混凝土在生活中有著廣泛的應(yīng)用，如房屋建材、道路橋梁、造船業(yè)、機(jī)械工業(yè)、地?zé)峁こ獭⑺姟?D打印等領(lǐng)域。從19世紀(jì)中期，混凝土的強(qiáng)度、抗酸堿度、均勻性、耐久性等性能一直受到人們的關(guān)注，而德國Bruker 微區(qū)X射線熒光光譜儀M4 Tornado不僅可以針對混凝土樣品的不均勻性、大尺寸特點(diǎn)進(jìn)行表征，其次， M4 Tornado對混凝土中不同位置可以進(jìn)行面掃描元素分析、定性及半定量、定量分析，為使用者提供詳細(xì)直觀的的相關(guān)信息。M4 Tornado在混凝土老化、雜質(zhì)摻雜、抗酸堿腐蝕性、凝膠相的相態(tài)分布、不同位置元素的半定量分析等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

1.混凝土老化的研究

混凝土隨著年限的延長而漸去老化，其老化現(xiàn)狀主要表現(xiàn)微基礎(chǔ)變異、體積改變、溶蝕加重、碳化累進(jìn)、裂縫增生擴(kuò)展等現(xiàn)象。采用微區(qū)X射線熒光光譜儀M4 Tornado對混凝土進(jìn)行面掃描分析，對Na、K、Si元素進(jìn)行定性和半定量分布，分析測試當(dāng)混凝土中含有活性的SiO2時(shí)，它可以與水泥中的Na、K產(chǎn)生反應(yīng)，生成堿硅凝膠，這種凝膠體能吸水膨脹，使混凝土出現(xiàn)拱起或者崩裂現(xiàn)象；M4 Tornado對混凝土表層Ca元素進(jìn)行定性和半定量分析，Ca元素含量增加，說明混凝土中Ca被溶解析出，表明混凝土已經(jīng)受溶蝕破壞。

2.雜質(zhì)參雜

建筑及橋梁施工過程中，在混凝土添加粉煤灰、河砂等外加劑來提高混凝土的流動(dòng)性、耐久性及抗壓強(qiáng)度，在此過程中伴隨著外加劑Si、Ca、Cr等外來元素對混凝土性能的影響，微區(qū)X射線熒光光譜儀M4 Tornado對混凝土進(jìn)行面掃描可以分析， 可以觀察外加劑的引入是否可以提高混凝土的性能。

3. 抗酸堿腐蝕性

混凝土在橋梁、輪船、石油開采地樁等常年受到海水中Cl離子的侵蝕，在房屋建筑和道路混凝土應(yīng)用中也受到酸雨的侵蝕，一旦收到海水和酸雨的侵蝕，會(huì)造成混凝土與鋼筋的空隙增加，混凝土中孔隙率增加，混凝土強(qiáng)度降低，危險(xiǎn)系數(shù)提高。故混凝土表面的防腐蝕涂層對于加強(qiáng)混凝土道路橋梁及建筑的抗腐蝕性能具有重要的作用。通過模擬海水和酸雨對混凝土的侵蝕，Bruker微區(qū)X射線熒光光譜儀M4 Tornado對混凝土中的Cl和S元素進(jìn)行面掃描分析和線性掃描分析，掃描結(jié)果得知，此樣品的混凝土中右上角受到海水中的Cl和酸雨中的S侵蝕更嚴(yán)重。

4.凝膠材料的相態(tài)分布

在混凝土的原材料中，對混凝土重要的結(jié)構(gòu)材料就是砂石，稱為骨料，在混凝土中加入砂石起到骨架的作用。而混凝土中水泥和砂石含有大量的SiO2，而Si元素的相態(tài)結(jié)構(gòu)影響混凝土的耐久性、抗壓強(qiáng)度等參數(shù)，Bruker微區(qū)X射線熒光光譜儀M4 Tornado對混凝土中Si元素進(jìn)行相態(tài)分析，可初步判斷混凝土中Si屬于單晶還是多晶硅，以及相態(tài)的種類和尺寸大小。

5.不同位置元素的半定量分析

目前，混凝土耐久性越來越受到關(guān)注，因?yàn)榇罅克饺撕凸差A(yù)算用于修復(fù)和恢復(fù)過早惡化的基礎(chǔ)設(shè)施。鋼筋混凝土發(fā)生這種劣化的主要原因之一是氯離子引起的腐蝕，一旦界面處達(dá)到濃度，氯離子就會(huì)滲透混凝土保護(hù)層并降解鋼筋。Bruker微區(qū)X射線熒光光譜儀M4可以探究混凝土中的不同元素含量的分布情況，從混凝土樣品采集10個(gè)區(qū)域，對10個(gè)區(qū)域的混凝土進(jìn)行半定量分析，結(jié)果顯示，隨著縱向測試樣品距離的延伸，混凝土中Cl元素含量降低，說明混凝土受Cl元素腐蝕程度降低，而K元素隨著縱向距離延伸其含量增加，而混凝土中Ca、Si元素含量變化穩(wěn)定，說明此混凝土中混合均勻，元素分散性好。

綜述：隨著我國十四五規(guī)劃對經(jīng)濟(jì)方面的要求，我國的建設(shè)規(guī)模正日益壯大，混凝土作為使用量大、使用廣泛的建筑材料之一，其性能倍受人們的重視。Bruker微區(qū)X射線熒光光譜儀M4 Tornado對混凝土進(jìn)行面掃描和線性掃面分析，不僅可以了解混凝土中元素含量及分布情況，分析混凝土是否混合均勻及各元素的分布情況。其次，M4的mapping圖像可以查看混凝土是否有外來雜質(zhì)元素存在和受酸堿腐蝕情況。