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。