x射线ct研究混凝土的试验设备问题 test equipment problems on studying concrete using x-ray ct.pdfVIP

第 16 卷 第 2 期 CT 理论与应用研究 Vol. 16 No. 2 2007 年 6 月 42-47 CT Theory and Applications Jun., 2007 文章编号 1004-4140 2007 02-0042-06 X 射线 CT 研究混凝土的试验设备问题 丁卫华1 2 张建军 陈厚群 刘少聪1 2 1 1.西安理工大学 水利水电学院 西安 710048 2.中国水利水电科学研究院 工程抗震研究中心 北京 100041 摘要 X 射线 CT 研究混凝土的目的是通过 CT 扫描获得的 CT 图像 分析混凝土在不同荷载作用 下细观裂纹的演化过程 解释混凝土宏观强度和变形特性 试验设备存在的问题是加载设备和 CT 机的功能难以同时充分发挥 采用现有的医用 CT 机和专用加载设备 可以初步实现对一 二 级配混凝土动力加载过程中混凝土内部细观裂纹的实时观测 进一步的要求是需要研制专门的 CT 机 提高扫描速度 研制与其配套的加载设备 实现对二级配混凝土试件的动力压缩破坏的 混凝土 CT 试验 关键词 混凝土 CT 机 专用加载设备 细观裂纹 中图分类号 TP391.41 文献标识码 A 混凝土是典型的非均匀材料 其中含有微裂缝 甚至有宏观的缺陷如裂纹 气泡 孔 穴等 根据混凝土的内部结构 一般划分为三个层次 宏观层次 macrolevel 当边长 大于 3 4 倍最大骨料粒径时 混凝土可以看作均质材料体 研究其力学特性不考虑内部结 构 细观层次 mesolevel 认为混凝土是由骨料 硬化水泥砂浆和它们之间的过渡区 粘结带 组成的三相材料 三相内部或其结合面的裂缝发展直接影响混凝土的宏观力学 性能 细观层次的模型一般是毫米或厘米数量级 微观层次 microlevel 一般在微米 尺度 在该尺度下 能够辨清硬化水泥砂浆的颗粒以及粗骨料的结构 混凝土材料的强度 变形和破坏性能都与其内部结构及裂缝的扩展有关 X 射线混凝土 CT 即采用医用 CT 或工业 CT 扫描混凝土试件断面 获得混凝土 CT 图像 通过 CT 图像的 影像特征 分析混凝土细观结构及其变化过程 解释宏观强度变化和变形的机理 发现裂 纹演化的规律性 并为细观尺度混凝土力学数值模型的建立提供依据 混凝土各组成部分物理密度不同 反映在 CT 图像上各像素的CT 数 正比于物理密度 不同 从而形成骨料 砂浆 孔洞等灰度不同的影像图 这就是 CT 物理原理 混凝土试件 受力产生细观裂纹后 相应的 CT 图像部位灰度降低 形成线状或环状影像 称之为 CT 尺 度裂纹 即细观裂纹 这是混凝土 CT 的主要研究对象 采用 X 射线医用 CT 扫描机 Stock S R 研究硫酸对水泥砂浆的腐蚀作用 Chotard T J 收稿日期 2007-04-13 基金项目 国家自然科学基金资助项目 和 万方数据 2 期 丁卫华等 X 射线 CT 研究混凝土的试验设备问题 43 研究水泥水化过程中内部结构的变化都取