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水泥基材料是應(yīng)用*不久前、用量最大的工程材料，其使用環(huán)境復(fù)雜多樣提升行動。在實際服役過程中能力建設，水泥基材料在干濕循環(huán)、溫度變化研究進展、力學(xué)載荷等因素的作用下產(chǎn)生劣化無障礙，影響結(jié)構(gòu)安全。砂漿是常用修補材料互動互補，修補砂漿與原有基體間的粘結(jié)質(zhì)量對修補體系的穩(wěn)定性和耐久性至關(guān)重要發揮重要帶動作用，其影響因素包括砂漿的成分、基體的預(yù)處理等意料之外。

青島理工大學(xué)土木工程學(xué)院張鵬教授團隊通過結(jié)合X射線CT和壓汞法（Mercury Intrusion Porosimetry至關重要，MIP），研究了舊砂漿初始含水狀態(tài)對新舊砂漿粘結(jié)組成的復(fù)合體微觀結(jié)構(gòu)的影響效果∮兴鶓?；谌⒕艿腦射線CT設(shè)備(nanoVoxel-3000系列)的三維重建圖像，分析了新舊砂漿界面的微觀結(jié)構(gòu)及修補砂漿硬化后的內(nèi)部孔隙和微裂紋的空間分布特征合作關系。利用MIP結(jié)果分析了修補砂漿中孔隙類型及其形成機理著力提升。基于中子透射成像傳遞，對復(fù)合體開展了可視化吸水試驗融合，得到了隨時間變化的含水率分布曲線，分析了復(fù)合體的吸水特點及其與微結(jié)構(gòu)的關(guān)系相關性。

三英精密nanoVoxel-3000顯微CT

    通過改變舊砂漿的初始含水率完成的事情，設(shè)計了兩種復(fù)合體物聯與互聯。將舊砂漿試件與新拌修補砂漿接觸前的初始含水條件設(shè)置如下:

    a)干燥基體—舊砂漿試樣在105℃干燥24小時，并在室溫下冷卻改造層面。

    b)飽水基體—舊砂漿在水中浸泡5小時供給，測定含水率為20.4%。

圖1 新舊砂漿復(fù)合體試件示意圖

將X射線CT和MIP測試相結(jié)合設計能力，以表征所研究復(fù)合體的微觀結(jié)構(gòu)。首先深入開展，采用中國天津三英精密儀器有限公司生產(chǎn)的nanoVoxel-3502E對試樣進行X射線CT掃描更為一致。通過圖像二值化對原始數(shù)據(jù)進行空隙分割，如圖3所示技術的開發，并對界面周圍分割后的空隙尺寸(高度±2.2 mm)進行分析品率。

由于X射線CT測試未能檢測小于圖像體素尺寸的孔隙，修補砂漿的微觀結(jié)構(gòu)通過MIP試驗進行聯(lián)合分析不斷發展，所用試樣D06-R和S06-R分別從D06和S06切取更優質，在MIP測試之前通過烘干法去除水分發行速度。最后利用中子成像試驗平臺，對新舊砂漿復(fù)合體吸水過程進行了成像研究。

圖2 基于X射線CT數(shù)據(jù)重建試件的三維圖像并從中截取感興趣區(qū)域用于分析

圖3 對興趣區(qū)的孔隙和裂紋分割提取

    兩種試件的內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)如圖4所示模樣，D06出現(xiàn)明顯收縮開裂，S06的微觀結(jié)構(gòu)更為致密高質量，計算出感興趣區(qū)域(ROI)中不同切面(長×寬)的尺寸大于44.2µm的空隙(氣孔和微裂紋)的面積分數(shù)善於監督。在圖5中，將每個切片的面積分數(shù)按照高度進行繪制高質量。結(jié)果表明也逐步提升，兩種試件的舊砂漿大空隙面積分數(shù)均在0.03左右。S06新砂漿中大空隙的面積分數(shù)集中在0.03左右註入了新的力量，而D06的新砂漿中大空隙的面積分數(shù)為 0.06重要的作用，約為試件S06新砂漿的兩倍。

圖4 新舊砂漿復(fù)合體試件內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)

圖5 大空隙面積分數(shù)隨高度的變化情況

圖6 對空隙按照等效直徑進行顏色標記

通過微觀形貌分析擴大公共數據，推斷出D06和S06界面區(qū)域大尺寸空隙的形成機理不同深度。對于D06樣品，由于含水率存在梯度核心技術體系，將新拌修補砂漿置于預(yù)干燥的舊砂漿上開拓創新，修補砂漿中的水分會被大量抽取，收縮開裂嚴重必然趨勢，產(chǎn)生較大的空隙促進善治；S06試件制備時，舊砂漿被水預(yù)飽和多樣性，修補砂漿的水分流失以及飽水舊砂漿中水的可能回流可導(dǎo)致界面處的水分積累發揮效力，從而在界面周圍產(chǎn)生一個面積較大的不連續(xù)區(qū)域，形成較大空隙真諦所在。

    采用循環(huán)進汞法來表征具有“墨水瓶狀”孔隙的修補砂漿微觀結(jié)構(gòu)指導。根據(jù)累積壓汞數(shù)據(jù)計算修補砂漿的有效連通孔隙度和“墨水瓶狀”孔隙度，D06-R的有效連通孔隙度(0.074)與小孔隙的體積分數(shù)(0.076)非常接近充分。由此推斷進一步完善，收縮裂紋不是直接相互連通的，而是通過毛細孔連通競爭力。S06- R的有效連通孔隙度(0.095)低于小孔隙體積分數(shù)(0.129)調整推進。推測在S06-R中，只有部分小孔隙能夠良好連通兩個角度入手。

圖7 新砂漿第一次和第二次壓汞后得到的孔徑分布曲線

    通過中子成像技術(shù)實時跟蹤新舊砂漿復(fù)合體的吸水現(xiàn)象建強保護，得到動態(tài)含水率分布，如圖9所示生產效率。其中使命責任，含水率通過中子穿透水的厚度與試件厚度的比值進行計算，界面的位置用虛線表示使用，底部為新砂漿合規意識。在圖像上設(shè)置寬度為5 mm的ROI(黃色矩形)，監(jiān)測沿水流方向的含水率剖面變化有效性，根據(jù)圖10中的動態(tài)含水量剖面確定潤濕鋒位置創新內容，采用線性回歸函數(shù)對試驗數(shù)據(jù)進行擬合得到吸水性系數(shù)機遇與挑戰。

D06中新砂漿的吸水性系數(shù)是S06中新砂漿的1.5倍。D06的新砂漿中存在較多裂紋使得其吸水性系數(shù)較高善於監督。S06中新拌修補砂漿失水少集成技術，可以保證水泥水化的正常進行，形成更致密的孔隙結(jié)構(gòu)更合理。因此適應能力，S06中的新砂漿吸水性較低。

圖9新舊砂漿復(fù)合體在吸水過程中動態(tài)含水率變化規(guī)律

圖10新舊砂漿復(fù)合體吸水過程中動態(tài)含水率曲線的測定 (a) D06;(b) S06

圖11 新舊砂漿復(fù)合體吸水過程中潤濕鋒位置的變化 (a)D06;(b) S06

通過X射線CT圖像觀察各方面，新拌砂漿接觸預(yù)干燥的舊砂漿時會被抽取大量水分防控，導(dǎo)致明顯的收縮開裂。當新砂漿與飽水舊砂漿粘在一起時適應性，新砂漿的泌水以及飽水舊砂漿中水分的潛在回流可能會導(dǎo)致界面處的水分積聚堅實基礎，從而在界面周圍產(chǎn)生一個較大的不連續(xù)區(qū)域。

與預(yù)干燥舊砂漿和飽水舊砂漿粘結(jié)的新砂漿中可侵入孔隙度雖然相似重要作用，但孔徑分布特征存在顯著差異行動力。兩種新砂漿的毛細孔隙大小相近，而與飽水舊砂漿粘結(jié)的新砂漿中毛細孔隙較多切實把製度。因此統籌，對舊砂漿預(yù)濕可減緩與之粘結(jié)的新拌修補砂漿失水，有利于水泥水化正常進行協同控製。

舊砂漿基體的吸水性對新舊砂漿復(fù)合體的微觀結(jié)構(gòu)和吸水特征有顯著影響。在設(shè)計混凝土結(jié)構(gòu)修補方案時品質，除考慮界面粘結(jié)強度外利用好，還應(yīng)從耐久性的角度考慮修補砂漿硬化后的傳輸性能。

X射線顯微CT掃描實現(xiàn)了試件內(nèi)部的孔隙和裂紋結(jié)構(gòu)的三維可視化解決問題，較好地表征了水泥基材料的微觀結(jié)構(gòu)系列，展示了材料內(nèi)部的真實情況。