水泥基材料离子迁移过程的可视化与定量分析

董必钦，孔 钟，吴育盛，洪舒贤

深圳大学土木与交通工程学院，广东省滨海土木工程耐久性重点实验室，广东深圳518060

氯离子侵蚀是滨海环境下引起钢筋锈蚀，导致混凝土结构耐久性损伤的主要原因[1-2]．研究水泥基材料中氯离子的传输规律，有助于深入分析钢筋混凝土的锈蚀机理，对提高钢筋混凝土结构的耐久性具有十分重要的意义[3-4]．测定材料中的氯离子浓度最常用的方法是电位滴定法[5-7]和X射线荧光光谱(X-ray fluorescence spectrometer, XRF)技术[8-9]，但滴定法和XRF法都需要破坏样品，是有损测试，无法做到对同一样品的持续监测．电化学阻抗谱(electrochemical impedance spectroscopy, EIS)可用来测量阻抗等电参数的变化，达到不破坏样品的目的[10-12]，但准确度不高，而且无法提供直观可视化结果．近年来，中子射线照相技术已被用于无损检测混凝土中离子扩散过程，但中子成像对氢原子敏感，不能测量某些离子，如建筑材料中的顺磁离子[13]．X射线计算机断层扫描(X-ray computed tomography, XCT)技术作为一种方便有效的无损检测方法，可跟踪水泥基材料中氯离子的迁移过程[14]．

XCT是一种利用三维图像对测试样品内部进行可视化研究的无损检测技术[15]．利用一系列二维投影结果将扫描图像重建为三维断层成像图像，CT值的取值代表材料对X射线光子的吸收程度，主要由材料的原子序数和密度决定．然而氯离子与水泥基材料的线吸收系数比较接近，在水泥中的传输过程难以直接用图像显示．碘离子和氯离子的大小相似，且同为卤族元素，使得……