水泥基建筑材料裂缝机理和裂缝几何形状的确定亚博网站下载

由于混凝土材料的早期开裂，建筑行业每年遭受大约5亿美元的损失，其中50%的问题发生在现场施工现场。亚博网站下载更好地理解水泥基建筑材料开裂背后的原因，是工业界和学术界都在加紧研究和投资的课题。亚博网站下载此外，如果清楚了解混凝土开裂和随后失效的机制，就可以在自然灾害中挽救成千上万的生命。

以下是一些导致建筑材料开裂的机制:亚博网站下载

• 内部化学物质(如钢筋腐蚀)或机械应力引起的长期裂纹
• 在固化的初期阶段产生过多的热量或缺乏水分

由于裂纹机制的数量巨大，对裂纹网络高度变化的三维拓扑进行表征是一个挑战。

传统技术的局限性

由于缺乏分辨率和裂缝的三维特性的复杂性，传统技术无法深入了解裂缝的来源和影响。低分辨率(从100µm到几mm)声学和常用的三维x射线方法，如微计算机断层扫描(micro-CT)，可以提供宏观裂缝结构的数据。

少量复杂的传统微型ct可以获得高分辨率，但样品尺寸非常有限。许多其他的高分辨率分析都是利用SEM或对材料的单个切片进行光学成像。然而，这种方法具有固有的破坏性，因此将有价值的数据限制为仅2D表面视图。

图1所示。倒置的区域感兴趣的混凝土突出裂缝和空隙

Xradia的3D x射线显微镜(XRM)

为了解决现有成像技术在检测裂纹几何形状和机理方面的不足，Xradia提供了VersaXRM 3D x射线显微镜采用非破坏性亚微米真空间分辨率进行三维裂纹形貌成像。由于具有亚微米的三维分辨率，VersaXRM可以获得相对大尺寸试样中裂纹的复杂特征数据。VersaXRM的两级放大系统在大工作距离下提供高分辨率。

以下是VersaXRM在建筑材料裂缝成像方面提供的关键优势:亚博网站下载

• 卓越的对比度- VersaXRM专有的相位增强检测器提供卓越的对比度，以区分建筑材料中的不同相位。亚博网站下载该系统通过实现扩展相位对比来突出裂缝界面。
• 亚微米分辨率-提供亚微米(<0.7µm)的空间分辨率，以捕捉发丝裂缝和裂纹尖端附近的图像。
• 在现场和4D能力的断裂机制识别-使用光学和几何放大使VersaXRM克服了传统投影系统的分辨率缺点，从而保持高分辨率，即使在大的距离，并实现非破坏性，原位腔内样品的高分辨率成像。此外，可以重复测量应力和/或环境条件下的裂缝网络演化，以便量化和关联同一样品在不同条件下的裂缝。

50mm混凝土试件的分区成像结果如图2所示。进行了两次扫描，一次为20µm体素尺寸分辨率，视场(FOV)为40 mm，第二次扫描为10µm体素尺寸分辨率，视场(FOV)为20 mm。20 μ m体素扫描提供了整个裂纹结构的有价值的概述，10 μ m体素扫描提供了样品任何子区域的详细信息。

图2。左侧为20µm体素分辨率(40mm FOV)，右侧为10µm体素大小(20mm FOV)。两次扫描都是在相同的，完整的，50毫米的样本上进行的

相同图像的三维视图如图3所示。

图3。相同图像的三维视图

结论

VersaXRM的高分辨率和独特的结构相结合，提供了关于样品裂纹形态的全面数据，没有破坏性地缩小其尺寸。该方法适用于随时间变化的研究，即对同一试样施加不断增加的载荷，对同一子区域进行成像，从而对裂纹的萌生和扩展进行全面的分析。

图4。4D环境条件下的研究。高对比度使润湿效果的观点

这些信息已经从Xradia提供的材料中获得、审查和改编。亚博网站下载

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