一种碳化水泥基材料中碳酸钙空间分布的定量表征方法

摘要

本发明公开了一种碳化水泥基材料中碳酸钙体积含量空间分布的定量表征方法。本发明基于三维X射线断层照相灰度数据，用碳化前后样品的灰度差别计算碳酸钙的体积含量。本发明借助于X射线断层照相技术的无损特性和三维透视特性，可在不破坏样品的前提下，实现部分碳化水泥基材料中碳酸钙空间分布的定量表征，而且可针对同一个样品给出碳酸钙含量随碳化时间的演化进程。

主权项

1.一种碳化水泥基材料中碳酸钙空间分布的定量表征方法，其特征在于，用X射线断层照相获得的灰度信息计算碳酸钙的量，包括以下步骤：步骤1：取一成型好并养护一定龄期的水泥基材料，干燥得到未碳化样品；步骤2：设定断层照相测试条件，对步骤1得到的未碳化样品进行第一次X射线断层照相测试，获得未碳化样品的三维断层图像数据G₀（x,y,z）；步骤3：用熔融石蜡密封不需要碳化的面，放入碳化箱，控制碳化条件，进行加速碳化；步骤4：在碳化一定时间后，取出加速碳化样品，在和步骤2相同的断层照相测试条件下，进行第二次X射线断层照相测试，获得加速碳化样品的三维断层图像数据G₁（x,y,z）；步骤5：将进行过第二次X射线断层照相测试的加速碳化样品再次放入碳化箱，在和步骤3同样碳化条件下再次碳化一定时间后，取出加速碳化样品，在和步骤2相同的断层照相测试条件下，进行第三次X射线断层照相测试，获得二次加速碳化样品的三维断层图像数据G₂（x,y,z）；步骤6：用G₀（x,y,z）分别对G₁（x,y,z）和G₂（x,y,z）进行刚体配准，配准后的数据为和步骤7：取氢氧化钙和碳酸钙粉晶，用压片机压成规则形状的氢氧化钙压片和碳酸钙压片，用称重法结合测量体积法获得所述氢氧化钙压片和碳酸钙压片的表观密度分别为ρ_CH-表观和ρ_CaCO3-表观，然后在与步骤2相同的断层照相测试条件下对氢氧化钙压片和碳酸钙压片进行X射线断层照相测试，获得氢氧化钙压片和碳酸钙压片在不同空间位置的三维断层图像数据G_CH-表观(x,y,z)和G_CaCO3-表观(x,y,z)，分别取其不同空间位置三维断层图像数据的平均值和结合氢氧化钙理论密度ρ_CH和碳酸钙理论密度ρ_CaCO3，用下式分别计算得到氢氧化钙和碳酸钙的灰度值：步骤8：利用下列公式计算得到不同碳化时间后碳酸钙体积含量的三维空间分布：$f_{\mathrm{CaCO}3}^1(x,y,z)=\frac{C_1^{\mathrm{reg}}(x,y,z)-G_0(x,y,z)}{G_{\mathrm{CaCO}3}-(1-\frac{38}{369})G_{\mathrm{CH}}}$$f_{\mathrm{CaCO}3}^2(x,y,z)=\frac{G_2^{\mathrm{reg}}(x,y,z)-G_0(x,y,z)}{G_{\mathrm{CaCO}3}-(1-\frac{38}{369})G_{\mathrm{CH}}}.$