CN105911077A - Xct无损检测混凝土材料硫酸盐侵蚀损伤的试验方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种XCT无损检测混凝土材料硫酸盐侵蚀损伤的试验方法，该方法是基于测量不同方向上X射线的衰减来重构图像，根据灰度值的变化定量分析混凝土试件初始状态及硫酸盐侵蚀过程中的内部结构，得到试件的缺陷(孔隙、裂纹)信息，其中孔隙分析可以得出总孔隙率、孔尺度分布等孔结构信息，为研究混凝土受硫酸盐侵蚀损伤累积规律提供依据。同时可以与加载装置相结合，实时观测混凝土试件微观结构在荷载与硫酸盐耦合作用下的损伤全过程。

Description

XCT无损检测混凝土材料硫酸盐侵蚀损伤的试验方法
技术领域
本发明涉及混凝土材料领域，具体涉及一种无损检测硫酸盐侵蚀损伤的试验方法。
背景技术
目前，无损表征混凝土材料硫酸盐侵蚀损伤的方法比较单一，最常用的方法是通过超声检测分析仪定期测试混凝土试件在不同腐蚀龄期的声时，然后换算成相对动弹性模量，以表征混凝土材料内部的损伤程度。该方法简单方便，但也存在很多问题。首先，超声检测分析仪只能表征混凝土材料内部均质缺陷，不能反映缺陷的位置和大小。其次，超声检测分析仪得出的是二维信息，无法得出空间三维的损伤信息。
混凝土材料的硫酸盐侵蚀过程是一个复杂的物理化学反应过程，该过程涉及到硫酸根离子在混凝土多孔材料中的传输，以及硫酸盐与水泥水化产物间的化学反应。为了准确研究混凝土材料硫酸盐侵蚀，建立准确的硫酸盐侵蚀的损伤模型，必须发展一种新型的检测手段，既能检测出凝土材料硫酸盐侵蚀的三维信息，又能在不破坏试件的前提下检测不同腐蚀龄期的原位损伤累积过程。目前国内外尚未见公开报道。因此，开发XCT无损检测混凝土材料硫酸盐侵蚀损伤的试验方法的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
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种无损检测混凝土材料硫酸盐侵蚀损伤的试验方法，可以有效的测试混凝土材料硫酸盐侵蚀的损伤累积规律。
本发明采用的技术方案为：一种XCT无损检测混凝土材料硫酸盐侵蚀损伤的试验方法,包括以下步骤：
步骤1：根据设计好的配合比成型混凝土试件，主要以长方体和圆柱体为主，尺寸不宜太大，尺寸越小三维重构图像的分辨率越高。成型后带模养护24小时，拆模后放入标准养护室养护至预定龄期；
步骤2：将养护到期的试件取出，放入烘箱中干燥48小时，干燥温度为60℃；
步骤3：将经烘干处理后的试件取出，通过X射线计算机断层扫描仪进行第一轮XCT扫描，记作腐蚀龄期为0天的信息；
步骤4：将上述试件放入干湿循环模拟试验箱，设定干湿循环制度；
步骤5：在干湿循环次数达到预定次数后取出试件，进行下一轮的XCT扫描，记作腐蚀龄期为预定天数的信息，重复上述操作至实验完毕；
步骤6：利用VG Studio MAX软件提取出腐蚀前后混凝土试件的二维断面，并在二维断面上选择一条直线，利用VG Studio MAX软件可以提取出该直线上的灰度值分布，灰度值越大，表示直线该处的密度值越大，灰度值突然减小，表示直线该处为孔隙或者裂纹等缺陷；
步骤7：利用VG Studio MAX软件重构得出腐蚀前后混凝土试件的三维立体图，并采用缺陷分析模块(add-on modules of defect analysis)利用灰度阈值算法(Gray valuesthreshold algorithms)，提取孔信息。
作为优选，所述步骤1中混凝土试件尺寸为40mm×40mm×160mm。
作为优选，所述步骤1中标准养护室的条件为温度20±1℃，RH为95％以上。
作为优选，所述步骤3中X射线计算机断层扫描仪的管头电压为225KV，管头电流为0.65mA，三维象素大小为0.14mm×0.14mm×0.14mm，最小缺陷体积为0.02mm3。
本发明的有益效果：
1.本发明可以无损检测出混凝土材料硫酸盐侵蚀损伤，保证测试试样的完整性，检测不同腐蚀龄期的原位损伤累积。
2.本发明可以得出整个混凝土试件的统计灰度分布值，不仅可以得到二维断面图，还可以得出三维立体图。
3.本发明可以得出腐蚀过程中试件的缺陷(孔隙、裂纹)信息，其中孔隙分析可以得出总孔隙率、孔尺度分布等孔结构的相关信息，为研究混凝土受硫酸盐侵蚀损伤累积规律提供依据。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步说明。
本发明的XCT无损检测材料混凝土材料硫酸盐侵蚀损伤试验方法，主要由X射线计算机断层扫描仪，混凝土试件，干湿循环模拟试验箱，VG Studio MAX软件四部分组成；其中X射线计算机断层扫描仪的管头电压为225KV，管头电流为0.65mA，三维象素大小为0.14mm×0.14mm×0.14mm，最小缺陷体积为0.02mm3。
混凝土试件尺寸为40mm×40mm×160mm。分析软件采用VG Stuodio MAX 2.1进行数据处理。
实施例：
本发明以再生混凝土为例，具体配合比如下表所示。
按上述配合比搅拌，成型40mm×40mm×160mm混凝土试件，成型后带模养护24小时，拆模后放入标准养护室(温度20±1℃，RH为95％以上)养护56天；放在60℃的干燥箱中干燥48小时后，进行第一轮XCT扫描，记作腐蚀龄期为0天的信息，放入干湿循环模拟试验箱。设定干湿循环制度为：循环周期为3天，在硫酸盐溶液中浸泡21小时，室温风干3小时后，以60℃的温度烘干45小时，室温冷却3小时，以此干湿循环为一周期。在干湿循环次数为10次，30次，60次和100次后取出试件，进行第二轮、第三轮、第四轮和第五轮的XCT扫描，分别记作腐蚀龄期为30天，90天，180天和300天内的信息；其中，X射线计算机断层扫描仪的电压和电流分别为225kV和0.65mA，利用软件VG Studio MAX 2.1对上述断层扫描信息进行分析，得出干湿循环与硫酸盐耦合作用下腐蚀过程中混凝土试件的缺陷(孔隙、裂纹)信息，其中孔隙分析可以得出总孔隙率、孔尺度分布等孔结构的相关信息。
应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (4)

1.一种XCT无损检测混凝土材料硫酸盐侵蚀损伤的试验方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：根据设计好的配合比成型混凝土试件，成型后带模养护24小时，拆模后放入标准养护室养护至预定龄期；
步骤2：将养护到期的试件取出，放入烘箱中干燥48小时，干燥温度为60℃；
步骤3：将经烘干处理后的试件取出，通过X射线计算机断层扫描仪进行第一轮XCT扫描，记作腐蚀龄期为0天的信息；
步骤4：将上述试件放入干湿循环模拟试验箱，设定干湿循环制度；
步骤5：在干湿循环次数达到预定次数后取出试件，进行下一轮的XCT扫描，记作腐蚀龄期为预定天数的信息，重复上述操作至实验完毕；
步骤6：利用VG Studio MAX软件提取出腐蚀前后混凝土试件的二维断面，并在二维断面上选择一条直线，利用VG Studio MAX软件可以提取出该直线上的灰度值分布，灰度值越大，表示直线该处的密度值越大，灰度值突然减小，表示直线该处为孔隙或者裂纹缺陷；
步骤7：利用VG Studio MAX软件重构得出腐蚀前后混凝土试件的三维立体图，并采用缺陷分析模块利用灰度阈值算法，提取孔信息。
2.根据权利要求1所述的XCT无损检测混凝土材料硫酸盐侵蚀损伤的试验方法，其特征在于：所述步骤1中混凝土试件尺寸为40mm×40mm×160mm。
3.根据权利要求1所述的XCT无损检测混凝土材料硫酸盐侵蚀损伤的试验方法，其特征在于：所述步骤1中标准养护室的条件为温度20±1℃，RH为95％以上。
4.根据权利要求1所述的XCT无损检测混凝土材料硫酸盐侵蚀损伤的试验方法，其特征在于：所述步骤3中X射线计算机断层扫描仪的管头电压为225KV，管头电流为0.65mA，三维象素大小为0.14mm×0.14mm×0.14mm，最小缺陷体积为0.02mm3。
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