工业ct在混凝土钢筋腐蚀检测中的应用

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1、工业CT在混凝土钢筋腐蚀检测中的应唐盛明齐子诚郑颖郭智敏付康浙江工业大学机械工程学院钢筋混凝土是世界上使用最广泛的建筑材料之一，钢筋混凝土建筑所处的外部环境容易造成其内部钢筋的腐蚀，而最终影响整体构件使用寿命。通过制作钢筋混凝土预制构件试样，采用模拟加速内部钢筋腐蚀过程，对其进行三维工业CT检测并分析混凝土屮钢筋的腐蚀程度，并测量腐蚀层厚度，最后通过解剖、金相分析来验证工业CT测量结果。结果表明：采用工业三维CT检测技术能够实现对混凝土中钢筋腐蚀情况的无损检测及精确测量。关键词：钢筋混凝土;标样制定;工业CT;尺寸测景;钢筋混凝土构件一般长期曝露于多变的自然环境中，外部环境对构

2、件的影响较大，如腐蚀介质的影响，往往使这些结构的使用寿命没有预期得那样长。影响钢筋混凝土构件失效的因素众多，主耍包括混凝土保护层的厚度和质量、环境介质腐蚀性及环境温湿度、钢筋锈蚀等。许多设计规范都有针对性地建立了基于环境分类的保护层厚度、水灰比等与混凝土质量有关的定性耐久性设计方法m,然而对于钢筋混凝土屮钢筋腐蚀及腐蚀尺寸测量的研宄却较少。常用的混凝土屮钢筋锈蚀的检测方法分为物理、电化学方法两大类D1。物理方法的优点是操作方便，易于现场的原位测试，受环境的影响较小。物理方法的缺点是测定钢筋锈蚀状况时容易受到混凝土中其他损伤因素的干扰;对钢筋的锈蚀程度一般只能提供定性的结论，而难

3、以提供定量的分析。电化学检测方法的主要缺点是容易受到天气条件干扰，测得的指标单一，只能单点测量。要做到精确测量混凝土屮钢筋的腐蚀尺寸，以往常采用解剖试样观察混凝土屮钢筋腐蚀的形貌状态的破损方法，其会对试样造成破坏性损伤，无法对试样进行长期观察。笔者采用工业CT对混凝土中钢筋进行无损检测，对钢筋的锈蚀情况进行有效识别，解决了锈蚀层厚度的整体测量问题，满足了科研生产的要求。1工业CT检测工作原理工业CT(IndustrialComputedTomography,ICT)即工业计算机层析成像技术,其基本原理是：由射线源(X射线或丫射线)发出一束扇形射线束穿透被检测工件，由于射线在经过

4、物体时会发生射线能量衰减，衰减的强度与物体的材料密度、尺汴及入射前的能量有关，利用探测器接收穿透物体后的射线并进行模数转换，输入计算机中，采用卷积反投影法对物体截面进行图像重建，最终获得一幅反映被测工件质量信息的截面图像U1。三维锥束CT系统与常规CT系统的最大区别在于，三维锥束CT系统采用面阵探测器接收X射线，因而一次扫描即可获取被测物体多个截面的投影数据。图1是一个典型的三维工业CT系统的构成示意。系统在扫描过程中工作台做旋转运动，平板探测器在图像采集控制系统的控制下，将投影扫描数据存储到介质中;扫描结束后，采用专门开发的图像处理和重建系统对投影数据进行一系列处理计算，重建

5、出三维图像m。图1三维工业CT系统构成示意2混凝土中钢筋腐蚀规律一般自然环境下，混凝土中钢筋的腐蚀过程发展非常缓慢。原因在于混凝土由高碱性材料制成，其溶液呈很强的碱性，对钢筋有良好的保护作用。钢筋所处溶液的pH常常超过13，使钢筋表面生成难溶的Fe203和FeA,又称为钝化膜。研宄表明当PH降低到11.5时，钝化膜便开始不稳定；当pH达到9.8吋，钝化膜很难存在或者完好的钝化膜会遭到破坏。钢筋混凝土构件中使钢筋脱钝开始腐蚀时的氯离子浓度称为临界氯离子浓度。实验室研宄混凝土中钢筋腐蚀现象时，一般需耍通过加速腐蚀的方法来缩短试验时间，常采用的方法有通过电迁移氯盐来加速钢筋腐蚀，以及

6、对钢筋直接施加阳极电流或内掺氯盐的方法XII。笔者采用电迁移锈蚀法来加速混凝土中钢筋的腐蚀。电迁移锈蚀法是徐港等M近年來提出的一种实验室加速混凝土屮钢筋锈蚀的试验方法，其能很好地实现混凝土中钢筋的非均匀锈蚀，得到的钢筋锈蚀形态较传统的快速通电锈蚀法更接近自然锈蚀M。3工业CT检测设备试验用工业CT系统型号为美国GE公司生产的phoenixVtomeXM300工业CT系统，其实物阁片如阁2所示。系统采用最高电压300kV、最大功率500W(300kV时最大320W）的微焦射线源。采用面板尺寸（长X宽）200mmX200mm、面元尺、上（长X宽）200umX200um、灰度等级14

7、bit（位）的面板探测器。系统放大倍数从1.33倍到100倍，最大扫描直径为290mm,机械系统高400nun,重量20kg,极限检测能力优于lum。气孔检测能力优于0.1mm（40mm钢）。在检测前，用数字射线成像技术（DR）对工件进行扫描，确定放大倍数。检测吋试验参数为:射线源电压，230kV;扫描电流，110mA;积分时间,1000ms;采样幅数，1000;放大倍数，5.8。使用VG软件中尺十分析模块分析CT图像中钢筋腐蚀情况及对腐蚀部位进行尺寸定量。阁2试验用工业CT设备实物阁片下载