um的顯微鏡運(yùn)用到實(shí)驗(yàn)中，同時(shí)又要看動態(tài)的基體破壞過程，能實(shí)現(xiàn)高速成像的VHX-600E一定會在這個實(shí)驗(yàn)中發(fā)揮出巨大作用。

問題與建議：

1、某博士生觀測拋光的混凝土表面，需要把整個表面拓下來。區(qū)域較大，要保證觀測精度，目前只能用VHX-600E將表面一小塊一小塊地掃描下來，再實(shí)現(xiàn)手動拼接，拼成全部清楚的表面。這個通過手動可以解決，但是實(shí)驗(yàn)非常辛苦，效率不高，容易有誤差。

2、希望顯微鏡除了拍照功能，還能進(jìn)行圖像處理，如進(jìn)行裂縫尺寸大小的測量，能夠扣除背景，進(jìn)行某些圖像的識別和過濾過程。

解決方法：

有了基恩士新上市的超景深超景深三維立體顯微鏡VHX-2000系列，以上兩個問題都能迎刃而解，配備XY電動掃描臺之后，VHX-2000可以實(shí)現(xiàn)自動拼接，拼接的速度快，效率高，且誤差小。這樣，就能將實(shí)驗(yàn)人員從繁瑣的重復(fù)性勞動中解脫出來，有更多的實(shí)驗(yàn)去從事科學(xué)研究。

另外，VHX-2000的圖像處理功能更加強(qiáng)大，可以進(jìn)行背景扣除，圖像識別和過濾功能，完全滿足李教授實(shí)驗(yàn)的要求。

VHX-2000還配備了5400萬像素3CCD手持式攝像機(jī)，能進(jìn)行快速的景深合成，是高分辨率和超大景深兼而有之大景深觀測的理想儀器。

站在VHX-600E前的李克非教授

李克非教授的個人簡介：李克非，教授，清華大學(xué)土木工程系建筑材料研究所副所長，博士生導(dǎo)師。RILEM Senior member，亞洲混凝土模式規(guī)范委員會(ICCMC) 委員。研究領(lǐng)域?yàn)榭紫恫牧衔锢砼c力學(xué)過程、材料與結(jié)構(gòu)耐久性及結(jié)構(gòu)行為評估。