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X-射线荧光光谱分析仪在水泥生产控制中的应用
要点
吕鹏飞
（吉林亚泰水泥有限公司（130617））
X-射线荧光光谱分析技术具有分析快速、准确、不破坏样品、分析物料种类多以及分析范围广等特点，所以在水泥行业得以迅速发展。
本文就水泥生产控制中应用荧光仪的要点作简单介绍。
1 制样方法的选择 X-射线荧光光谱分析需要将待测试样制备成具有一定光滑表面和厚度的样片，以用于测量。
X-射线荧光光谱最常用的制样方法有两种，粉末压片法和熔融法。
熔融法是应用较多的一种制样方法，因为它能较好地消除粉末样品中颗粒度效应和矿物基体效应影响所带来的分析误差，其分析精度可与手工滴定经典化学分析方法相媲美。
在熔融制样中采用的坩埚是由95%的铂金和5%的黄金制成。
熔融设备最好采用自动熔片机，因为整个熔样制样过程都是由设定的程序自动完成的，人为因素少，样片的重复性好。
如采用高温炉制样，分析人员劳动强度大，过程繁琐，而且温度及时间不易掌握好，因此样片的重复性较差。
熔融法虽然分析精度较高，是制样方法的首选方法，但它也存在着一些显著的缺点：一是因样品被大量熔剂稀释和吸收，使微量元素的测定准确度降低；二是样品要经过高温熔融，一些挥发性元素较难测准；三是制样过程相对复杂，耗时较长；四是由于要使用大量的熔剂，因此成本较高。
而粉末压片法简单、快速、经济，但样品受矿物基体效应和颗粒度影响对测定结果会带来较大的误差，其分析精度远远差于熔融法，尤其是在原材料不稳定波动较大时，常会出现误导生产的现象。
x射线荧光光谱法在水泥生料检测中的应用X射线荧光光谱法（XRF）是一种常用的材料成分分析方法，其在水泥生料检测中也有着广泛的应用。
以下是关于X射线荧光光谱法在水泥生料检测中应用的1000字介绍。
一、水泥生料概述水泥生料是水泥生产中的原材料，主要由钙质原料、硅质原料、铁质原料以及少量辅助性原料组成。
这些原材料按照一定的比例混合，经过粉磨后得到生料。
生料的化学成分和矿物组成对水泥的品质有着重要影响。
因此，对水泥生料进行准确的成分分析是保证水泥质量的关键环节。
二、X射线荧光光谱法基本原理X射线荧光光谱法是一种基于X射线照射样品，使样品中的原子或分子发生荧光发射，从而进行成分分析的方法。
当X 射线照射样品时，样品中的原子或分子会吸收部分X射线能量，并从基态跃迁到激发态。
当这些原子或分子从激发态返回到基态时，会发射出特征性的荧光X射线。
这些荧光X射线的波长或能量与被照射的原子或分子的种类和数目有关。
通过测量这些荧光X射线的波长或能量，可以确定样品中的元素种类和含量。
三、X射线荧光光谱法在水泥生料检测中的应用1.元素分析：X射线荧光光谱法可以快速准确地测定水泥生料中的多种元素，如硅（Si）、铝（Al）、钙（Ca）、铁（Fe）、镁（Mg）等。
通过对这些元素的含量进行精确分析，可以了解生料的化学成分和矿物组成，从而判断生料的质量和稳定性。
2.含量检测：X射线荧光光谱法可以测定水泥生料中各元素的含量。
通过对不同元素含量的分析，可以了解各原材料的比例和配合情况，从而控制生料的配方和生产过程。
此外，对于一些微量元素如铅（Pb）、汞（Hg）等，X射线荧光光谱法也能够进行准确测定，有助于保障水泥产品的环保性能。
3.过程控制：在水泥生产过程中，需要对生料的成分进行实时监测和控制。
X射线荧光光谱法具有快速、准确和在线检测的特点，可以实时反馈生料的成分信息，帮助操作人员及时调整生产参数，确保生产过程的稳定性和产品质量的可控性。
利用X射线衍射技术研究水泥混凝土中水化产物的形成机制一、引言水泥混凝土是建筑工程中最常见的材料之一，其力学性能和耐久性能直接影响到工程的质量和寿命。
水泥混凝土的强度和耐久性主要与水化产物的形成和分布有关。
因此，研究水泥混凝土中水化产物的形成机制对于提高水泥混凝土的力学性能和耐久性能具有重要意义。
X射线衍射技术是一种非常有效的手段，可用于研究水泥混凝土中水化产物的形成机制。
本文主要讨论利用X射线衍射技术研究水泥混凝土中水化产物的形成机制。
二、水泥混凝土中的水化产物水泥混凝土中的水化产物主要包括硅酸盐凝胶、水化钙硅酸盐、水化铝酸盐、氢氧化钙等。
这些水化产物的形成过程非常复杂，受到多种因素的影响，如水泥的成分、水泥与水反应的时间和温度等。
因此，研究水泥混凝土中水化产物的形成机制需要进行深入的研究。
三、X射线衍射技术X射线衍射技术是一种非常有效的手段，可用于研究水泥混凝土中水化产物的形成机制。
该技术利用X射线的波长和晶格距离之间的关系，对物质的晶体结构进行分析。
具体来说，当X射线射向晶体时，它们会被晶体的原子排列所散射，形成衍射图案。
通过分析衍射图案，可以确定晶体的晶格参数、晶体的结构、组成和有序程度等信息。
因此，X射线衍射技术可以用于研究水泥混凝土中水化产物的晶体结构和组成。
四、利用X射线衍射技术研究水泥混凝土中水化产物的形成机制1. 实验方法在实验中，首先需要制备水泥混凝土试件，并在不同时间内进行采样。
然后，利用X射线衍射技术对采样的样品进行分析，得到相应的衍射图谱。
最后，通过分析衍射图谱，确定水泥混凝土中水化产物的晶体结构和组成，并研究水化产物的形成机制。
2. 实验结果实验结果表明，水泥混凝土中的水化产物主要包括硅酸盐凝胶、水化钙硅酸盐、水化铝酸盐、氢氧化钙等。
其中，硅酸盐凝胶是水泥混凝土中最主要的水化产物，其占总水化产物的比重超过50%。
此外，实验结果还表明，水泥混凝土中水化产物的形成过程是一个动态的过程，随着时间的推移，水化产物的类型和数量会发生变化。
X荧光分析结果波动原因分析一例陈为胜1 王忠文2 彭彦军1山东省日照中联水泥厂（1），中国建材检验认证中心（2）1． X荧光分析生料样品出现的问题我厂有二条2500吨的熟料生产线，采用上海精谱仪器有限公司生产的WISDOM-6000A 能量色散型X 荧光分析仪进行生料、熟料、水泥的生产质量控制，效果较好，近来由于仪器分析工作人员的变动，发现常有结果与化学分析结果存在差异，且正负偏差都会出现，似乎没有什么规律性。
表1为X射线荧光分析与化学法的部分结果对照，显然两种方法之间存在偏差。
通过对化学分析结果的对照实验，可以确认化学分析结果是准确可靠的，因此这些X射线荧光分析结果的误差是客观存在的。
表１：化学法与X射线荧光分析法偏差表2．误差波动的原因分析X射线荧光分析结果产生误差的原因在于仪器性能，校准样品和分析方法等三个方面，当由于校准样品的定值准确性不高，使仪器分析结果产生误差时，此时的误差一般具有方向性，即要么都是正误差，要么都是负误差，本例中误差正负均现，因此可以排除校准样品是主要因素。
我们对WISDOM-6000AX 荧光分析仪的性能按照JC/T1085 《水泥用X射线荧光分析仪》行业标准中仪器性能试验方法对仪器进行了检测，结果见表2。
表２：仪器实测技术指标表２结果表明：仪器的精密度、稳定性、线性、灵敏度和分辨能力等性能指标均明显优于标准的技术要求，因此我们将原因查找的重点放到样品的制备上。
我厂的生料采用石灰石、砂岩、粉煤灰和铁矿石四组分配料，由于粉煤灰的存在，生料呈灰黑色。
对同一生料样品进行多次粉磨和压片，发现同一样品磨制压片后颜色不一样，有的发白，有的发黑，通过对样品细度的检测，发现颜色比较黑的样品细度较细，全部过200目以上，但发白的样品细度有时不能完全过180目，分析原因认为主要是粉煤灰颗粒在没有磨细的情况下，样品颜色比较白，而粉煤灰样品磨得比较细时，其颗粒在样品中分布比较分散均匀，因此压片后样品表面颜色就会变黑，由于粉磨时间及粉磨用样品重量完全相同，我们认为振动磨的粉磨效果可能与磨样时样品放置到振动磨中位置有关，因此我们为此进行了磨样实验。
X射线CT研究混凝土的试验设备问题
丁卫华; 张建军; 陈厚群; 刘少聪
【期刊名称】《《CT理论与应用研究》》
【年(卷),期】2007(016)002
【摘要】X射线CT研究混凝土的目的是通过CT扫描获得的CT图像,分析混凝土在不同荷载作用下细观裂纹的演化过程,解释混凝土宏观强度和变形特性。
试验设备存在的问题是加载设备和CT机的功能难以同时充分发挥。
采用现有的医用CT 机和专用加载设备,可以初步实现对一、二级配混凝土动力加载过程中混凝土内部细观裂纹的实时观测。
进一步的要求是需要研制专门的CT机,提高扫描速度;研制与其配套的加载设备,实现对二级配混凝土试件的动力压缩破坏的混凝土CT试验。
【总页数】6页(P42-47)
【作者】丁卫华; 张建军; 陈厚群; 刘少聪
【作者单位】西安理工大学水利水电学院西安710048; 中国水利水电科学研究院工程抗震研究中心北京100041
【正文语种】中文
【中图分类】TP391.41
【相关文献】
1.采用同步加速微观断面X射线照相法(μCT)分析水泥浆体微观结构的3D试验研究 [J], 周春英
2.基于X射线CT的混凝土内部裂纹识别研究 [J], 郝景宏; 姜袁; 梅世强; 祝磊
3.基于X射线CT技术的混凝土角钢筋锈蚀空间扩展研究 [J], 李江华;薛成洲
4.压水堆核电站赤铁矿混凝土X射线屏蔽试验研究 [J], 刘元秀;叶冰;陈坤勇;张建平
5.后张预应力混凝土结构灌浆空洞X射线无损检测的试验研究 [J], 安琳;郑亚明因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
房屋建筑材料检测方案X射线探伤技术的应用随着社会的进步和科技的不断发展，房屋建筑材料的质量和安全性越来越受到人们的重视。
为了确保建筑物的结构稳固和使用寿命，房屋建筑材料的检测变得尤为重要。
在这篇文章中，我们将重点介绍房屋建筑材料检测方案中X射线探伤技术的应用。
一、X射线探伤技术的原理X射线探伤技术是一种利用X射线通过物体，从而观察和分析物体内部结构的非破坏性检测方法。
X射线是一种高能电磁辐射，具有很强的穿透能力。
当X射线穿过被测物体时，会被不同密度和组成的材料吸收或散射，形成不同的影像。
二、X射线探伤技术在房屋建筑材料检测中的应用1. 混凝土结构检测在房屋建筑中，混凝土是一种广泛使用的建筑材料。
通过X射线探伤技术，我们可以检测混凝土内部的缺陷，如气孔、裂缝、夹杂物等。
这些缺陷可能会导致混凝土的强度下降和耐久性减弱，因此及早发现并修复这些问题对于确保建筑物的结构安全至关重要。
2. 金属结构检测除了混凝土结构，房屋建筑中还应用了大量的金属结构，如钢梁、钢柱等。
通过X射线探伤技术，我们可以检测金属结构中的焊缝、材料接合处等。
这些检测可以帮助我们评估结构的可靠性和承载能力，确保建筑物的安全性。
3. 建筑材料中的裂纹检测材料在运输、安装和使用过程中，可能因为各种原因形成裂纹。
裂纹的出现会降低建筑物的承载能力和使用寿命。
通过X射线探伤技术，我们能够检测建筑材料中的微小裂纹，并进行及时修复，防止进一步扩大。
4. 检测水泥砂浆中的气孔水泥砂浆是建筑施工中常用的粘结材料。
然而，过多的气孔可能导致水泥砂浆的强度降低。
通过X射线探伤技术，我们可以检测水泥砂浆中的气孔含量，从而确保施工质量达到标准要求。
三、X射线检测技术的优势和局限性1. 优势（1）非破坏性检测：X射线探伤技术是一种非破坏性的检测方法，无需对被测物体进行破坏性操作，保持材料的完整性。
（2）准确性高：X射线探伤技术可以提供高分辨率的影像，能够检测到微小的缺陷和裂纹。
混凝土缺陷检测的射线技术应用一、引言混凝土作为一种常见的建筑材料，在建筑工程中起到了至关重要的作用。
然而，混凝土在使用过程中可能会出现一些缺陷，例如裂缝、空鼓、结构疏松等，这些缺陷会对建筑物的安全性、可靠性、使用寿命等产生不利影响。
因此，对混凝土缺陷进行及时检测和修复是非常重要的。
本文将介绍一种常用的混凝土缺陷检测技术——射线技术，并详细介绍其应用方法和注意事项。
二、射线技术简介射线技术是一种基于射线原理的无损检测方法，可以用于检测材料中的内部缺陷。
射线技术主要包括X射线检测和γ射线检测两种。
1. X射线检测X射线检测是利用X射线穿过材料时的吸收、散射和透射现象来检测材料中的缺陷。
X射线的波长很短，能够穿透很厚的物质，因此可以用于检测混凝土中的内部缺陷。
X射线检测的优点是检测效果好、检测速度快、对被测物体不会产生辐射污染等。
2. γ射线检测γ射线检测是利用γ射线穿过材料时的吸收、散射和透射现象来检测材料中的缺陷。
γ射线的波长比X射线长，穿透能力较弱，因此检测混凝土时需要使用较高能量的γ射线。
γ射线检测的优点是能够检测到较深的缺陷、不受环境影响等。
三、射线技术在混凝土缺陷检测中的应用射线技术在混凝土缺陷检测中的应用主要包括以下几个方面：1. 检测混凝土内部缺陷混凝土中常见的缺陷有裂缝、空鼓、气孔、夹杂物等。
这些缺陷可能会导致混凝土的强度降低、耐久性下降等问题。
射线技术可以通过检测混凝土中的内部缺陷来帮助工程师确定混凝土结构的安全性和使用寿命。
具体的方法是将射线源置于混凝土表面，通过测量射线的透射强度来检测混凝土内部的缺陷。
2. 检测混凝土中的钢筋混凝土结构中的钢筋是起到增强混凝土强度和稳定性的作用。
然而，在使用过程中，钢筋可能会发生腐蚀或断裂等问题，导致混凝土的强度下降。
射线技术可以用于检测混凝土中的钢筋，确定钢筋的位置和状态，从而帮助工程师进行修复或更换。
3. 检测混凝土中的异物在混凝土施工中，可能会发生异物入侵的情况，如木屑、石子等。
Civil Engineering and Technol ogyJune 2014, Volume 3, Issue 2, PP.27-33 Application of X-ray Phosphors in the Testing of Concrete CracksXinhua Liu#, Shejun DengCollege of Civil Science and Engineering, Yangzhou University, Yangzhou Jiangsu 225127, China#Email: 1109039689@AbstractIn recent years, engineering accidents have occurred from time to time .The detection and monitoring of concrete structures crack has become the focus of security and quality inspection departments. Currently, there are some detection methods about concrete cracks, but they all have some common problems, such as poor intuitive, cannot detect the shape of cracks and so on. Based on the above shortcomings, this paper proposed and experimental tested the method using industrial TV development as the core technology which we called it “Detecting Crack with Ray & Fluorescence Powder”, in order to improve the intuitive and accuracy of detection by using industrial-ray detection principle and the principle of light-emitting phosphors, combing with micro-organisms and nanomaterials technologies. Based on “Detecting Crack with Ray & F luorescence”, this paper also puts forward the idea, called “Detecting Crack with Ray & Micro-organisms”, of detecting crack by showing the place where micro-organisms are. The principle of two detection methods is the same, identifying the specific distribution of internal cracks in concrete through the good discrimination of medium under the x ray flaw detector, except that the mediators of the two methods are different. “Detecting Crack with Ray & Fluorescence Powder” is use for the crack with little vertical height while “Detecting Crack with Ray & Micro-organisms” is used for the large.Keywords: Concrete; Crack Detection; Ray Detection; Phosphorx射线荧光粉在混凝土裂缝检测中的应用研究刘欣华，邓社军扬州大学建筑科学与工程学院，江苏扬州225000摘要：近年工程事故时有发生，对混凝土结构物的裂缝检测与监测已成为安检、质检部门的工作重点。
目前也有一些对混凝土裂缝的检测方法，但是它们都有一些共性的问题，如直观性差、不能检测出裂缝的形状等。
基于以上不足之处，本文从提高直观性、精确性的角度入手，运用工业上的射线探伤原理、荧光粉的发光原理，并结合微生物和纳米材料的相关技术，以工业电视显影技术为核心提出并实验检验了射线荧光检裂法，在此基础上本文还提出了微生物射线示踪检裂法的构想。
两种方法的检测原理是相同的，即通过媒介物质在射线探伤仪中良好的显影区分度来识别混凝土内部裂缝的具体分布，不同之处在于两种方法的媒介物质有所不同，射线荧光检裂法适用于检测竖向高差较小的裂缝而微生物射线示踪检裂法适用于检测竖向高差较大的裂缝。
关键字：混凝土；裂缝检测；射线探伤；荧光粉引言我国的工程安全事故总量居高不下，随着我国经济的持续发展，安全事故问题会日益突出，对混凝土结构物的裂缝检测与监测已成为安检、质检部门的工作重点。
目前国内外虽有多种方法检测混凝土裂缝如：超声波检测、冲击弹性波法、声发射(AE)检测法、摄影检测法、传感仪器监测、光纤传感网络监测等主要方法[1]。
但是以上方法都有一些共性问题，即它们都不能直观地反映出混凝土结构物内部裂缝的形状和具体分布，因此根据现有技术的检测结果很难对裂缝进行更准确、更深入的分析，后期的修复、加固工作也无法精确高效地进行。
为此本文从提高检测结果的直观性入手，借鉴工业上对金属材料焊缝检测的射线探伤技术[2]高直观度的优点，在现有射线探伤技术的基础上进行创新，使射线探伤仪能对混凝土材料进行裂缝检测，弥补了现有的几种检测方法的不足。
本文提出的两种方法也有其局限性，即对射线探伤仪的穿透性有较高的要求，根据目前的仪器水准只能对厚度在1m以内的混凝土试件进行裂缝检测。
1研究思路本文提出如果能往裂缝中注入一种可以附着在裂缝表面且易识别的物体，就可以通过对该物体的示踪定位间接反映裂缝的内部轮廓。
本文前后提出了x射线荧光粉和通过纳米材料连接荧光粉和微生物的复合体两种检测媒介，运用前者我们提出了射线荧光检裂法，运用后者我们提出了微生物射线示踪检裂法。
射线荧光检裂法是将荧光粉配成适宜浓度的浊液，将浊液从裂缝口灌入裂缝的内部，浊液会在裂缝内部沿横向和纵向渗透，从而荧光粉颗粒会吸附在裂缝的表面，将灌注后的混凝土试件放在射线探伤仪下进行检测，通过显影技术可以在荧屏上清晰显示出构件裂缝的三视图，进过几何分析就可以得到裂缝的具体尺寸和分布图，此方法的不足之处在于当裂缝的竖向高差较大时，从下向上灌注荧光粉浊液会比较困难。
微生物射线示踪检裂法是针对射线荧光检裂法的不足提出的一种新的构想，通过纳米材料将微生物和x 射线荧光粉结合在一起，即借助微生物的自行繁殖能力可以反重力向上生长的特点从而将荧光粉携带到裂缝的根部，该方法检测原理和射线荧光检裂法相同。
具体研究思路如下图：图1 思路框图2射线荧光检裂法2.1基本原理射线荧光检裂法的检测原理是利用射线的穿透性对混凝土构件进行透射，射线在穿透试件的过程中遇到检测媒介----x射线荧光粉会激发其发光，从而x射线的能量因被吸收而减小，通过检测媒介的x射线强度远小于通过其他区域的射线强度。
成像后图上的阴暗区就是内部裂缝的轮廓。
通过对阴暗区的的三视图进行分析可进一步得到裂缝的尺寸和分布情况。
2.2对检测媒介的要求射线荧光检裂法的检测媒介是x射线荧光粉，按照实验原理其应具备以下性能：（1）可识别性x射线荧光粉能在高强度x射线的的照射下发出荧光，且x射线有较强的穿透性可以穿透混凝土照射到混凝土内部的x射线荧光粉，因此满足检测要求[3]。
（2）非渗透性混凝土中的孔隙可以分为4类:超微孔（半径r≤5nm）；过渡微孔（5nm＜r＜100nm，也称微毛细孔）；大毛细孔[(1000-10000)nm＞r＞100nm]；非毛细孔[r≥(1000-10000)nm][4]。
只要荧光粉的粒径大于混凝土气孔，就可保证荧光粉不会在混凝土内部渗透。
x射线荧光粉不能溶于水，可配置适宜浓度的荧光粉浊液，将浊液沿着裂缝口注射到混凝土内部。
由于水和荧光粉两者不相溶，荧光粉颗粒的粒径不会在水中变小，因此浊液中的荧光粉颗粒仍然不能渗透到混凝土的非裂缝区。
（3）附着性水在混凝土内部仍有较强的流动性和渗透性，利用水的这一性质可将荧光粉携带到混凝土裂缝的根部，这样水在渗透的过程中会把荧光粉附着在混凝土裂缝的破裂面上。
（4）均布性注射前振荡注射器，可保证x射线荧光粉相对均匀地分布在水中，浊液在渗透的过程中也会把荧光粉相对均匀地附着在混凝土的破裂面上。
（5）经济性荧光粉成品的粒径一般在12vm左右，可以直接投入使用，x射线荧光粉的市场价格为150元/100克，成本较低。
2.3对检测仪器的要求射线荧光检裂法的检测仪器是x射线探伤仪，按照实验原理该仪器应具备以下两点特性：（1）穿透性目前x射线探伤仪已被应用到工业探伤领域，其主要是对钢材等金属材料进行无损探伤，目前的仪器水准可对厚度小于等于1米的混凝土构件进行探伤检测，射线的穿透性将直接影响射线荧光检裂法的检测能力。
（2）具有成相功能工业电视探伤仪带有裂缝分析的成像系统[5]。
工业领域还有可以用于现场探伤检测的射线拍片仪器，其成像清晰度比工业电视高[6]，但是此检测技术目前只运用在对金属材料的探伤检测中，本文成功将这项探伤检测技术应用到对混凝土构件的裂缝检测中。
2.4模拟实验2.4.1检验x射线荧光粉在x射线探伤仪下的识别效果（1）实验准备本次实验主要用到的仪器有V ARIAN/瓦里安NDI-225工业x射线管、泰雷兹9寸影像增强器23xZ4ST、工业电视成像系统、钢制护板、支架、医用注射器、容器、搅拌棒。
本次实验需要的主要材料有20克Gd2O2S:Tb 荧光粉以及一个携带微小裂缝尺寸为150×150×80mm的混凝土试块1。
（2）实验流程①用工业电视对未注射荧光粉浊液的试块1进行探伤拍摄。
将试块1放在x射线检测仪下，用工业电视成像系统对试块1进行观测。
②配置荧光粉浊液。
荧光粉浊液的浓度会影响实验的检测效果，经过实验比较本文得出结论：浓度为15％-20％的荧光粉浊液检测效果最佳。
