[发明专利]一种采用CT技术研究高温损伤混凝土缺陷演化的方法

摘要

本发明公开了一种采用CT技术研究高温损伤混凝土缺陷演化的方法。该方法包括准备试块、实验方法确定、X射线CT扫描、混凝土试件的X射线CT图像重建、X射线CT图像二值化处理、混凝土内部缺陷率演化分析。本发明提出了将CT技术用于混凝土高温性能分析中；采用了实时加热装置；提高了测试的准确性；通过缺陷分析进行数值研究；结合强度试验，建立了能反映材料细观结构特征和力学行为的本构关系，对研究高温损伤混凝土缺陷有重要意义。

主权项

一种采用CT技术研究高温损伤混凝土缺陷演化的方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一：制作立方体抗压强度试块；步骤二：实验方法①混凝土搅拌成型；②加热机制先将马弗炉炉膛温度从室温加热至目标温度，再将试件放入马弗炉，关闭炉门，这时炉膛内的温度稍有下降，当炉膛内温度再次升高到所需目标温度后，保持恒温；马弗炉平均升温速率为5℃/min～10℃/min，电阻炉配有自动控制器，当达到所需温度后保持恒温，通过热电偶测定试件内外温度，当炉内显示温度与热电偶外接传感器显示温度一致时，即认为烧透，取出试件，让其在自然条件下冷却；X射线CT扫描试件经过101型电热鼓风干燥箱干燥24h至恒重，立即装入试样瓶中，干燥温度100℃；气氛炉在自然气氛下对同一个试块进行连续加热，每达到一个目标温度后恒温20min，然后进行X射线CT扫描，得到混凝土试块的X射线CT扫描图像；步骤三：X射线CT扫描采用工业CT系统，工业CT系统的计算机系统可以实现对显微CT图像的数字图像处理和CT重建，主要分两个模块：图像重建和二进制处理；步骤四：混凝土试件的X射线CT图像重建利用工业CT计算机系统中图像重建模块，将试件CT扫描的透视图重建成1500张横截面图像：x‑y面，将1500张横截面图像组合再进行正交切片，可生成2041张试件正交切片图像：x‑z面；考虑成像误差与混凝土的非均匀随机性，去除阴影较大的图像，在CT生成图像中利用X射线CT图像可以直接观测混凝土各层各温度下孔隙分布、孔径变化、裂隙生长、灰度变化；步骤五：X射线CT图像二值化处理利用Image‑Pro Plus图像分析软件能得到混凝土内部缺陷面积的总和，缺陷率即为混凝土内部缺陷面积的总和与试件表面积的比值，表达式如下：Pc=mcm×100]]>其中，C表示层数，Pc表示缺陷率，mc表示试件内部缺陷的面积总和，m为试件表面积；步骤六：混凝土内部缺陷率演化分析利用IPP图像分析软件，分析二值化图像，统计CT图像中灰度值为0的像素点个数以nc表示，所有像素点个数以n表示，其中nc＝mc、n＝m，缺陷率计算高温后各代表层的缺陷率。