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来自北卡罗来纳州立大学和芬兰东部大学的研究人员已经开发了一种新的混凝土结构跟踪水的新技术 - 允许工程师在变大问题之前识别潜在问题。
“当我们考虑建筑时 - 从桥梁和摩天大楼到核电站和水坝 - 他们都依靠混凝土，”北卡罗来纳州立大学的民用，建筑和环境工程助理教授莫哈德·普斯 - 本·加 - 加尔各答“项目。跟踪混凝土退化对公共安全至关重要，具体退化背后的罪魁祸首是水。水有助于自身降解，或者它可以携带其他化学物质 - 类似于桥梁的道路盐 - 可以加快混凝土及其底层钢筋结构的腐蚀。
“我们开发了一种技术，使我们能够使用比现有技术更快，更安全，更便宜的电流识别和跟踪混凝土中的水运动 - 在监控大型样品（如结构）时也更准确Pour-Ghaz说。“该技术不仅可以确定水是渗透混凝土的何处和水域，而且它的行动有多快，有多少水，以及现有的裂缝或损坏如何影响水的运动。”
以前的技术用于评估混凝土中的水依赖于X射线或中子辐射，但两者都具有显着的限制。X射线仅提供将渗透到混凝土有限，使其无法与大型样品或结构进行。中子辐射更准确，但渗透率也有限，是昂贵的，姿势健康和安全风险。
“我们的电气成像方法是您可以在现场中使用的东西来检查建筑物或桥梁，这将与以前的技术难以或不可能进行，”Pour-Ghaz说。
对于它们的电成像技术，研究人员在结构的周边围绕结构施加电极。然后，计算机程序一次在两个电极之间运行小电流，循环通过许多可能的电极组合。
每次电流在两个电极之间运行时，计算机监视器并记录结构上所有电极上的电位。然后，研究人员使用自己的定制软件来计算电导率的变化并在混凝土中产生水的三维图像。
“通过迅速重复这个过程 - 我们可以每秒多次做到这一点 - 我们也可以捕捉到水流的速度，因此的体积，”Pour-Ghaz说。
研究人员已经在实验室中创建和测试了系统的原型，在实验室中精确地捕获水流的水流图像太大而无法使用X射线或中子辐射分析。研究人员还能够通过混凝土中的裂缝监测水流，这在使用旧技术时更加困难且耗时。
“Our electrical imaging technology is ready to be packaged and commercialized for laboratory use, and we’d also be willing to work with the private sector to scale this up for use as an on-site tool to assess the integrity of structures,” Pour-Ghaz says.
这项工作描述于三篇论文中。所有三篇论文的领导作者是丹尼斯文，一个博士学位。在NC状态的学生。所有这三篇论文都由东芬兰大学AkuSeppänen共同撰写，并涌为Ghaz。“电阻抗断层扫描可用于采用离散裂缝在水泥基材料中成像不饱和水分流动吗？“发表在期刊上水泥和具体研究，并由Reza Rashetnia，博士共同撰写。在NC状态的学生。
“水泥基材料三维水分流动的定量电成像“发表在国际热量和传质。“三维电阻抗断层扫描监测水泥基材料中的不饱和水分进入“发表在期刊上多孔媒体运输。这篇论文都是由米拉德·哈拉哈吉，这是一个前博士学位的撰写的。在NC状态的学生。
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编辑注：研究摘要跟随。
“电阻断层扫描可以用于使用离散裂缝的基于水泥基材料的成像不饱和水分流动术？”
作者：Danny Smyl，Reza Rashetnia，北卡罗来纳州州立大学穆罕默德·普吉瓦斯;芬兰东部大学阿库塞佩纳
发表：10月27日，水泥和具体研究
迪伊：10.1016 / J.CEMCONRES.2016.10.009
抽象的：以前，已经示出了电阻断层摄影（ERT）可用于监测未损坏的基于水泥材料的水分流动。在这项工作中，我们研究了ERT是否可用于在含有离散裂缝的水泥基材料中成像三维（3D）不饱和水分流。基于所谓的绝对成像框架的新型计算方法是开发的并且在ERT图像重建中使用，旨在更好地容忍重建的图像相对于裂纹材料中的导电性分布的复杂性。首先使用具有已知几何形状的物理模拟裂缝的样品进行测试，并用非饱和水分流动的数值模拟进行证实。接下来，成像具有负载诱导的裂缝的标本;这里，基于不饱和水分流动的已知性质和已知性质来定性地评估ERER RECLUSE。结果表明，ERT是具有离散裂缝的基于水泥基材料中的3D不饱和水分流动的可行方法。
“基于水泥基材料三维水分流动的定量电成像”
作者：Danny Smyl，Milaji，Mohammad Pour-Ghaz，北卡罗来纳州立大学;芬兰东部大学阿库塞佩纳
发表：8月23日，国际热量和传质
迪伊：10.1016 / j.ijheatmasstransfer.2016.08.039
抽象的：水分的存在显着影响水泥基和其他多孔材料的机械，液压，化学，电气和热性能，因此，需要检测和量化这些材料中的水分进入的方法。最近的研究研究表明，多孔材料中的水分进入可以与电阻抗断层扫描（EIT）进行定性成像 - 一种使用来自物体表面的电测量来重建物体内部的电导率分布的成像模态。本研究的目的是研究EIT是否可以定量地将基于水泥基材料的三维体积水分含量图像图像。为此目的，我们将所谓的绝对成像方案应用于EIT图像重建，并使用实验开发的模型将导电性分布转换为容量水分含量。实验研究结果支持在水泥基材料中的三维水分流量的定量成像的能力的可行性。
“三维电阻断层扫描，以监测基于水泥材料的不饱和水分进入”
作者：Danny Smyl，Milaji，Mohammad Pour-Ghaz，北卡罗来纳州立大学;芬兰东部大学阿库塞佩纳
发表：8月22日，多孔媒体运输
迪伊：10.1007 / s11242-016-0756-1
抽象的：在水泥基材料中监测不饱和水分流动的工具的开发具有重要意义，因为水泥基材料中大多数降解过程在水分存在下发生。本文研究了电阻抗断层扫描（EIT）的可行性监测含有细聚集体的砂浆中的三维（3D）水分流动。在实验中，使用附着在样品外表面上的电极在砂浆中的水分进入期间进行EIT测量。对于EIT，采用所谓的差异成像方案来重建由水进入砂浆引起的试样内的3D导电性分布的变化。为了研究EIT以检测入口速率差异的能力，使用普通水和含有粘度改性剂的水进行实验，从而产生较慢的流速。为了证实EIT，进行X射线计算断层扫描（CT）和不饱和水分流动的模拟。虽然X射线CT仅在高度饱和的区域内显示相对于背景的对比度，但是EIT也显示了在低饱和度的区域中的电导率变化。EIT的结果与不饱和水分流量的模拟相比。此外，EIT重构显示出水箱与粘度改性剂的情况之间的明显差异，并证明了EIT区分不同流速的能力。
