一種混凝土試樣內(nèi)部鋼筋銹蝕情況的測試方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種混凝土試樣內(nèi)部鋼筋銹蝕情況的測試方法，利用X射線計算機(jī)斷層掃瞄成像裝置對鋼筋水泥試樣進(jìn)行層面掃描，經(jīng)計算機(jī)處理獲得重構(gòu)的鋼筋銹蝕影像。本發(fā)明對不同侵蝕程度下混凝土內(nèi)部鋼筋的銹蝕程度變化情況進(jìn)行可靠有效的無損原位測試，克服了常用測試手段精度差，需要破壞試樣和無法跟蹤等缺陷，實現(xiàn)了實時侵蝕作用下對混凝土內(nèi)部鋼筋帶來的影響的直接，可靠，直觀的反饋結(jié)果，為鋼筋混凝土材料內(nèi)部鋼筋銹蝕情況的測試提供了一種有效的方法和依據(jù)。
【專利說明】一種混凝土試樣內(nèi)部鋼筋銹蝕情況的測試方法
[【技術(shù)領(lǐng)域】]
[0001]本發(fā)明涉及混凝土材料內(nèi)部鋼筋銹蝕的測試，尤其涉及一種混凝土試樣內(nèi)部鋼筋銹蝕情況的測試方法。
[【背景技術(shù)】]
[0002]鋼筋混凝土材料是當(dāng)今使用最多的一種建筑材料，這種材料具有抗壓性能好，可塑性高和經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)。但是，混凝土內(nèi)部的鋼筋在長期使用過程中，因受到環(huán)境影響，有害離子侵蝕的作用等原因，容易發(fā)生銹蝕，造成混凝土開裂，鋼筋抗拉性能降低，最終導(dǎo)致鋼筋混凝土材料失去承載能力，甚至帶來嚴(yán)重的后果。因而對鋼筋的維護(hù)，檢測，修復(fù)等問題成為了鋼筋混凝土材料中主要研宄的問題之一。
[0003]目前對鋼筋混凝土樣品內(nèi)部鋼筋銹蝕情況的檢測，主要是采用剖開稱重的方法。每檢測一次都需要破壞一個樣品，一次完整的試驗需要破壞多個同類的樣品，由于樣品之間的差異，檢測結(jié)果具有很大的離散性，而且無法對試樣進(jìn)行長期的跟蹤分析。這種破壞式的檢測方法一方面比較粗糙，不夠精確，另一方面無法做到長期的原位跟蹤分析。具有很大的局限性和弊端。
[
【發(fā)明內(nèi)容】
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[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種原位無損、能夠長期精確地跟蹤測試混凝土試樣內(nèi)部鋼筋狀況的混凝土試樣內(nèi)部鋼筋銹蝕情況的測試方法。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是，一種混凝土試樣內(nèi)部鋼筋銹蝕情況的測試方法，利用X射線計算機(jī)斷層掃瞄成像裝置對鋼筋水泥試樣進(jìn)行層面掃描，經(jīng)計算機(jī)處理獲得重構(gòu)的鋼筋銹蝕影像。
[0006]以上所述的混凝土材料內(nèi)部鋼筋銹蝕情況的測試方法，采用通電銹蝕裝置對鋼筋水泥試樣內(nèi)的鋼筋進(jìn)行加速銹蝕。
[0007]以上所述的混凝土材料內(nèi)部鋼筋銹蝕情況的測試方法，包括以下步驟:
[0008]301、利用X射線計算機(jī)斷層掃瞄成像裝置對未經(jīng)銹蝕的鋼筋水泥試樣進(jìn)行層面掃描，經(jīng)計算機(jī)處理獲得重構(gòu)的鋼筋基準(zhǔn)影像；
[0009]302、采用通電銹蝕裝置對鋼筋水泥試樣內(nèi)的鋼筋進(jìn)行加速銹蝕；再利用X射線計算機(jī)斷層掃瞄成像裝置對經(jīng)銹蝕的鋼筋水泥試樣進(jìn)行層面掃描，經(jīng)計算機(jī)處理獲得重構(gòu)的鋼筋銹蝕影像；
[0010]303、將鋼筋銹蝕影像與鋼筋基準(zhǔn)影像對比，并將加速銹蝕不同時間段的鋼筋銹蝕影像對比，獲得鋼筋水泥試樣內(nèi)的鋼筋銹蝕的規(guī)律。
[0011]本發(fā)明的方法對不同侵蝕程度下混凝土內(nèi)部鋼筋的銹蝕程度變化情況進(jìn)行可靠有效的無損原位測試，克服了常用測試手段精度差，需要破壞試樣和無法跟蹤等缺陷，實現(xiàn)了實時侵蝕作用下對混凝土內(nèi)部鋼筋帶來的影響的直接，可靠，直觀的反饋結(jié)果，為鋼筋混凝土材料內(nèi)部鋼筋銹蝕情況的測試提供了一種有效的方法和依據(jù)。[【專利附圖】

【附圖說明】]
[0012]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0013]圖1是本發(fā)明實施例三維重構(gòu)成像X射線顯微鏡的工作狀態(tài)示意圖。
[0014]圖1中:1-X射線源；2_樣品臺，該樣品臺具有360度旋轉(zhuǎn)的功能；3-樣品；4_測試面板；5_物鏡轉(zhuǎn)臺，物鏡轉(zhuǎn)臺具有3個不同放大倍數(shù)的物鏡；6_測試儀。
[0015]圖2-1是本發(fā)明實施例鋼筋水泥砂漿試樣未經(jīng)通電銹蝕的水平切面1的圖像。
[0016]圖2-2是本發(fā)明實施例鋼筋水泥砂漿試樣通電銹蝕4分30秒的水平切面1的圖像。
[0017]圖2-3是本發(fā)明實施例鋼筋水泥砂漿試樣通電銹蝕10分鐘的水平切面1的圖像。
[0018]圖3-1是本發(fā)明實施例鋼筋水泥砂漿試樣未經(jīng)通電銹蝕的水平切面2的圖像。
[0019]圖3-2是本發(fā)明實施例鋼筋水泥砂漿試樣通電銹蝕4分30秒的水平切面2的圖像。
[0020]圖3-3是本發(fā)明實施例鋼筋水泥砂漿試樣通電銹蝕10分鐘的水平切面2的圖像。
[0021]圖4-1是本發(fā)明實施例鋼筋水泥砂漿試樣在未經(jīng)通電銹蝕的3D圖像。
[0022]圖4-2是本發(fā)明實施例鋼筋水泥砂漿試樣通電銹蝕4分30秒的3D圖像。
[0023]圖4-3是本發(fā)明實施例鋼筋水泥砂漿試樣通電銹蝕10分鐘的3D圖像。
[【具體實施方式】]
[0024]為克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明提出一種原位無損跟蹤混凝土試樣內(nèi)部鋼筋銹蝕情況的測試方法，將養(yǎng)護(hù)好的鋼筋水泥砂漿試樣放入電銹蝕裝置里面，設(shè)定電壓，電流在不同時間對試樣進(jìn)行通電銹蝕，在每一時段通電銹蝕后，將試樣取出放置在XCT(X射線計算機(jī)斷層掃目苗成像裝置X-ray Computed Tomography)內(nèi)，利用X射線對試樣進(jìn)行層面掃描，獲取信息，經(jīng)計算機(jī)分析處理獲得重構(gòu)圖像。
[0025]上述測試方法，包括步驟如下:
[0026]A.試樣準(zhǔn)備:
[0027]A1.用符合規(guī)格的水泥，標(biāo)準(zhǔn)砂和水，按照比例為:C:S:W = 1:1:0.4混合，首先將直徑為2mm,高為70mm的鋼絲放入模具圓心處，然后將水泥砂楽倒入直徑為10mm,高為50_的圓柱形模具中，均勻振搗，密實，成型；
[0028]A2.于24h后拆開模具，把成型的試樣放入先對濕度為99%，溫度為21 °C的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室養(yǎng)護(hù)；
[0029]A3.在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28天后，取出試樣，待其干燥后，試樣制作完成。
[0030]B.測試儀器:
[0031]B1:進(jìn)行加速鋼筋銹蝕的是通電銹蝕裝置，進(jìn)行X射線斷層掃描的儀器為三維重構(gòu)成像X射線顯微鏡，該設(shè)備主要配套有X射線光源，試樣臺，物鏡轉(zhuǎn)臺，測試儀，用于后期處理的三維重構(gòu)軟件。
[0032]C.試樣銹蝕，測試過程:
[0033]C1.按照國標(biāo)GB/T 19291-2003的要求將試樣置于通電銹蝕裝置內(nèi)，設(shè)定銹蝕電壓，電流和時間，進(jìn)行通電銹蝕；
[0034]C2.將每一時段通電銹蝕后的試樣置于三維重構(gòu)成像X射線顯微鏡設(shè)備內(nèi)，并組裝好，關(guān)閉測試間；
[0035]C3.打開X射線源，設(shè)定參數(shù)值:設(shè)置X射線源的電壓、電流、X射線源與試樣的距離、像素大小、光學(xué)放大倍數(shù)、曝光時間。然后對試樣進(jìn)行斷層掃描，并記錄下信息；
[0036]C4.使用設(shè)備自帶的三維重構(gòu)軟件，對測試的信息進(jìn)行三維重構(gòu)，還原出在銹蝕試樣內(nèi)部鋼筋的銹蝕情況?？梢愿鶕?jù)需要設(shè)定不同的電壓和時間值，然后根據(jù)上述步驟測試不同銹蝕情況下試樣內(nèi)部鋼筋的銹蝕情況。
[0037]實施例
[0038]1)試樣:用P042.5規(guī)格的普通硅酸鹽水泥(生產(chǎn)商:英德南山水泥廠)使用符合國標(biāo)GB/T17671-1999生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)砂(生產(chǎn)商:廈門艾思?xì)W標(biāo)準(zhǔn)砂有限公司)和普通用水，按照比例C:S:H = 1:1:0.4配置水泥砂漿；用直徑為2mm的碳素鋼鋼絲，首先將鋼絲置于直徑為10mm，高為50mm的圓柱形模具中心處，然后將水泥砂漿導(dǎo)入模具中，將試樣表面抹平，形成平整的表面，并進(jìn)行振搗，密實，成型；24小時候進(jìn)行拆模，然后放置在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室(相對濕度為99%，室溫為21°C )內(nèi)養(yǎng)護(hù)28天，取出干燥后，即可作為測試的鋼筋水泥砂漿試樣。
[0039]2)測試:用深圳怡展RYI6003-3D三路數(shù)顯直流穩(wěn)定儀(生產(chǎn)商:深圳怡展豐儀器設(shè)備廠，型號RYI6003-3D)對試樣進(jìn)行通電銹蝕，其中通電溶液采用含氯化鈉5%的鹽水。
[0040]首先，對未經(jīng)銹蝕的試樣用三維重構(gòu)成像X射線顯微鏡對試樣進(jìn)行斷層掃描測試。
[0041]將其固定于X射線計算機(jī)斷層掃瞄成像裝置內(nèi)部樣品臺的中心區(qū)域上，關(guān)閉測試間；
[0042]打開測試系統(tǒng)，調(diào)節(jié)鏡頭與試樣的距離，使其清晰(本測試設(shè)定測試器與試樣距離為320mm)然后旋轉(zhuǎn)試樣臺360°，觀測其每個角度，保證每個角度都能捕捉到清晰畫面；
[0043]然后用三維重構(gòu)成像X射線顯微鏡對試樣進(jìn)行斷層掃描(生產(chǎn)商:Xradia，型號:XCT-400)，并記錄結(jié)果，
[0044]三維重構(gòu)成像X射線顯微鏡配套有X射線光源，試樣臺，物鏡轉(zhuǎn)臺，測試儀，用于后期處理的三維重構(gòu)軟件XMreconstructor (XCT-400自帶分析軟件)。
[0045]打開X射線源，設(shè)定參數(shù)值:設(shè)置X射線源的電壓為119kv，電流為82μΑ，Χ射線源與試樣距離為85mm，像素大小為14.1796 μπι,光學(xué)放大倍數(shù)為0.39964，曝光時間為5秒。然后對第一加載壓力作用下的試樣進(jìn)行斷層掃描，并記錄下信息。
[0046]3)重構(gòu)分析:待XCT掃描測試完后，用XCT-400自帶重構(gòu)軟件XMreconstructor對前面測試掃描的信息進(jìn)行三維重構(gòu)，和分層分析。
[0047]對試樣進(jìn)行第一次通電銹蝕，設(shè)定電壓為17.2V,電流0.11A，通電時間4分30秒后，將通電銹蝕后的樣品取出，表面干燥后，按上述步驟用三維重構(gòu)成像X射線顯微鏡對試樣進(jìn)行第二次斷層掃描測試。
[0048]對試樣進(jìn)行第二次通電銹蝕，設(shè)定電壓為17.2V,電流0.11A，通電時間5分30秒后，將通電銹蝕后的樣品取出，表面干燥后，按上述步驟用三維重構(gòu)成像X射線顯微鏡對試樣進(jìn)行第三次斷層掃描測試。
[0049]通過分析可以知道在不同通電銹蝕時間下，鋼筋水泥砂漿樣品內(nèi)部鋼筋的銹蝕變化，并能觀察到隨著通電時間的加長，試樣內(nèi)部鋼絲的截面積逐漸變小，并在鋼絲表面形成明顯的銹坑。
[0050]鋼筋水泥砂漿試樣在不同通電銹蝕時間下的水平切面的圖像和三維圖像如下圖2，圖3和圖4所不。圖中，灰度最小的是鋼筋，灰度略大的是水泥砂楽，最株的部位顯不了裂縫和孔隙。
[0051]本發(fā)明測試方法的以上實施例有如下有益效果:
[0052]本發(fā)明針對混凝土內(nèi)部鋼筋在不同侵蝕程度下無法及時準(zhǔn)確無破壞的測試的技術(shù)缺陷，提出一種用X射線三維重構(gòu)技術(shù)對不同侵蝕程度下混凝土內(nèi)部鋼筋的銹蝕程度變化情況進(jìn)行可靠有效的無損原位測試方法，克服了常用測試手段常見的精度差，破壞性大和無法跟蹤等問題，實現(xiàn)了實時侵蝕作用下對混凝土內(nèi)部鋼筋帶來的影響的直接，可靠，直觀的反饋結(jié)果，為鋼筋混凝土材料內(nèi)部鋼筋銹蝕情況的測試提供了一種有效的方法和依據(jù)。
【權(quán)利要求】
1.一種混凝土試樣內(nèi)部鋼筋銹蝕情況的測試方法，其特征在于，利用X射線計算機(jī)斷層掃瞄成像裝置對鋼筋水泥試樣進(jìn)行層面掃描，經(jīng)計算機(jī)處理獲得重構(gòu)的鋼筋銹蝕影像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混凝土材料內(nèi)部鋼筋銹蝕情況的測試方法，其特征在于，采用通電銹蝕裝置對鋼筋水泥試樣內(nèi)的鋼筋進(jìn)行加速銹蝕。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的混凝土材料內(nèi)部鋼筋銹蝕情況的測試方法，其特征在于，包括以下步驟: .301、利用X射線計算機(jī)斷層掃瞄成像裝置對未經(jīng)銹蝕的鋼筋水泥試樣進(jìn)行層面掃描，經(jīng)計算機(jī)處理獲得重構(gòu)的鋼筋基準(zhǔn)影像； .302、采用通電銹蝕裝置對鋼筋水泥試樣內(nèi)的鋼筋進(jìn)行加速銹蝕；再利用X射線計算機(jī)斷層掃瞄成像裝置對經(jīng)銹蝕的鋼筋水泥試樣進(jìn)行層面掃描，經(jīng)計算機(jī)處理獲得重構(gòu)的鋼筋銹蝕影像； .303、將鋼筋銹蝕影像與鋼筋基準(zhǔn)影像對比，并將加速銹蝕不同時間段的鋼筋銹蝕影像對比，獲得鋼筋水泥試樣內(nèi)的鋼筋銹蝕的規(guī)律。
【文檔編號】G01N23/04GK104502379SQ201410851640
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月31日
【發(fā)明者】董必欽, 邢鋒, 房國豪, 韓世文, 李宏發(fā), 林尚敏, 秦韶豐, 史堯, 劉莉華 申請人:深圳大學(xué)