[发明专利]一种水泥基材料在荷载作用下内部裂缝开展的检测方法

说明书

[技术领域]

本发明涉及材料内部裂纹检测，尤其涉及一种水泥基材料在荷载作用下内部裂缝开展的检测方法。

[背景技术]

混凝土是现在最广泛使用的建筑材料和结构材料。混凝土由于结构本身的组成成分及其承载力特点，其内部往往存在一些原始的微裂缝，在其服役期间，随着荷载的变化和时间的推移，其内部微裂缝会开展成裂缝，甚至开展至表面导致混凝土材料开裂。形成贯通裂缝后，混凝土更加容易遭受外界环境和各种有害因素的侵蚀和破坏，如钢筋锈蚀，碳化，氯离子侵蚀和硫酸盐侵蚀等，最终导致混凝土结构的开裂，破坏，不再满足使用要求，严重影响混凝土结构的耐久性。

在服役过程中，混凝土耐久性的劣化过程及速率与其内部裂缝的存在和开展情况密切相关。在荷载作用下，混凝土内部裂缝的存在与开展，一方面直接导致其力学性能降低，另一方面使得Cl^-、CO32^-、SO42^-等有害物质更加容易得进入混凝土内部并传输，为碳化、冻融循环、碱-骨料反应、硫酸盐侵蚀和钢筋锈蚀等提供了反应条件和环境。因此，研究混凝土内部裂缝在荷载作用下其内部裂缝的开展情况，对如何提高混凝土的耐久性具有指导意义。

目前，对于水泥基材料在荷载作用下其内部裂缝开展情况的研究测试开展得非常少，这里很大一部分原因是由于水泥基材料本身物理特性与主流的裂缝测试手段的精确度较差，测试结果差异性大和直观性差。

首先，水泥基材料是一种透光率极低的材料，这也导致无法直接用肉眼或简单测试工具观察其内部裂缝的在荷载作用下开展情况。其次，水泥基材料是一种混合材料，构成不同的材料界面，因此，当直接用数值模拟来模拟其内部裂缝的开展情况是，其结果差异可能很大。第三，用主流的测试方法，如超声波法，冲击弹性波法，来测试裂缝的开展情况，只能得到一个大致的值，精确度较差且无法得出直观数据，可靠度不高。

[发明内容]

本发明要解决的技术问题是提供一种能够较为精确地获得试样内部裂缝分布情况的水泥基材料在荷载作用下内部裂缝开展的检测方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，一种水泥基材料在荷载作用下内部裂缝开展的检测方法，利用X射线断层扫描微观材料测试拉压仪对水泥基材料的试样进行加载，利用三维重构成像X射线显微镜对试样进行扫描获得试样在压力作用下纵切面和/或横切面裂纹开展的图像。

以上所述的检测方法，包括以下步骤：

201、试样制备；

202、将试样品置于X射线断层扫描微观材料测试拉压仪的加载装置的载物平台上，组装好加载装置；

203、将组装好加载装置置于三维重构成像X射线显微镜的扫描区；

204、利用加载装置对试样按设定的压力加载；

205、打开三维重构成像X射线显微镜的X射线源对试样进行断层扫描，并记录下信息；

206、利用三维重构成像X射线显微镜的三维重构软件对记录下信息进行三维重构，获得试样纵切面和/或横切面裂纹开展的图像。

以上所述的检测方法，在步骤204加载压力逐渐加大的情况下，步骤205和步骤206反复进行，获得不同加载压力下试样纵切面和/或横切面裂纹开展的图像。

本发明水泥基材料在荷载作用下内部裂缝开展的检测方法针对水泥基材料内部裂缝在荷载作用下无法及时准确检测的技术缺陷，提出一种用X射线三维重构技术对在实时荷载作用下水泥基材料内部裂缝开展情况进行可靠有效的无损检测方法，克服了常规测试手段常见的精度差，可靠度低和直观性差等问题，并实现了实时荷载作用下对水泥基材料内部裂缝带来影响的直接，可靠，直观的反馈结果，为水泥基材料在荷载作用下内部裂缝开展的检测和研究提供了有效的方法和依据。

[附图说明]

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是德本X射线断层扫描微观材料测试拉压仪示意图。

图1中，1表示加载装置的内部载物台；2表示试样；3表示加载装置的上部外壳，其顶部为不透光材料，四周为X射线可透过性材料；4表示加载装置的底部支座，里面有升降装置，用于提升和下降样品，其最大的承受荷载为3000N。

图2是三维重构成像X射线显微镜工作状态示意图。

其中：2表示试样；5表示测试面板；6表示物镜转台，物镜转台具有3个不同放大倍数的物镜；7表示测试仪；8表示加载装置；9表示X射线源；10表示样品台，该样品台具有360度旋转的功能。

图3-1是本发明实施例1水泥砂浆试样在ON荷载作用下的水平切面的图像。