CN112285136B - 即时追踪混凝土二维吸水过程的x射线测量方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及即时追踪混凝土二维吸水过程的X射线测量方法，包括如下步骤：将混凝土立方块切割成小立方块，去除表面砂浆层；将混凝土小立方块切片；将混凝土切片表面进一步磨平；排出混凝土中的孔隙水；将混凝土切片两个对称的前后面和两个对称的左右面封蜡，保留上下两个面未封蜡；将混凝土切片装载到装载台上，并固定好混凝土切片；使用工业CT连续进行X射线透射扫描，获取一段时间内水分在混凝土内部传输的图像，从而得到该混凝土切片二维实时吸水过程；本发明从混凝土试样的几何形状和X射线测试的显影效率方面进行了充分改进，使得常用的工业CT能够即时地获得2维混凝土结构的吸水图像，为混凝土耐久性测量提供了新的可视化工具。

Description

即时追踪混凝土二维吸水过程的X射线测量方法
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，尤其涉及即时追踪混凝土二维吸水过程的X射线测量方法。
背景技术
混凝土毛细吸水率和毛细吸水速率是衡量混凝土耐久性能的主要指标。通常，根据混凝土的吸水高度或者吸水质量，可以获得混凝土的毛细吸水速率，但通常只能得到混凝土的宏观吸水量，而无法提供混凝土中的传输细节，特别是水的传输路径。为了更精确地表征混凝土吸水过程，多种先进技术开始应用在这一方面，例如电阻(导)层析成像技术、γ射线、中子射线成像技术、核磁共振、X射线断层扫描以及X射线透射成像技术。其中，由于氢元素对中子射线的强吸收，中子射线成像技术可清晰地分辨混凝土饱水和非饱水区域，并计算水分分布。但是鉴于中子射线源的稀缺性，该方法难以推广。γ射线是一种高能射线，其射线源也非常稀有。低场核磁共振对含水量及其结合状态较为敏感，因此根据水在不同孔隙尺寸中的弛豫时间不同，该方法常用于测量混凝土的孔隙结构。近年来，X射线断层扫描技术因其无损性、快速性和易用性被应用到建材领域的研究。然而，传统的X射线断层扫描技术难以应用于混凝土中水分迁移过程的研究，这是因为纯水对X射线的吸收率较低；因此，对于孔隙率较低的混凝土，孔隙是否饱水对混凝土X射线断层扫描图像灰度改变并不显著，另一方面，3维X射线断层扫描测试通常难以准确地表征混凝土的动态吸水过程，这是因为完整的X射线断层扫描过程需要消耗较长的时间，而水分在混凝土中动态传输使得水分前锋的位置也持续发生变化。
因此，基于这些问题，提供一种能弥补3维X射线断层扫描技术在实时监测方面的缺陷，可以捕获混凝土吸水过程中的即刻透视图像的即时追踪混凝土二维吸水过程的X射线测量方法，具有重要的现实意义。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能弥补3维X射线断层扫描技术在实时监测方面的缺陷，可以捕获混凝土吸水过程中的即刻透视图像的即时追踪混凝土二维吸水过程的X射线测量方法。
本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
即时追踪混凝土二维吸水过程的X射线测量方法，包括如下步骤：
为了保证混凝土吸水即时图像的分辨率，将混凝土立方块切割成20 mm*20mm*20mm的小立方块，去除表面砂浆层；
将混凝土小立方块切片，切片厚度为1-2mm，并保证骨料在切片前后的对称分布；
将混凝土切片表面进一步磨平，保证混凝土切片厚度一致；
将混凝土切片放置于烘箱干燥，直至排出混凝土中的孔隙水；
将混凝土切片两个对称的前后面和两个对称的左右面封蜡，保留上下两个面未封蜡，这样可以保证水分在混凝土内部传输而不沿着混凝土切片外表面传输；
封蜡后将混凝土切片静置24小时，随后将混凝土切片装载到装载台上，并固定好混凝土切片；
使用工业CT连续进行X射线透射扫描，获取一段时间内水分在混凝土内部传输的图像，从而得到该混凝土切片二维实时吸水过程；
通过变换混凝土切片的封蜡面，保留不同的两个对称的未封蜡面，重复上述过程，从而得到混凝土切片的不同二维实时吸水过程。
通过对各个混凝土小立方块的各个切片进行二维实时吸水即时追踪，可获取混凝土立方块的二维实时吸水过程。
进一步的，所述装载台表面固定设有塑料容器，所述塑料容器内部放置X射线显影剂，所述混凝土切片被固定在所述X射线显影剂上方。
进一步的，所述塑料容器侧壁上垂直固定一对塑料棒，塑料棒上固定设有泡沫塑料，所述泡沫塑料上设有开槽，所述混凝土切片被固定在所述开槽内。
进一步的，在排出混凝土中的孔隙水时，将所述混凝土切片放置于 60度的烘箱干燥48小时以上。
本发明的优点和积极效果是：
本发明从混凝土试样的几何形状和X射线测试的显影效率方面进行了充分改进，使得常用的工业CT能够即时地获得2维混凝土结构的吸水图像，为混凝土耐久性测量提供了新的可视化工具。
附图说明
以下将结合附图和实施例来对本发明的技术方案作进一步的详细描述，但是应当知道，这些附图仅是为解释目的而设计的，因此不作为本发明范围的限定。此外，除非特别指出，这些附图仅意在概念性地说明此处描述的结构构造，而不必要依比例进行绘制。
图1为本发明实施例中提供的利用即时追踪混凝土二维吸水过程的 X射线测量方法进行实际混凝土吸水的可视化测量效果图。
具体实施方式
首先，需要说明的是，以下将以示例方式来具体说明本发明的具体结构、特点和优点等，然而所有的描述仅是用来进行说明的，而不应将其理解为对本发明形成任何限制。此外，在本文所提及各实施例中予以描述或隐含的任意单个技术特征，或者被显示或隐含在各附图中的任意单个技术特征，仍然可在这些技术特征(或其等同物)之间继续进行任意组合或删减，从而获得可能未在本文中直接提及的本发明的更多其他实施例。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本实施例提供的即时追踪混凝土二维吸水过程的X射线测量方法，包括如下步骤：
为了保证混凝土吸水即时图像的分辨率，将混凝土立方块切割成20 mm*20mm*20mm的小立方块，去除表面砂浆层；
将混凝土小立方块切片，切片厚度为1-2mm，并保证骨料在切片前后的对称分布；
将混凝土切片表面进一步磨平，保证混凝土切片厚度一致；
将混凝土切片放置于烘箱干燥，直至排出混凝土中的孔隙水，在排出混凝土中的孔隙水时，将所述混凝土切片放置于60度的烘箱干燥48 小时以上；
将混凝土切片两个对称的前后面和两个对称的左右面封蜡，保留上下两个面未封蜡，这样可以保证水分在混凝土内部传输而不沿着混凝土切片外表面传输；
封蜡后将混凝土切片静置24小时，随后将混凝土切片装载到装载台上，并固定好混凝土切片；
使用工业CT连续进行X射线透射扫描，获取一段时间内水分在混凝土内部传输的图像，从而得到该混凝土切片二维实时吸水过程；
通过变换混凝土切片的封蜡面，保留不同的两个对称的未封蜡面，重复上述过程，从而得到混凝土切片的不同二维实时吸水过程。
通过对各个混凝土小立方块的各个切片进行二维实时吸水即时追踪，可获取混凝土立方块的二维实时吸水过程。
需要说明的是，所述装载台表面固定设有塑料容器，所述塑料容器内部放置X射线显影剂，所述混凝土切片被固定在所述X射线显影剂上方。具体的：所述塑料容器侧壁上垂直固定一对塑料棒，塑料棒上固定设有泡沫塑料，所述泡沫塑料上设有开槽，所述混凝土切片被固定在所述开槽内。
作为举例，在本实施例中，利用本方法进行实际混凝土吸水过程测量，结果如图1所示，图1中为一块混凝土切片不同时间的吸水过程，图1中右侧是左侧图中的1、2、3处局部放大的吸水图像，从图1 中可以看出：随着吸水时间的增加，混凝土右侧的吸水高度显著高于左侧，能够表征混凝土由于微结构的各向异性导致的吸水高度差异；在局部骨料周边，可以看到溶液沿着骨料周边砂浆传输，因此该方法能够测量出混凝土局部吸水传输特征，并间接表征混凝土微结构。
通过采用上述技术方案，将混凝土切割成片状结构，近似为2维混凝土结构，在后续X射线透射测量过程中，使用增强显影技术，提高X 射线透射图像的分辨率，可获取混凝土中水分迁移的实时图像。
以上实施例对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (3)

1.即时追踪混凝土二维吸水过程的X射线测量方法，其特征在于，包括如下步骤：
将混凝土立方块切割成20 mm* 20 mm* 20 mm的小立方块，去除表面砂浆层；
将混凝土小立方块切片，切片厚度为1-2 mm，并保证骨料在切片前后的对称分布；
将混凝土切片表面进一步磨平，保证混凝土切片厚度一致；
将混凝土切片放置于烘箱干燥，直至排出混凝土中的孔隙水；
将混凝土切片两个对称的前后面和两个对称的左右面封蜡，保留上下两个面未封蜡；
封蜡后将混凝土切片静置24小时，随后将混凝土切片装载到装载台上，所述装载台表面固定设有塑料容器，所述塑料容器内部放置X射线显影剂，所述混凝土切片被固定在所述X射线显影剂上方；并固定好混凝土切片；
使用工业CT连续进行X射线透射扫描，获取一段时间内水分在混凝土内部传输的图像，从而得到该混凝土切片二维实时吸水过程；
通过变换混凝土切片的封蜡面，保留不同的两个对称的未封蜡面，重复上述过程，从而得到混凝土切片的不同二维实时吸水过程；
通过对各个混凝土小立方块的各个切片进行二维实时吸水即时追踪，可获取混凝土立方块的二维实时吸水过程。
2.根据权利要求1所述的即时追踪混凝土二维吸水过程的X射线测量方法，其特征在于：所述塑料容器侧壁上垂直固定一对塑料棒，塑料棒上固定设有泡沫塑料，所述泡沫塑料上设有开槽，所述混凝土切片被固定在所述开槽内。
3.根据权利要求1所述的即时追踪混凝土二维吸水过程的X射线测量方法，其特征在于：在排出混凝土中的孔隙水时，将所述混凝土切片放置于60度的烘箱干燥48小时以上。
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