專利名稱：一種定量表征水泥基材料孔隙率增加量空間分布的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水泥基材料耐久性領(lǐng)域，涉及一種定量表征水泥基材料孔隙率增加量空間分布的方法。
背景技術(shù)：
水泥混凝土材料作為主要的建筑材料在生產(chǎn)生活中被廣泛應(yīng)用，但這類材料在服役過程中，主要在外載或環(huán)境作用下，不可避免的發(fā)生組織結(jié)構(gòu)性能的劣化，即耐久性問題。水泥基材料耐久性是當前國內(nèi)外土木工程材料領(lǐng)域的一個研究熱點，對人類可持續(xù)發(fā)展和國民經(jīng)濟建設(shè)具有重要意義。溶蝕是耐久性的一個范疇，指的是在軟水或者酸性溶液的長期沖刷或浸泡作用下，水泥基材料中的可溶性物質(zhì)(主要是CH和CSH凝膠中的鈣元素)以鈣離子的形式逐漸 溶解遷移到環(huán)境中，從而導致材料性能劣化的一種耐久性形式。溶蝕鈣溶出對水泥基材料研究具有重要的理論價值。我們知道水泥基材料主要由水化產(chǎn)物CSH和CH所構(gòu)成，其性能也主要由CSH和CH所決定。而鈣溶出恰恰是CH的溶出和CSH的分解，必然對其性能造成重要影響。溶蝕鈣溶出在某些特殊的工程領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用意義，需要予以關(guān)注。比如隨著我國核工業(yè)的發(fā)展，越來越多的核廢料需要地下掩埋處理，這些工程需要用水泥基材料，且需要上千年的服役壽命，此時鈣溶出問題必須予以考慮；比如在一些長壽命大壩、水利發(fā)電廠、地下管道和其它一些地下工程中，水泥基材料要耐受長期的流動軟水沖刷，而流動軟水會加速溶蝕進行，此時鈣溶出也是一個重要的考慮因素；再比如在酸雨加速侵蝕下，現(xiàn)有水泥基材料的組成、孔隙結(jié)構(gòu)和性能如何演化，等等?？紫督Y(jié)構(gòu)的演化是溶蝕過程的一個重要特征和關(guān)鍵參數(shù)。因為溶蝕鈣溶出是一個漸進過程，它所導致的孔隙結(jié)構(gòu)演化也是梯度分布的。為了準確的研究水泥基材料溶蝕過程、機理，建立可靠的溶蝕模型，孔隙結(jié)構(gòu)的隨著溶蝕時空的演化是一個關(guān)鍵參數(shù)。對于本發(fā)明關(guān)注的孔隙結(jié)構(gòu)的空間分布，現(xiàn)有各種方法，比如稱重法、壓汞法等，只能給出整個測試樣品的平均數(shù)值，不能準確描述鈣溶出過程及程度。因此開發(fā)定量表征水泥基材料因溶蝕而導致孔隙率增加量空間分布的方法具有重要的應(yīng)用價值，該發(fā)明填補了該領(lǐng)域的空白。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明提供了一種可準確描述水泥基材料溶蝕過程、能準確測量孔隙率空間分布的定量表征水泥基材料孔隙率增加量空間分布的方法。技術(shù)方案本發(fā)明的定量表征水泥基材料孔隙率增加量空間分布的方法，用溶蝕前后的兩次X射線斷層照相的灰度信息來計算孔隙率增加量，具體包括以下步驟步驟I :取一溶蝕前水泥基材料樣品，利用抽真空方法進行飽水，然后對飽水樣品進行第一次X射線斷層照相測試，獲得溶蝕前樣品的三維斷層圖像數(shù)據(jù)Gbrftm(X，y, z)；步驟2 :對溶蝕如水泥基材料樣品進彳丁溶蝕；
步驟3 :對溶蝕后的水泥基材料樣品再次進行真空飽水，然后在與步驟I相同的測試條件下進行第二次X射線斷層照相測試，獲得溶蝕后樣品的三維斷層圖像數(shù)據(jù)Gafter (x, 1，Z)；步驟4 :用Gbtftffe (X，y, z)對Gafte (X，y, z)進行剛體配準，配準后的數(shù)據(jù)為
權(quán)利要求
1.一種定量表征水泥基材料孔隙率增加量空間分布的方法，其特征在于，該方法用溶蝕前后的兩次X射線斷層照相的灰度信息來計算孔隙率增加量，具體包括以下步驟 步驟I:取一溶蝕前水泥基材料樣品，利用抽真空方法進行飽水，然后對飽水樣品進行第一次X射線斷層照相測試，獲得溶蝕前樣品的三維斷層圖像數(shù)據(jù)Gbrftm (X，y, z)； 步驟2 :對所述溶蝕前水泥基材料樣品進行溶蝕； 步驟3 :對溶蝕后的水泥基材料樣品再次進行真空飽水，然后在與步驟I相同的測試條件下進行第二次X射線斷層照相測試，獲得溶蝕后樣品的三維斷層圖像數(shù)據(jù)Gafte (x, y, z)；步驟4 :用Gbefore (X，y, z)對Gafto (X，y, z)進行剛體配準，配準后的數(shù)據(jù)為gI!. 步驟5 :取氫氧化鈣粉晶，用壓片機壓成規(guī)則形狀的氫氧化鈣壓片，用稱重法結(jié)合測量體積法獲得所述氫氧化鈣壓片的表觀密度P O1- 1，結(jié)合氫氧化鈣理論密度P O1獲得所述氫氧化鈣壓片的孔隙率為P ch- /P CH^然后在與步驟I相同的測試條件下對氫氧化鈣壓片進行X射線斷層照相測試，獲得氫氧化鈣壓片樣品在不同空間位置的三維斷層圖像數(shù)據(jù)*(χ, y, Z)，取不同空間位置三維斷層圖像數(shù)據(jù)的平均值_>，，--)，用下式計算得到氫氧化鈣晶體的灰度值
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的定量表征水泥基材料孔隙率增加量空間分布的方法，其特征在于，所述步驟6中的Gwate是直接從飽水的大孔中讀取得到的。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的定量表征水泥基材料孔隙率增加量空間分布的方法，其特征在于，所述的X射線斷層照相測試是采用醫(yī)用、工業(yè)、顯微或納米X射線斷層照相裝置實施的。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的定量表征水泥基材料孔隙率增加量空間分布的方法，其特征在于，所述的溶蝕前水泥基材料樣品為水泥凈漿、砂漿或混凝土。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的定量表征水泥基材料孔隙率增加量空間分布的方法，其特征在于，所述步驟2中的溶蝕為硝酸銨溶液溶蝕。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種定量表征水泥基材料孔隙率增加量空間分布的方法，用溶蝕前后的兩次X射線斷層照相灰度數(shù)據(jù)，定量計算因溶蝕而導致的孔隙率增加量，借助于X射線斷層照相的三維數(shù)據(jù)，實現(xiàn)孔隙率增加量空間分布的定量表征。本發(fā)明采用無損檢測方法對水泥基材料溶蝕損傷進行定量表征，可應(yīng)用于水泥基材料的溶蝕損傷研究和應(yīng)用。
文檔編號G01N15/08GK102944505SQ201210454729
公開日2013年2月27日 申請日期2012年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月14日
發(fā)明者萬克樹, 李林, 徐瓊 申請人:東南大學