本發(fā)明涉及建筑結(jié)構(gòu)和材料領(lǐng)域，特別是一種混凝土結(jié)構(gòu)火災(zāi)影響深度檢測(cè)方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，火災(zāi)呈逐年增長(zhǎng)的趨勢(shì)，火災(zāi)引起的各種損失也在迅速增長(zhǎng)?；炷两Y(jié)構(gòu)是建筑物主要結(jié)構(gòu)形式。如何科學(xué)、合理的判定混凝土材料的受影響深度是判斷建筑物受損程度的關(guān)鍵因素，也是進(jìn)行加固修復(fù)的前提和基礎(chǔ)。
目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)火災(zāi)后混凝土結(jié)構(gòu)損傷評(píng)估主要采用表面觀測(cè)、回彈法、超聲波法、超聲回彈綜合法、紅外熱像檢測(cè)等表面檢測(cè)手段。而最常用的兩種方法如下：
1.評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)采用《火災(zāi)后建筑結(jié)構(gòu)鑒定標(biāo)準(zhǔn)》（ceca252-2009）以及《上海市火災(zāi)后混凝土構(gòu)件評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》（dbj08-219），根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)采用火災(zāi)溫度推算結(jié)構(gòu)受損程度。然而，該評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)及評(píng)判方法所需要的檢測(cè)時(shí)間較長(zhǎng)，同時(shí)準(zhǔn)確性也有待提高。
2.評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)采用《火災(zāi)后鋼筋混凝土表面受損等級(jí)分類(lèi)及使用》（cn105389414a）提出了混凝土表面受損等級(jí)劃分的方法，主要采用肉眼觀察、強(qiáng)度推算等方法。然而，該評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)及評(píng)判方法依然沒(méi)有提供準(zhǔn)確的內(nèi)部受損區(qū)域判定標(biāo)準(zhǔn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種混凝土結(jié)構(gòu)火災(zāi)影響深度檢測(cè)方法，該混凝土結(jié)構(gòu)火災(zāi)影響深度檢測(cè)方法采用x射線層析掃描法和vgstudiomax分析軟件，通過(guò)判定依據(jù)的準(zhǔn)確測(cè)量，獲得混凝土結(jié)構(gòu)遭受火災(zāi)后的受損深度。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
一種混凝土結(jié)構(gòu)火災(zāi)影響深度檢測(cè)方法，包括如下步驟。
步驟1，獲取火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)關(guān)鍵信息：通過(guò)對(duì)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行觀察，獲得火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)關(guān)鍵信息。
步驟2，混凝土鉆芯取樣：在受災(zāi)區(qū)域不同部位進(jìn)行混凝土鉆芯取樣，鉆芯所取的混凝土樣品簡(jiǎn)稱(chēng)芯樣；芯樣應(yīng)包括不受或少受火災(zāi)影響區(qū)域的混凝土以及嚴(yán)重受災(zāi)區(qū)域混凝土。
步驟3，x射線層析掃描：將步驟2所取的所有芯樣均進(jìn)行x射線層析掃描，x射線層析掃描后重建，需獲取每個(gè)芯樣的二維和三維信息；重建完成后，每間隔一個(gè)固定的切片步長(zhǎng)截取一張芯樣橫截面的二維切片。
步驟4，計(jì)算混凝土塊體面積：對(duì)步驟3截取的每張二維切片依次計(jì)算其中的混凝土面積s1。
步驟5，計(jì)算粗骨料面積：根據(jù)每張二維切片中灰度值的不同，對(duì)步驟3截取的每張二維切片依次選取粗骨料區(qū)域，并計(jì)算粗骨料面積s2。
步驟6，粗骨料面積剝離：用步驟4計(jì)算所得的混凝土面積s1減去步驟5計(jì)算所得的粗骨料面積s2，得到砂漿、孔洞及缺陷總面積s3。
步驟7，計(jì)算缺陷面積：借助vgstudiomax軟件對(duì)步驟3截取的每張二維切片中灰度值低于漿體區(qū)域的部位進(jìn)行計(jì)算，得到該二維切片中缺陷的總面積s；缺陷包括孔洞、微裂縫及疏松區(qū)域；同時(shí)需記錄對(duì)應(yīng)二維切片距表面的深度值。
步驟8，計(jì)算缺陷率：將步驟7計(jì)算得到的每張二維切片中的缺陷面積s除于步驟6計(jì)算得到的對(duì)應(yīng)二維切片中的面積s3，得到該二維切片砂漿區(qū)域的缺陷率。
步驟9，計(jì)算火災(zāi)影響深度：火災(zāi)影響深度計(jì)算判定方法如下。
步驟91，獲取判定標(biāo)準(zhǔn)：將對(duì)不受或少受火災(zāi)影響區(qū)域的混凝土芯樣的x射線層析掃描結(jié)果進(jìn)行分析，獲得不受或少受受到火災(zāi)影響區(qū)域的缺陷率分布，該缺陷包括混凝土中的孔洞。
步驟92，計(jì)算火災(zāi)影響深度：以步驟8得到的砂漿區(qū)域的缺陷率為縱坐標(biāo)，該二維切片距表面的深度值為橫坐標(biāo)，繪制曲線，得到缺陷率達(dá)到正常值時(shí)的深度值；該正常值取步驟91所獲取的判定標(biāo)準(zhǔn)。
所述步驟2中的芯樣還應(yīng)包括代表性區(qū)域的混凝土和關(guān)鍵部位和結(jié)構(gòu)的混凝土。
所述步驟1中的火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)關(guān)鍵信息包括混凝土結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、過(guò)火面積和著火點(diǎn)位置。
所述步驟3中的固定的切片步長(zhǎng)為0.5-5mm。
所述步驟3中的固定的切片步長(zhǎng)為2.5mm。
所述步驟3中，x射線層析掃描的參數(shù)為200kv電壓，0.41ma，使用1mm鋁及0.5mm銅濾波片。
所述步驟7中，在vgstudiomax軟件中進(jìn)行灰度閾值設(shè)置時(shí)，所選孔洞區(qū)域外緣需與漿體緊密結(jié)合，不能有遺漏的孔洞，也不能將漿體選進(jìn)孔洞區(qū)域。
本發(fā)明采用上述方法后，具有如下有益效果：
1.樣品為混凝土結(jié)構(gòu)火災(zāi)后不同部位所取的芯樣，能直接反映火災(zāi)情況。
2.基于x射線層析掃描結(jié)果，能定量分析火災(zāi)受損深度值。
3.采用雙判斷依據(jù)確定火災(zāi)影響深度，從而能客觀科學(xué)反映火災(zāi)受損程度。
附圖說(shuō)明
圖1顯示了根據(jù)灰度值對(duì)芯樣的x射線層析掃描二維切片進(jìn)行處理前后的對(duì)比圖片。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和具體較佳實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
一種混凝土結(jié)構(gòu)火災(zāi)影響深度檢測(cè)方法，包括如下步驟。
步驟1，獲取火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)關(guān)鍵信息：通過(guò)對(duì)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行觀察，獲得火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)關(guān)鍵信息?；馂?zāi)現(xiàn)場(chǎng)關(guān)鍵信息包括混凝土結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、過(guò)火面積和著火點(diǎn)位置等。
步驟2，混凝土鉆芯取樣：在受災(zāi)區(qū)域不同部位進(jìn)行混凝土鉆芯取樣，鉆芯所取的混凝土樣品簡(jiǎn)稱(chēng)芯樣；芯樣優(yōu)選包括如下四種類(lèi)型：
1.不受或少受火災(zāi)影響區(qū)域的混凝土。
2.代表性區(qū)域的混凝土。
3.嚴(yán)重受災(zāi)區(qū)域混凝土。
4.關(guān)鍵部位和結(jié)構(gòu)的混凝土。
步驟3，x射線層析掃描：將步驟2所取的所有芯樣均進(jìn)行x射線層析掃描，x射線層析掃描的參數(shù)優(yōu)選為200kv電壓，0.41ma，使用1mm鋁及0.5mm銅濾波片。
x射線層析掃描時(shí)，需將每個(gè)芯樣均從表面至混凝土試塊內(nèi)部進(jìn)行掃描；掃描同時(shí)，每間隔一個(gè)固定的切片步長(zhǎng)截取一張芯樣橫截面的二維切片。
其中，上述固定的切片步長(zhǎng)優(yōu)選為0.5-5mm，進(jìn)一步優(yōu)選2.5mm。
步驟4，計(jì)算混凝土塊體面積：對(duì)步驟3截取的每張二維切片依次計(jì)算其中的混凝土面積s1。
步驟5，計(jì)算粗骨料面積：根據(jù)每張二維切片中灰度值的不同，對(duì)步驟3截取的每張二維切片依次選取粗骨料區(qū)域，并計(jì)算粗骨料面積s2。
步驟6，用步驟4計(jì)算所得的混凝土面積s1減去步驟5計(jì)算所得的粗骨料面積s2，得到砂漿、孔洞及缺陷總面積s3。
步驟7，計(jì)算缺陷面積：借助vgstudiomax軟件對(duì)步驟3截取的每張二維切片中灰度值低于漿體區(qū)域的部位進(jìn)行計(jì)算，得到該二維切片中缺陷的總面積s；缺陷包括孔洞、微裂縫及疏松區(qū)域；同時(shí)需記錄對(duì)應(yīng)二維切片距表面的深度值。
在vgstudiomax軟件中進(jìn)行灰度閾值設(shè)置時(shí)，所選孔洞區(qū)域外緣需與漿體緊密結(jié)合，不能有遺漏的孔洞，也不能將漿體選進(jìn)孔洞區(qū)域。
步驟8，計(jì)算缺陷率：將步驟7計(jì)算得到的每張二維切片中的缺陷面積s除于步驟6計(jì)算得到的對(duì)應(yīng)二維切片中的面積s3，得到該二維切片砂漿區(qū)域的缺陷率。
步驟9，計(jì)算火災(zāi)影響深度：火災(zāi)影響深度計(jì)算判定方法如下。
步驟91，獲取判定標(biāo)準(zhǔn)：將對(duì)不受或少受火災(zāi)影響區(qū)域的混凝土芯樣的x射線層析掃描結(jié)果進(jìn)行分析，獲得不受或少受受到火災(zāi)影響區(qū)域的缺陷率分布，該缺陷包括混凝土中的孔洞，尤其是需要統(tǒng)計(jì)100nm以上有害孔洞數(shù)量。
步驟92，計(jì)算火災(zāi)影響深度：以步驟8得到的砂漿區(qū)域的缺陷率為縱坐標(biāo)，該二維切片距表面的深度值為橫坐標(biāo)，繪制曲線，得到缺陷率達(dá)到正常值時(shí)的深度值；該正常值取步驟91所獲取的判定標(biāo)準(zhǔn)。
工作原理：火災(zāi)后，在高溫作用下，混凝土內(nèi)部的水分快速蒸發(fā)，形成較高的膨脹壓力，明顯增加混凝土內(nèi)部孔隙率和大孔數(shù)量，同時(shí)形成大量的內(nèi)部裂縫，導(dǎo)致混凝土材料微觀結(jié)構(gòu)疏松，甚至出現(xiàn)表面裂縫。通過(guò)與未受災(zāi)混凝土比較以及不同深度切片總孔率和微裂縫數(shù)量的比較，可以較為便捷的獲得火災(zāi)的影響深度。
以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行多種等同變換，這些等同變換均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。