掃描電鏡在建筑材料觀察與研究中的應(yīng)用

對于大多數(shù)的我們，水泥混凝土等建筑材料，就是一堆砂，石，水泥和水等按照一定比例，在攪拌機里不停攪拌的混合物。就是這些普通的砂石，各自發(fā)揮著自己的作用。其中砂、石起到骨架的作用，我們被稱之為骨料，水泥和水形成水泥漿，包裹在骨料表面并填充空隙。在硬化前，水泥漿起到潤滑作用，賦予拌合物一定的和易性，便于施工。水泥漿硬化后，則將骨料膠結(jié)為一個堅實的整體。就是這樣的混合物，構(gòu)成了城市建筑的粘合劑，讓更多的高樓大廈屹立不倒。

 

 

借助掃描電鏡的觀察，我們才發(fā)現(xiàn)，原來這些看起來不起眼的混凝土，也曾綻放過美麗。

 

 

 

 

 

 

觀察建筑材料鈣釩石結(jié)構(gòu)

 

觀察對象：鈣釩石鈣礬石
觀察難點：導(dǎo)電性很差，且需要較高倍數(shù)下才能觀察清楚
應(yīng)對方法：高分辨的飛納臺式場發(fā)射Phenom Pharos（分辨率優(yōu)于2.2nm）
觀察技巧：10kV
觀察結(jié)果：獲得非常清晰、不同結(jié)構(gòu)的鈣礬石微觀圖像。不同的反應(yīng)時間，前驅(qū)體的加入量對鈣釩石結(jié)構(gòu)產(chǎn)生很大影響，可以清楚看到條狀、塊狀、顆粒狀的鈣釩石結(jié)構(gòu)。

 

條狀的鈣礬石結(jié)構(gòu)

 

塊狀的鈣礬石結(jié)構(gòu)

 

條狀，顆粒狀的鈣礬石結(jié)構(gòu)

 

分析水泥樣品元素成分

 

觀察對象：水泥
觀察難點：樣品大，導(dǎo)電性差，不希望噴金直接觀察真實形貌。最關(guān)鍵的是混凝土樣品多為大塊多孔樣品，放入電鏡中，這些氣孔會放氣，而電鏡的真空系統(tǒng)要想把這些氣孔中的空氣完全抽掉需要花費大量的時間，甚至真空抽不上來導(dǎo)致真空報錯。
應(yīng)對方法：飛納大倉室臺式電鏡Phenom XL（最大樣品尺寸：100 x 100mm）
觀察技巧：低真空模式
觀察結(jié)果：30s 快速抽真空，獲得襯度分明的圖像，能譜圖可以清晰看出 Ca, Na, S, Si, Al, Mg 的元素的分布，結(jié)合相關(guān)知識可以很快分析出水泥相。

 

 

更多案例

 

觀察鋼纖和混泥土結(jié)合

 

水化 12 天的水化產(chǎn)物

 

水化 20 天的水化產(chǎn)物

 

干磨水泥樣品

 

濕磨水泥樣品

 

濕式研磨會造成龜裂條紋增加，鹽類、水合晶體相位消失，白色相外面包裹層被破壞。

 

隨著房地產(chǎn)的興起，建筑材料的研究也成為了熱點。微觀形貌決定了宏觀性能，不論是基礎(chǔ)理論研究，還是實際生產(chǎn)，掃描電子顯微鏡作為直接觀察建筑材料微觀形貌的設(shè)備，已經(jīng)越來越多地應(yīng)用于此行業(yè)。