一种检测电子成像用水泥基材料及其提亮方法和应用

本发明属于建筑工程中工程材料电子图像检测，涉及一种检测电子成像用水泥基材料及其提亮方法和应用。

背景技术：

1、在背散射电镜测试中，利用入射电子和试样表面物质相互作用所产生的背散射电子成像，从而获得试样表面微观组织结构和形貌信息。配置的波谱仪和能谱仪，利用所产生的x射线对试样进行定性和定量化学成分分析。水泥基材料的电子显微镜成像可以提供材料微观结构和成分的详细信息，包括孔隙、裂缝、水化产物等。然而，由于水泥基材料的电子密度较低，其在电子显微镜下的对比度和亮度可能不足，影响观察和分析的效果。

2、电子密度与原子序数密切相关，且原子序数决定了原子的电子云密度，而电子云的密度直接影响了电子显微镜成像的效果。在电子显微镜下，原子序数较高的元素，其电子云更密集，对电子束的散射程度更大，因此会显得更“亮”；而原子序数较低的元素，其电子云较为稀疏，对电子束的散射程度较小，因此会显得更“暗”。因此为了得到更好的成像效果，“暗”的图像需要进行提亮处理。目前电子图像提亮方法包括：1、添加金属(金，钯)涂层；2、包埋高原子序数元素(铅、铂、金)；3、高压冷冻技术。

3、然而以上技术均存在一些限制，例如铅可能对环境和人体健康有害，而金、铂等元素通常成本较高。因此，需要一种规避现有水泥基材料提亮方法不足的新技术。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明为了解决现有水泥基材料提亮方法存在的上述铅可能对环境和人体健康有害，而金、铂等元素通常成本较高，存在使用限制的问题，提供一种检测电子成像用水泥基材料及其提亮方法和应用。

2、为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种检测电子成像用水泥基材料，它是由以下质量百分比的原料制成：含钡化合物的水泥熟料50～98％、补充性胶凝材料0～45％、石膏2～5％，再按照水灰比0.3～0.5加入水；

4、含钡化合物的水泥熟料为普通水泥掺入5～15％的baco3，粒径在10～30μm；补充性胶凝材料为粒径在5～30μm的煅烧粘土和粒径在5～20μm的石灰石粉。

5、进一步，石膏种类为磷石膏。

6、进一步，含钡化合物的水泥熟料的生料氧化物质量百分比组成为：mgo 2.5～3％、al2o37～7.5％、sio2 19～20％、cao 60～61％、fe2o3 4～4.5％、bao 4.5～5.5％。

7、上述检测电子成像用水泥基材料的提亮方法，包括以下步骤：

8、s1、将5～15％的钡化合物与普通水泥混合煅烧得到粒径为10～30μm含钡金属的水泥熟料，其煅烧温度为1150～1500℃，煅烧时间为2h；

9、s2、将步骤s1制备的含钡化合物的水泥熟料50～98％、补充性胶凝材料0～45％、石膏2～5％充分搅拌混合后，再按照水灰比0.3～0.5加入水进行混合得到含钡的水泥基材料；

10、s3、将步骤s2制备的含钡的水泥基材料制备为10mm×10mm×10mm的背散射电镜检测试块，观察其成像效果。

11、进一步，步骤s1和步骤s2中钡化合物为碳酸钡。

12、上述检测电子成像用水泥基材料在防辐射、混凝土损伤检测领域中的应用。

13、进一步，混凝土损伤检测包括混凝土孔隙、裂缝、水化产物检测。

14、本发明的有益效果在于：

15、1、本发明所公开的检测电子成像用水泥基材料，原材料中因为含有钡元素，对x射线有很好的吸收作用。当x射线射入含碳酸钡的混凝土时，它会吸收和散射部分x射线，从而减弱其穿透力。因此在需要屏蔽x射线的环境中(如医疗放射科，核设施等)，碳酸钡掺入的混凝土可以作为有效的辐射防护材料。

16、2、本发明所公开的检测电子成像用水泥基材料，在混凝土探伤应用上，由于碳酸钡对x射线的吸收性使得在对混凝土进行扫描探伤时得到的内部结构影响有明显的对比，从而使内部的裂缝、空洞等结构更容易被检测出来。同时，如果混凝土的部分区域受到损伤，那么这些区域的碳酸钡含量可能会改变，从而改变x射线的吸收情况，进一步有助于识别这些损伤区域。

17、3、本发明所公开的检测电子成像用水泥基材料，在使用电子显微镜(如扫描电子显微镜或透射电子显微镜)对水化产物进行观察时，碳酸钡可以增强成像的对比度，使得微观水化产物的形状、大小和分布更清晰可见，明显区分里面的物质成分。

18、本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

技术特征：

1.一种检测电子成像用水泥基材料，其特征在于，它是由以下质量百分比的原料制成：含钡化合物的水泥熟料50～98％、补充性胶凝材料0～45％、石膏2～5％，再按照水灰比0.3～0.5加入水；

2.如权利要求1所述的检测电子成像用水泥基材料，其特征在于，石膏种类为磷石膏。

3.如权利要求2所述的检测电子成像用水泥基材料，其特征在于，含钡化合物的水泥熟料的生料氧化物质量百分比组成为：mgo 2.5～3％、al2o3 7～7.5％、sio2 19～20％、cao60～61％、fe2o3 4～4.5％、bao 4.5～5.5％。

4.如权利要求1～3任意一项所述的检测电子成像用水泥基材料的提亮方法，其特征在于，包括以下步骤：

5.如权利要求4所述的检测电子成像用水泥基材料的提亮方法，其特征在于，步骤s1和步骤s2中钡化合物为碳酸钡。

6.如权利要求1～3任意一项所述检测电子成像用水泥基材料的应用，其特征在于，检测电子成像用水泥基材料在防辐射、混凝土损伤检测领域中的应用。

7.如权利要求6所述检测电子成像用水泥基材料的应用，其特征在于，混凝土损伤检测包括混凝土孔隙、裂缝、水化产物检测。

技术总结
本发明涉及一种检测电子成像用水泥基材料，它是由以下质量百分比的原料制成：含钡化合物的水泥熟料50％、补充性胶凝材料45％、石膏5％，再按照水灰比0.5加入水；含钡化合物的水泥熟料为普通水泥掺入5％的BaCO<subgt;3</subgt;，粒径在22.27μm；补充性胶凝材料为粒径在14.88μm的煅烧粘土和粒径在8.09μm的石灰石粉；解决现有水泥基材料提亮方法存在的上述铅可能对环境和人体健康有害，而金、铂等元素通常成本较高，存在使用限制的问题。

技术研发人员：罗祺,张欣裕,白银
受保护的技术使用者：重庆交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11