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)、機械工業(yè)、地?zé)峁こ?、水利水電?D打印等領(lǐng)域。從19世紀(jì)中期，混凝土的強度、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、大尺寸特點進行表征，其次， M4 Tornado對混凝土中不同位置可以進行面掃描元素分析、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、裂縫增生擴展等現(xiàn)象。采用微區(qū)X射線熒光光譜儀M4 Tornado對混凝土進行面掃描分析，對Na、K、Si元素進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，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性、耐久性及抗壓強度，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，混凝土強度降低，危險系數(shù)提高。故混凝土表面的防腐蝕涂層對于加強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，因為大量私人和公共預(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，氯離子就會滲透混凝土保護層并降解鋼筋。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個區(qū)域，對10個區(qū)域的混凝土進行半定量分析，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。