基于THz-TDS技术的钢板锈蚀厚度的无损检测

针对现有无损检测技术对钢板材料早期锈蚀厚度难以实现精确检测的问题,基于非接触无损的太赫兹时域光谱(THz-TDS)技术,利用太赫兹(THz)波对非极性材料的透射性及对极性金属材料的反射性,测定了锈蚀产物的光学参数信息和钢板的锈蚀层厚度.试验结果表明,在有效频率0.2~1.6 THz范围内,锈蚀产物的折射率近似为2.8.反射THz信号的第一相对幅值与样品的锈蚀时间呈对数函数关系,且与锈蚀时间的倒数呈线性关系.试验结果还表明,钢板样品锈蚀层厚度随锈蚀时间的增加呈线性递增关系,且利用THz技术测定的厚度值准确率达到90%以上.从而证明了非接触式THz-TDS技术对钢板锈蚀厚度检测的可行性和精确性.

水化硫铝酸钙和水化铝酸钙对内掺、外渗氯离子的固结机理及能力

为研究单硫型水化硫铝酸钙(AFm)和水化铝酸钙(C_(3)AH_(6))的Cl^(–)固结能力和机理,通过人工合成的方法采用C3A制备了高纯AFm与C_(3)AH_(6),并研究了内掺、外渗Cl^(-)条件下2种物质固结Cl^(-)后的产物类型、微观形貌、Cl^(-)固结量和固结率.结果表明:C_(3)AH_(6)对内掺Cl^(-)的固结能力(最高可达75%)远高于AFm(稳定约为17%),该差异在内掺Cl^(-)含量相对较低的情况下尤为显著;对比AFm,Cl^(-)与C3AH6的反应更迅速且更为彻底;C_(3)AH_(6)的固氯产物一致为Friedel盐,AFm则根据Cl^(-)浓度及其不同引入方式分为Hc、Kuzel盐、Friedel盐以及高硫型水化硫铝酸钙(Aft).

基于太赫兹时域光谱技术的钢材锈蚀产物光学参数测量及特征识别

锈蚀对钢材料(如钢筋,钢板等)的强度和耐久性具有较大的影响。研究发现在钢材锈蚀过程中产生的一些铁的氧化物能够与太赫兹(THz)电磁波表现出吸收共振。为了探究钢材锈蚀产物的光学参数并实现其特征识别,首先通过太赫兹时域光谱(THz-TDS)系统测定了不同种类的锈蚀产物样品以及样品中的主要组分Fe_(3)O_(4),Fe_(2)O_(3),α-FeOOH的THz透射信号。在有效测定频率0~1.2 THz范围内,不同锈蚀产物混合物样品的折射率分布在2.7~3.4之间,组分晶体Fe_(3)O_(4)、Fe_(2)O_(3)、α-FeOOH的折射率分别为4.0、2.7、2.2。锈蚀产物混合物中Fe_(3)O_(4)的含量对光学参数,如吸收系数、折射率等的影响较大。然后,搭建了基于双色场的超宽带THz-TDS系统,进一步扩大THz的有效测定范围至0~10 THz,从而实现了对锈蚀产物的特征识别。在0~10 THz范围内,Fe_(3)O_(4)不存在特征吸收峰,Fe_(2)O_(3)的特征吸收峰位置为3.4、4.2、4.85、5.8 THz,α-FeOOH的特征吸收峰位置为3.6、4.05、5、5.45 THz。同时,对不同锈蚀产物样品的宽频THz吸收谱进行分析,能够实现Fe_(2)O_(3)和α-FeOOH的特征识别。研究结果表明,Fe_(2)O_(3)和α-FeOOH的特征吸收峰可以作为是否发生锈蚀的依据,该结果为THz技术在钢材锈蚀无损检测方面的应用奠定了基础。

利用太赫兹时域光谱对覆盖层下钢板锈蚀厚度的无损检测

由于锈蚀层分布不均匀和覆盖层材料的影响,现有无损检测技术很难实现对钢板锈蚀厚度的精确检测。基于太赫兹(THz)波对非极性材料的高透射性及对极性金属材料的反射性,介绍了一种利用太赫兹时域光谱(THz-TDS)实现对覆盖层下钢板锈蚀厚度的无损检测方法。实验表明:在有效频率0.2~1.2 THz内,锈蚀产物和覆盖层材料环氧树脂、橡胶、水泥净浆的折射率分别为2.80,1.94,2.18和2.04。THz透射谱中样品和参考信号的延迟时间差与材料的折射率呈线性关系。THz反射信号可以识别钢板表面锈蚀层,且能够准确测定大于40μm的锈蚀层厚度。覆盖层材料下的钢板锈蚀可以从THz反射信号中幅值的数量和衰减进行判断,通过幅值对应延迟时间差实现准确率大于90%的覆盖层和锈蚀层的厚度测定,证明了THz-TDS用于覆盖层下钢板锈蚀厚度检测的实用性和准确性。