[发明专利]一种无损追踪水泥净浆受硫酸盐侵蚀破坏的定量表征方法

说明书

本发明公开了一种无损可视化追踪水泥浆受硫酸盐侵蚀破坏的定量表征方法。该方法是基于不同方向上X射线的衰减来重构图象，根据VG Studio MAX软件可视化定量表征试件内部裂缝分布。本发明借助XCT的三维和无损特性，可在不破坏样品的前提下，实现水泥浆体受硫酸盐侵蚀破坏的可视化定量表征，而且可以追踪同一个样品在硫酸盐溶液中侵蚀破坏整个过程的演化情况。

技术领域

本发明属于混凝土材料领域，尤其涉及一种无损可视化追踪水泥浆受硫酸盐侵蚀破坏的定量表征方法。

背景技术

随着我国经济快速发展和战略利益不断延伸，南海岛礁工程、渤海湾通道、港珠澳大桥、兰新高铁、川藏铁路、青藏公路等一大批重大基础工程正在我国海洋和西部严酷环境区域建设或规划中。上述区域的主要环境损伤因素包括高硫酸盐、高温差、极低湿度、浪溅冲刷、高温/冰冻等。常规的硫酸盐侵蚀主要由腐蚀产物如钙矾石和石膏形成引起的水泥基材料的体积膨胀，开裂和剥落。因此，大多数研究都是从宏观角度出发，比如通过研究混凝土受硫酸盐侵蚀后的质量变化、相对动弹模量变化以及抗压强度变化来表征混凝土受硫酸盐侵蚀破坏的程度。这些方法虽然简单方便，但是存在很多问题，这些检测指标只能够大致表征混凝土的破坏程度，并不能表征混凝土材料内部的破坏情况，无法得到空间三维的损伤破坏信息。

XCT射线层析扫描技术是近年发展起来的一种利用X射线对样品进行扫描成像，进而重构出孔隙空间分布特征的分析技术。XCT技术具有很广的应用领域，混凝土的多孔、多相结构，能够使用XCT以不同灰度的图片来重构表征。在观察细微裂纹和微孔洞方面，XCT具有高分辨率的优势，在复合材料结构中可以观测出两种不同相的结构，甚至能观测到数量级在几十个微米程度上的裂纹和孔洞。另外，在混凝土领域的XCT无损检测中，XCT能够直观的观察到混凝土切片中的孔洞特征，如尺寸、数量、分布等，还能依托某些图像处理软件统计出孔隙率。

区别于传统的SEM扫描图像分析，分析断层扫描技术提供了一种更为显像化的无损探测手段。用X-CT对样品进行扫描成像，获得大量分辨率较高的三维图像和数据，再基于阈值分割图像处理方法实现对夹杂百分比的定量分析，以其快速、无损和三维显示来弥补传统方法的不足。利用XCT可视化定量表征水泥浆受硫酸盐侵蚀破坏后其内部的裂缝分布及裂缝体积，能够直观的表征其内部损伤情况，因此具有很大的实用价值，该发明填补了这一区域的空白。

发明内容

技术问题：本发明的目的在于提供一种无损追踪水泥净浆受硫酸盐侵蚀破坏的定量表征方法。该方法能够直观的表征水泥浆受硫酸盐侵蚀破坏后的内部损伤情况，同时能够可视化定量表征裂缝体积及分布。

技术方案：本发明具体技术方案是一种无损追踪水泥净浆受硫酸盐侵蚀破坏的定量表征方法，该方法用XCT扫描仪扫描测试获取三维重构图象，具体包括如下步骤：

步骤一、成型水泥净浆，48h后拆模，拆模后放在标准养护室中养护28-60d，制成水泥净浆试件样品；

步骤二、将养护到期的试件样品取出，用X射线计算机断层扫描仪对试件样品进行第一次XCT测试，获得试件样品在受硫酸盐侵蚀破坏前样品的三维XCT数据；

步骤三、将上述试件样品放入腐蚀性硫酸盐溶液中，当浸泡龄期达到设计龄期时，采用和步骤二相同的XCT测试条件，对样品进行下一轮XCT测试，获取试件样品在受硫酸盐侵蚀破坏后样品的三维CT数据；

步骤四、利用公开的专业分析软件VG Studio MAX统计试件被硫酸盐腐蚀后内部的裂缝分布。

其中，

步骤一中，成型的试件尺寸为Φ(20-35)mm×50mm。

步骤二中，所述X射线计算机断层扫描仪的管头电压为10-225KV，管头电流为0.34-0.65mA。

步骤三中的腐蚀性硫酸盐溶液为质量分数为5％的硫酸钠溶液。