[發明專利]一種水泥基材料凍融損傷的微觀結構檢測方法

有效

• 申請號: 201310322928.7
• 申請日: 2013-07-29
• 公開（公告）號: CN103389314A
• 公開（公告）日: 2013-11-13
• 發明（設計）人: 劉琳;蔣建華;沈德建;趙海濤
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G01N23/04
• 分類號: G01N23/04;G01N1/28
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

1.一種水泥基材料凍融損傷的微觀結構檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、對長齡期的水泥基材料樣品作切割、打磨，得到若干個相同尺寸的水泥基材料試件；

步驟2、對水泥基材料試件做真空飽水處理；

步驟3、將步驟2處理后的試件的一面作為底面，對試件進行X射線斷層掃描，得到凍融前的二維灰度圖像數據，所述每個水泥基材料試件對應一組二維灰度圖像數據；

步驟4、對步驟3處理后的水泥基材料試件再次做真空飽水處理；

步驟5、將經步驟4處理后的水泥基材料試件隨機分成三類，將上述三類水泥基材料試件置于不同密封條件進行凍融前處理，所述密封條件包括全密封、半密封和不密封；

步驟6、分別對上述進行凍融前處理后的三類水泥基材料試件做一次凍融循環；

步驟7、對步驟6處理后的試件進行X射線斷層掃描，得到一次凍融循環后的二維灰度圖像數據；反復進行凍融循環，直至水泥基材料試件失效，此時得到若干次凍融循環后的二維灰度圖像數據；所述每個水泥基材料試件每凍融循環一次對應一組二維灰度圖像數據；

步驟8、分別對凍融前和每次凍融循環后的二維灰度圖像數據進行處理和定量分析，得到每個水泥基材料試件的凍融前三維灰度圖像數據和每次凍融循環后的三維灰度圖像數據，并通過灰度變化統計裂紋信息，所述裂紋信息包括體積分數、連通性、比表面積、空間取向程度。

2.根據權利要求1所述的水泥基材料凍融損傷的微觀結構檢測方法，其特征在于，步驟1中將長齡期的水泥基材料樣品作切割、打磨為圓柱體水泥基材料試件，所述水泥基材料為水泥凈漿、水泥砂漿或混凝土。

3.根據權利要求2所述的水泥基材料凍融損傷的微觀結構檢測方法，其特征在于，所述圓柱體水泥基材料試件的尺寸為：直徑Φ=8.2mm、長度L=10mm。

4.根據權利要求2所述的水泥基材料凍融損傷的微觀結構檢測方法，其特征在于，所述密封條件為全密封時進行凍融前處理，具體包括：用環氧樹脂全密封或保鮮膜全密封；全密封條件下的水泥基材料試件在氣凍氣融環境下進行凍融循環。

5.根據權利要求2所述的水泥基材料凍融損傷的微觀結構檢測方法，其特征在于，所述密封條件為半密封時進行凍融前處理，具體包括：用環氧樹脂密封圓柱體水泥基材料試件的側面和頂面，留底面不密封或用保鮮膜包裹圓柱體水泥基材料試件的側面和頂面，留底面不密封；半密封條件下的水泥基材料試件進行凍融循環時將非密封面與水膜層接觸即單面水凍水融；該密封條件下，再次進行凍融循環前：對于用保鮮膜包裹的水泥基材料試件，對該水泥基材料試件進行真空飽水處理，再進行與上一次相同的凍融前處理；對于用環氧樹脂包裹的水泥基材料試件，僅對該水泥基材料試件進行真空飽水處理，不再進行凍融前處理。

6.根據權利要求2所述的水泥基材料凍融損傷的微觀結構檢測方法，其特征在于，所述密封條件為不密封時進行凍融前處理，具體為：將水泥基材料試件浸入航空煤油中；不密封條件下的水泥基材料試件在油凍油融環境下進行凍融循環；該密封條件下，當再次凍融循環前，對水泥基材料試件進行真空飽水處理，再進行與上一次相同的凍融前處理。

7.根據權利要求1-6中任意一項權利要求所述的水泥基材料凍融損傷的微觀結構檢測方法，其特征在于，每次凍融循環持續的時間為3天。

8.根據權利要求1-6中任意一項權利要求所述的水泥基材料凍融損傷的微觀結構檢測方法，其特征在于，所述真空飽水處理具體為：在真空飽水儀中進行，先將水泥基材料試件置于真空飽水儀內抽真空，使得氣壓低于外界大氣壓，再將水輸入真空飽水儀中在低氣壓狀態下保持若干小時。

9.根據權利要求8所述的水泥基材料凍融損傷的微觀結構檢測方法，其特征在于，所述將水輸入真空飽水儀中在低氣壓狀態下保持20個小時。

10.根據權利要求1所述的水泥基材料凍融損傷的微觀結構檢測方法，其特征在于，所述步驟8中利用三維灰度圖像統計裂紋信息，具體為：對三維灰度圖像截取目標區域，根據灰度分布選擇一個灰度閾值做閾值分割，把灰度圖變為二值圖像，然后定量計算二值圖像中的裂紋信息。