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微區X射線熒光光譜儀M4 Tornado無損檢測混凝土中元素

發布時間:2021-09-29瀏覽:91

        混凝土在生活中有著廣泛的應用,如房屋建材、道路橋梁、造船業、機械工業、地熱工程、水利水電、3D打印等領域。從19世紀中期,混凝土的強度、抗酸堿度、均勻性、耐久性等性能一直受到人們的關注,而德國Bruker 微區X射線熒光光譜儀M4 Tornado不僅可以針對混凝土樣品的不均勻性、大尺寸特點進行表征,其次, M4 Tornado對混凝土中不同位置可以進行麵掃描元素分析、定性及半定量、定量分析,為使用者提供詳細直觀的的相關信息。M4 Tornado在混凝土老化、雜質摻雜、抗酸堿腐蝕性、凝膠相的相態分布、不同位置元素的半定量分析等領域得到廣泛應用。


1.混凝土老化的研究


       混凝土隨著年限的延長而漸去老化,其老化現狀主要表現微基礎變異、體積改變、溶蝕加重、碳化累進、裂縫增生擴展等現象。采用微區X射線熒光光譜儀M4 Tornado對混凝土進行麵掃描分析,對Na、K、Si元素進行定性和半定量分布,分析測試當混凝土中含有活性的SiO2時,它可以與水泥中的Na、K產生反應,生成堿矽凝膠,這種凝膠體能吸水膨脹,使混凝土出現拱起或者崩裂現象;M4 Tornado對混凝土表層Ca元素進行定性和半定量分析,Ca元素含量增加,說明混凝土中Ca被溶解析出,表明混凝土已經受溶蝕破壞。

 

2.雜質參雜


       建築及橋梁施工過程中,在混凝土添加粉煤灰、河砂等外加劑來提高混凝土的流動性、耐久性及抗壓強度,在此過程中伴隨著外加劑Si、Ca、Cr等外來元素對混凝土性能的影響,微區X射線熒光光譜儀M4 Tornado對混凝土進行麵掃描可以分析, 可以觀察外加劑的引入是否可以提高混凝土的性能。


3. 抗酸堿腐蝕性


       混凝土在橋梁、輪船、石油開采地樁等常年受到海水中Cl離子的侵蝕,在房屋建築和道路混凝土應用中也受到酸雨的侵蝕,一旦收到海水和酸雨的侵蝕,會造成混凝土與鋼筋的空隙增加,混凝土中孔隙率增加,混凝土強度降低,危險係數提高。故混凝土表麵的防腐蝕塗層對於加強混凝土道路橋梁及建築的抗腐蝕性能具有重要的作用。通過模擬海水和酸雨對混凝土的侵蝕,Bruker微區X射線熒光光譜儀M4 Tornado對混凝土中的Cl和S元素進行麵掃描分析和線性掃描分析,掃描結果得知,此樣品的混凝土中右上角受到海水中的Cl和酸雨中的S侵蝕更嚴重。


4.凝膠材料的相態分布


       在混凝土的原材料中,對混凝土重要的結構材料就是砂石,稱為骨料,在混凝土中加入砂石起到骨架的作用。而混凝土中水泥和砂石含有大量的SiO2,而Si元素的相態結構影響混凝土的耐久性、抗壓強度等參數,Bruker微區X射線熒光光譜儀M4 Tornado對混凝土中Si元素進行相態分析,可初步判斷混凝土中Si屬於單晶還是多晶矽,以及相態的種類和尺寸大小。

 

5.不同位置元素的半定量分析


       目前,混凝土耐久性越來越受到關注,因為大量私人和公共預算用於修複和恢複過早惡化的基礎設施。鋼筋混凝土發生這種劣化的主要原因之一是氯離子引起的腐蝕,一旦界麵處達到一定濃度,氯離子就會滲透混凝土保護層並降解鋼筋。Bruker微區X射線熒光光譜儀M4可以探究混凝土中的不同元素含量的分布情況,從混凝土樣品采集10個區域,對10個區域的混凝土進行半定量分析,結果顯示,隨著縱向測試樣品距離的延伸,混凝土中Cl元素含量降低,說明混凝土受Cl元素腐蝕程度降低,而K元素隨著縱向距離延伸其含量增加,而混凝土中Ca、Si元素含量變化穩定,說明此混凝土中混合均勻,元素分散性好。

 
       綜述:隨著我國十四五規劃對經濟方麵的要求,我國的建設規模正日益壯大,混凝土作為使用量大、使用廣泛的建築材料之一,其性能倍受人們的重視。Bruker微區X射線熒光光譜儀M4 Tornado對混凝土進行麵掃描和線性掃麵分析,不僅可以了解混凝土中元素含量及分布情況,分析混凝土是否混合均勻及各元素的分布情況。其次,M4的mapping圖像可以查看混凝土是否有外來雜質元素存在和受酸堿腐蝕情況。

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