一种水泥基多孔材料损伤度的定量表征裂缝的方法技术

本发明专利技术公开了一种水泥基多孔材料损伤度的定量表征裂缝的方法，该方法基于采用力学的方法对混凝土进行横轴和纵轴施加荷载，利用高精度非金属超声检测仪对水泥基材料进行超声波传播时间的测试。将制作损伤后的水泥基材料通过X射线计算机断层扫描仪进行XCT扫描，利用VG Studio Max软件表征混凝土的裂缝分布。

A method for quantitative characterization of cracks based on damage degree of cement based porous materials

The invention discloses a method for quantitatively characterizing cracks in cement-based porous materials. The method is based on applying load on the transverse and longitudinal axes of concrete by mechanical method, and the ultrasonic propagation time of cement-based materials is tested by a high-precision non-metallic ultrasonic detector. The damaged cement-based materials were scanned by X-ray computed tomography (XCT), and the crack distribution of concrete was characterized by VG Studio Max software.

【技术实现步骤摘要】
一种水泥基多孔材料损伤度的定量表征裂缝的方法
本专利技术属于混凝土材料领域，尤其涉及一种水泥基多孔材料损伤度的定量表征裂缝的方法。
技术介绍
在当今世界，无论是建筑结构还是桥梁工程，混凝土都是不可缺少的材料之一，其应用广泛、历史悠久，不仅可以广泛应用于工业和民用建筑、水工建筑和城市建设，而且还可以应用于海洋开发用的各种构筑物。我国是混凝土用量最多的国家。据统计我国2016年商品混凝土达到了17.9亿立方米，混凝土的年使用量居世界第一位。随着我国经济快速发展，高速公路发展迅速，然而由于这些地区常年受到车辆的重力荷载导致路面出现细微裂纹，同时因恶劣天气(如酸雨)导致腐蚀性离子与损伤混凝土接触并快速传输至内部，发生化学反应，导致体积增加、混凝土开裂、损伤累积和传输系数增大；随着损伤的不断累积，传输-腐蚀破坏-开裂过程速度加剧，直至混凝土失效。因此，研究混凝土的损伤分布对探索长寿命混凝土材料设计制备理论与调控机制具有十分重要的理论意义。
技术实现思路
技术问题：本专利技术的目的在于提供一种水泥基多孔材料损伤度的定量表征裂缝的方法。该方法能够准确地制备不同损伤度的水泥基材料，同时能够可视化定量表征裂缝体积及分布。技术方案：本专利技术具体技术方案为一种水泥基多孔材料损伤度的定量表征裂缝的方法。包括以下步骤：步骤1，成型水泥基多孔材料混凝土试件，48h后拆模，拆模后放在标准养护室中养护28-60d；步骤2，对所述试件进行超声测试，获取通过试件的声时；步骤3，利用万能压力机测试试件的横轴和纵轴的最大荷载；步骤4，利用力学方法制作混凝土的损伤度时，加载过程中，对试件连续、均匀加载，先将试件纵轴压20-30min，再将横轴压20-30min，记为1个循环，加载5-10个循环后静置1-2天；步骤5，测量通过受损伤试件的声时，并计算试块制作损伤前后的损伤度，当损伤度没有达到设计损伤度时，按照上述步骤继续加载，直到达到设计损伤度为止；步骤6，将上述达到损伤度的试块置于计算机断层扫描系统样品台上对样品进行X射线计算断层扫描；步骤7，利用公开的专业分析软件VGStudioMax对获取的扫描信息进行裂缝缺陷分析，提取损伤混凝土的裂缝分布。其中，步骤1中，成型的混凝土试件尺寸为100mm×100mm×300mm。步骤2中，所述的超声测试采用高精度的Proceq非金属超声检测仪。步骤4中，在加载过程中，对试件横轴和纵轴加载的荷载分别为横轴和纵轴最大荷载的40％-60％。步骤5中所述的损伤度，表示为D0，式中，D0为混凝土的初始损伤度，To和T分别为混凝土预加荷载前后的超声波时间，Erd为混凝土的相对动弹性模量。步骤6中，X射线计算机断层扫描系统的管头电压10-225KV，管头电流为0.34-0.65mA。有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有以下特点：(1)采用本专利技术，能够可控准确的制备不同损伤度的混凝土。(2)将XCT与图片处理技术相结合联合使用，可以可视化定量表征制备的损伤混凝土内部的裂缝分布及裂缝体积。具体实施方式下面给出的实施例拟对本专利技术作进一步说明，但不能理解为是对本专利技术保护范围的限制，该领域的技术人员根据本专利技术的内容作出的进一步非实质性改进和调整仍然属于本专利技术的保护范围。实例1：试样：混凝土试件尺寸为100mm×100mm×300mm，水灰比为0.55，砂率为38％，标准条件养护28d。设备与测试条件：将养护到期的试件取出，用高精度的Proceq非金属超声检测仪测量通过混凝土的声时。然后用万能压力机依次测试试块横轴与纵轴的最大荷载。损伤度制作方法为：加载过程中，分别对试件的横轴和纵轴连续、均匀施加其最大荷载的40％的压力，将试件纵轴压20min，再将横轴压20min，记为1个循环。加载8个循环后静置1天，然后测试通过试件的时速，并依据损伤度公式制作10％损伤度的混凝土。结果分析、将达到设计损伤度的试块切割成尺寸为20mm×20mm×100mm的小试块(尺寸越小三维重构图象的分辨率越高)，通过X射线计算机断层扫描仪进行XCT扫描。利用VGStudioMAX软件统计试件内部裂缝分布及裂缝体积。实例2：试样：混凝土试件尺寸为100mm×100mm×300mm，水灰比为0.55，砂率为38％，标准条件养护28d。设备与测试条件：将养护到期的试件取出，用高精度的Proceq非金属超声检测仪测量通过混凝土的声时。然后用万能压力机依次测试试块横轴与纵轴的最大荷载。损伤度制作方法为：加载过程中，分别对试件的横轴和纵轴连续、均匀施加其最大荷载的60％的压力，将试件纵轴压20min，再将横轴压20min，记为1个循环。加载5个循环后静置1天，然后测试通过试件的时速，并依据损伤度公式制作10％损伤度的混凝土。结果分析、将达到设计损伤度的试块切割成尺寸为20mm×20mm×100mm的小试块(尺寸越小三维重构图象的分辨率越高)，通过X射线计算机断层扫描仪进行XCT扫描。利用VGStudioMAX软件统计试件内部裂缝分布及裂缝体积。实例3：试样：混凝土试件尺寸为100mm×100mm×300mm，水灰比为0.55，砂率为38％，标准条件养护28d。设备与测试条件：将养护到期的试件取出，用高精度的Proceq非金属超声检测仪测量通过混凝土的声时。然后用万能压力机依次测试试块横轴与纵轴的最大荷载。损伤度制作方法为：加载过程中，分别对试件的横轴和纵轴连续、均匀施加其最大荷载的60％的压力，将试件纵轴压30min，再将横轴压30min，记为1个循环。加载10个循环后静置1天，然后测试通过试件的时速，并依据损伤度公式制作20％损伤度的混凝土。结果分析、将达到设计损伤度的试块切割成尺寸为20mm×20mm×100mm的小试块(尺寸越小三维重构图象的分辨率越高)，通过X射线计算机断层扫描仪进行XCT扫描。利用VGStudioMAX软件统计试件内部裂缝分布及裂缝体积。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水泥基多孔材料损伤度的定量表征裂缝的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，成型水泥基多孔材料混凝土试件，48h后拆模，拆模后放在标准养护室中养护28‑60d；步骤2，对所述试件进行超声测试，获取通过试件的声时；步骤3，利用万能压力机测试试件的横轴和纵轴的最大荷载；步骤4，利用力学方法制作混凝土的损伤度时，加载过程中，对试件连续、均匀加载，先将试件纵轴压20‑30min，再将横轴压20‑30min，记为1个循环，加载5‑10个循环后静置1‑2天；步骤5，测量通过受损伤试件的声时，并计算试块制作损伤前后的损伤度，当损伤度没有达到设计损伤度时，按照上述步骤继续加载，直到达到设计损伤度为止；步骤6，将上述达到损伤度的试块置于计算机断层扫描系统样品台上对样品进行X射线计算断层扫描；步骤7，利用公开的专业分析软件VG Studio Max对获取的扫描信息进行裂缝缺陷分析，提取损伤混凝土的裂缝分布。

【技术特征摘要】
1.一种水泥基多孔材料损伤度的定量表征裂缝的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，成型水泥基多孔材料混凝土试件，48h后拆模，拆模后放在标准养护室中养护28-60d；步骤2，对所述试件进行超声测试，获取通过试件的声时；步骤3，利用万能压力机测试试件的横轴和纵轴的最大荷载；步骤4，利用力学方法制作混凝土的损伤度时，加载过程中，对试件连续、均匀加载，先将试件纵轴压20-30min，再将横轴压20-30min，记为1个循环，加载5-10个循环后静置1-2天；步骤5，测量通过受损伤试件的声时，并计算试块制作损伤前后的损伤度，当损伤度没有达到设计损伤度时，按照上述步骤继续加载，直到达到设计损伤度为止；步骤6，将上述达到损伤度的试块置于计算机断层扫描系统样品台上对样品进行X射线计算断层扫描；步骤7，利用公开的专业分析软件VGStudioMax对获取的扫描信息进行裂缝缺陷分析，提取损伤混凝土的裂缝分布。2.根据权利要求1所述的水...

【专利技术属性】
技术研发人员：张云升，杨永敢，吴志涛，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32