[發(fā)明專利]工業(yè)X-CT用水泥基試件原位加載儀及其使用方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210508548.8
• 申請日: 2012-12-03
• 公開（公告）號: CN102944568A
• 公開（公告）日: 2013-02-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張萍;孫偉;龐超明;秦鴻根;萬克樹
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: G01N23/04
• 分類號: G01N23/04
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬土木工程材料檢測領(lǐng)域，具體涉及工業(yè)X-CT用水泥基試件原位加載儀及其使用方法。

背景技術(shù)

近年來，X射線計算機斷層成像技術(shù)（X?ray?Computered?tomography,X-CT）開始應(yīng)用于土木工程材料領(lǐng)域。作為一種有效的原位結(jié)構(gòu)分析方法，X-CT也將在水泥基復(fù)合材料微結(jié)構(gòu)演變的定量分析和原位觀測中發(fā)揮重要作用。

對于成熟混凝土，從材料的微觀結(jié)構(gòu)出發(fā)，跟蹤觀察荷載條件下裂縫的萌發(fā)和生長的整個過程，研究材料損傷劣化過程中微觀結(jié)構(gòu)演變與宏觀行為之間的定量關(guān)系，具有重要的意義，但目前尚未見詳細報道?，F(xiàn)有的少量研究成果，主要利用掃描電鏡和各種熒光譜等觀測二維斷面，但事實是，二維信息的提取過程已破壞了其真實性，同時由于是破壞性檢測，原位分析也變得不可能。

如何實現(xiàn)試樣加載條件下的360°旋轉(zhuǎn)，以配合X-CT載物臺使用，對于實現(xiàn)原位觀測，進行水泥凈漿、砂漿及混凝土試件中裂紋的萌發(fā)和擴展過程原位追蹤，尋找裂紋擴展途徑，探索混凝土中骨料、孔結(jié)構(gòu)、雜質(zhì)等對裂紋的作用機制具有決定性的作用。而目前配合工業(yè)X-CT使用的，對水泥基試件進行原位加載的裝置尚無成熟方案。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服工業(yè)X-CT掃描的缺陷，提供一種能夠原位觀察水泥基試件裂縫萌發(fā)、擴展的原位加載儀，解決了實現(xiàn)不影響CT掃描效果及加載條件下的360°旋轉(zhuǎn)，并可建立變形量與裂縫萌發(fā)、擴展的關(guān)系。

本發(fā)明的另一個目的在于提供一種工業(yè)X-CT用水泥基試件原位加載儀的使用方法。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種工業(yè)X-CT用水泥基試件原位加載儀，包括上底板、下底板、中間軸、固定端和位移傳感器，所述中間軸兩端分別安裝有上底板和下底板，上底板和下底板之間設(shè)置有試件，所述位移傳感器貫穿插入上底板和下底板，所述上底板上設(shè)置有可對試件施加壓力的固定端。

一種上述工業(yè)X-CT用水泥基試件原位加載儀的使用方法，包括以下步驟：

1）試件安裝：

按照裝置特點澆筑試件，在試件中心預(yù)留中間軸孔洞，并預(yù)留位移傳感器孔洞，將試件養(yǎng)護28天后，置于上底板和下底板之間，插入位移傳感器、中間軸，并固定；

2）試件加載：

保持試件與上底板、下底板、位移傳感器的相對位置不變，通過旋轉(zhuǎn)固定端對試件進行加載，觀察位移傳感器讀數(shù)，達到預(yù)設(shè)值時停止加載；

3）X-CT掃描：

將試件及整個裝置置于X-CT旋轉(zhuǎn)臺中心位置，保證其穩(wěn)定性；位移傳感器附屬裝置安放于掃描視場外，防止產(chǎn)生偽影，調(diào)整參數(shù)，進行掃描。

作為優(yōu)選，所述上底板和下底板材料采用鋁合金，所述中間軸和固定端材料采用玻璃鋼纖維。鋼材等對X射線的吸收能力強，用之作為加載儀器的材料將嚴重影響試塊最終的成像效果。鋁合金和玻璃鋼纖維對X射線的吸收能力基本等同于水泥漿體，本方案選擇鋁合金和玻璃鋼纖維取代鋼材，在滿足強度要求的前提下，減少了對試塊成像效果的影響。

本發(fā)明將水泥基試件澆筑成特定形狀的試件，置于上、下底板之間，通過旋轉(zhuǎn)固定端對試件施加壓力，并用位移傳感器記錄上、下底板之間的位移變化。將整個裝置置于X-CT旋轉(zhuǎn)臺上，調(diào)節(jié)參數(shù)，對初始試件和施加不同壓力之后的試件進行掃描。

本發(fā)明的有益效果：

（1）實現(xiàn)不影響CT掃描效果及加載條件下的360°旋轉(zhuǎn)的解決方案；

首先，為了避免裝置零部件超出試件掃描范圍，從而產(chǎn)生偽影，裝置采用環(huán)狀試塊，使承載軸通過中心，避免上述情況。

同時，選擇鋁合金做上、下底板，玻璃鋼纖維做中間軸及固定端。鋁合金及玻璃鋼纖維對X射線的吸收能力基本等同于水泥凈漿，因此對試件掃描效果不會產(chǎn)生明顯影響。

（2）可建立變形量與裂縫萌發(fā)、擴展的關(guān)系。

在上底板處固定一位移感應(yīng)器，記錄上、下底板在加載過程中的位移，與該位移下試件內(nèi)部產(chǎn)生的裂縫狀態(tài)相關(guān)聯(lián)，建立定量關(guān)系。

附圖說明

圖1為本發(fā)明工業(yè)X-CT用水泥基試件原位加載儀的結(jié)構(gòu)示意圖：

圖2為本發(fā)明中試件示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明做進一步說明。