专利名称：基于工业x射线断层照相的水泥基材料孔隙率分布测试方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种基于工业X射线断层照相的水泥基材料孔隙率分布测试方法及装置，特别是针对混凝土、砂浆及其它水泥基材料试块三维孔隙率分布的检测方法及装置。
背景技术：
水泥基材料的孔隙率是一项重要的技术参数，决定着材料的力学性能、传输性能及耐久性。如何准确表征水泥基材料的孔隙率得到了研究者们的广泛关注。孔隙率测试方法分为定量统计法和显微观测法两大类。定量统计法包括压汞法、气体吸附法、煮沸吸水法、保温吸油法等，该类方法只能给出某个样品内部孔隙率的统计平均值，无法得到孔隙率随空间的分布。金相显微镜、电子显微镜及工业X射线断层照相等显微观测法可以直观的看到孔隙所在，也可以根据体视学及统计学近似统计出某个范围内的孔隙率，但很难给出孔隙率随空间的具体分布。另外金相显微镜、电子显微镜只能看到一个断切面，从一个段切面推得的孔隙率数据跟实际的三维孔隙率数据有差距；各种X射线断层照相受观测的空间分辨率限制，往往只能观测、表征相对较大的孔隙，忽略了在水泥基材料中占很大比例的凝胶孔和较小的毛细孔。因而如何准确的给出水泥基材料内部的三维孔隙率分布是一个现实的技术难题。本发明利用干燥水泥基样品和原位饱和水泥基样品对X射线衰减差别来计算三维孔隙率分布。不同于低分辨的医用X射线断层照相，高分辨的工业X射线断层照相都是利用样品的旋转来进行断层扫描，因而如何保证样品在两次扫描及干燥饱和过程中保持原位是一个技术难题。本发明通过在样品部分和抽真空部分用负压及软管连接的方法解决了该技术难题，提供了一种利用工业X射线断层照相对水泥基材料三维孔隙率分布进行测试的方法。
发明内容
本发明提供了一种能够保持测试过程中X射线断层照相条件不变并能够实现原位的基于工业X射线断层照相的水泥基材料孔隙率分布测试方法及装置。本发明所述的基于工业X射线断层照相的水泥基材料孔隙率分布测试方法包括以下步骤予以实现步骤1 取一塑料试管，在其底部注入环氧树脂液体及固化剂，待其固化后，用502胶将干燥完全的水泥基材料固定到固化树脂上，塑料试管用第一开孔橡胶塞密封；步骤2 把塑料试管固定到工业X射线断层照相的旋转样品台上并进行第一次X射线断层照相，获得完全干燥样品的断层灰度数据；步骤3:
取一用橡胶塞密封的锥形瓶，在密封的锥形瓶上连接有真空计，同时在密封的锥形瓶上通过第一真空管连接真空泵，在密封的锥形瓶上还连接第二真空管且密封的锥形瓶与第二真空管的一端连接，在第二真空管的另一端连接有第四开口橡胶塞，取一塑料软管，在塑料软管的两端分别连接第二橡胶塞和第三橡胶塞，并将第三橡胶塞连接于第四开口橡胶塞；步骤4:从第一橡胶塞的开孔中往塑料试管中注水或者水溶液并使其超过水泥基材料样品5毫米以上，将第二橡胶塞放在第一橡胶塞的开孔处并形成松散连接，启动真空泵，在塑料试管内形成负压，并由负压将第二橡胶塞与第一橡胶塞密封连接于第一橡胶塞的开孔处，待真空度达到750毫米汞柱负压并保持两小时以上，样品达到完全饱和，然后停掉真空泵，等真空回复到标准大气压后，第二橡胶塞与第一橡胶塞之间恢复成松散连接，将第二橡胶塞从第一橡胶塞上取下；步骤5:保持与第一次断层照相同样的测试条件，原位进行第二次X射线断层照相，获得完全饱和样品的断层灰度数据；步骤6:用下列公式对每一个体素的灰度数据进行计算得到样品中的三维孔隙率分布图像
权利要求
1.一种基于工业X射线断层照相的水泥基材料孔隙率分布测试方法，其特征在于，测试方法包括以下步骤步骤1 取一塑料试管G)，在其底部注入环氧树脂液体及固化剂，待其固化后，用502胶将干燥完全的水泥基材料O)固定到固化树脂(1)上，塑料试管用第一开孔橡胶塞(6)密封； 步骤2 把塑料试管(4)固定到工业X射线断层照相的旋转样品台上并进行第一次X射线断层照相，获得完全干燥样品的断层灰度数据； 步骤3 取一用橡胶塞(11)密封的锥形瓶(12)，在密封的锥形瓶(1 上连接有真空计(14)， 同时在密封的锥形瓶(1 上通过第一真空管(1 连接真空泵(15)，在密封的锥形瓶(12) 上还连接第二真空管(10)且密封的锥形瓶(1 与第二真空管(10)的一端连接，在第二真空管(10)的另一端连接有第四开口橡胶塞(9)，取一塑料软管(5)，在塑料软管(5)的两端分别连接第二橡胶塞(7)和第三橡胶塞 (8)，并将第三橡胶塞(8)连接于第四开口橡胶塞(9)； 步骤4 从第一橡胶塞(6)的开孔中往塑料试管(4)中注水或者水溶液( 并使其超过水泥基材料样品5毫米以上，将第二橡胶塞(7)放在第一橡胶塞(6)的开孔处并形成松散连接，启动真空泵(15)，在塑料试管内形成负压，并由负压将第二橡胶塞(7)与第一橡胶塞(6)密封连接于第一橡胶塞(6)的开孔处，待真空度达到750毫米汞柱负压并保持两小时以上，样品达到完全饱和，然后停掉真空泵(15)，等真空回复到标准大气压后，第二橡胶塞(7)与第一橡胶塞(6) 之间恢复成松散连接，将第二橡胶塞(7)从第一橡胶塞(6)上取下； 步骤5 保持与第一次断层照相同样的测试条件，原位进行第二次X射线断层照相，获得完全饱和样品的断层灰度数据； 步骤6 用下列公式对每一个体素的灰度数据进行计算得到样品中的三维孔隙率分布图像
2.根据权利要求1所述的基于工业X射线断层照相的水泥基材料孔隙率分布测试方法，其特征在于，水溶液为碘化钾溶液、碘化钠溶液、有机碘溶液。
3. 一种实现权利要求1所述基于工业X射线断层照相的水泥基材料孔隙率分布测试方法的装置，其特征在于，包括塑料软管(5)、底部固定有环氧树脂的塑料试管(4)和真空抽吸装置，在塑料软管(5)的两端分别连接有第二橡胶塞(7)和第三橡胶塞(8)， 在所述塑料试管(4)的试管孔上设有第一开孔橡胶塞(6)，所述的真空抽吸装置包括锥形瓶(12)，在锥形瓶(1 的瓶口上设有橡胶塞(11)，在锥形瓶(12)上连接有真空计(14)，同时在锥形瓶(12)上通过第一真空管(13)连接有真空泵 (15)，在锥形瓶(1 上还连接有第二真空管(10)且锥形瓶(1 与第二真空管(10)的一端连接，在第二真空管(10)的另一端连接有第四开口橡胶塞(9)，所述塑料软管( 上的第三橡胶塞(8)与所述第四开口橡胶塞(9)连接，所述第二橡胶塞(7)在真空泵(15)工作时与所述第一开孔橡胶塞(6)形成负压连接，第二橡胶塞(7) 在真空泵(15)停止工作时与所述第一开孔橡胶塞(6)处于分离状态。
全文摘要
一种基于工业X射线断层照相的水泥基材料孔隙率分布测试方法及装置。方法包括先将干燥的样品固定到塑料试管中断层照相，获得干燥样品的断层灰度数据；然后再保持样品原位的前提下注水或水溶液并抽真空让样品饱和；相同测试条件下进行原位断层照相，获得饱和样品的断层灰度数据；对两次断层照相的灰度数据进行计算得到样品的三维孔隙率分布。装置包括由第一橡胶塞密封的塑料试管、塑料软管和真空抽吸装置；在塑料软管的两端分别连接有第二橡胶塞和第三橡胶塞；所述塑料软管上的第三橡胶塞与真空抽吸装置连接，所述第二橡胶塞在真空泵工作时与所述第一橡胶塞形成负压连接，第二橡胶塞在真空泵停止工作时与所述第一橡胶塞处于分离状态。
文档编号G01N15/08GK102230875SQ20111016352
公开日2011年11月2日 申请日期2011年6月17日 优先权日2011年6月17日
发明者万克树, 王国伟 申请人:东南大学