比较纤维混凝土(FRC)中纤维分散性的评价方法.pdf

《比较纤维混凝土(FRC)中纤维分散性的评价方法.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、综述文章编号：１００９－９４４１（２０１７）０１－００１２－０５比较纤维混凝土（ＦＲＣ）中纤维分散性的评价方法①１，毛雅倩２，曹明莉２□□陈江（１．大连日中技研有限公司，辽宁大连１１６０２３；２．大连理工大学土木工程学院，辽宁大连１１６０２４）摘要：纤维增强混凝土材料（ＦＲＣ）中纤维的分散性对复合１．１电阻率法［５－６］材料新拌状态下的工作性及硬化后的力学性能有重要影响，此法只针对能够导电的纤维［７－９］，如钢纤维和为获得高性能的纤维增强水泥基复合材料，对纤维分散性的碳纤维等。电阻率法评价纤维的分布程

2、度是根据基研究必不可少。对比了当前ＦＲＣ中纤维分散性的主要评价体材料与纤维增强材料导电性的差异进行的，由于方法，包括电磁法、图像分析法，并着重分析了图像分析法的碳纤维或钢纤维比水泥基体的导电性更强，纤维的优势和现存的问题，指出了合成纤维的分散性评价的关键问电阻率对纤维分散程度非常敏感。典型的电阻率法题和解决的方向。关键词：纤维混凝土；分散性；合成纤维；图像分析测量原理如图１所示。中图分类号：ＴＵ５２８．５７２文献标识码：Ａ引言纤维增强混凝土（ＦｉｂｅｒＲｅｉｎｆｏｒｃｅｄＣｏｎｃｒｅｔｅ，ＦＲＣ）有效

3、克服了普通水泥基材料的高脆性，因而得到了广泛研究和应用。大量的研究表明，纤维材料在ＦＲＣ中的分散性与其新拌状态下的工作性和硬图１电阻率法测量水泥基材料中纤维分散性原理图［５］化以后的机械性能密不可分［１－３］，而添加的纤维的１．２交流阻抗法（ＡＣ－ＩＳ）有效性取决于纤维的分散程度。因此，关于ＦＲＣ中交流阻抗法（ＡＣ－ＩＳ）和微波反射法也都应用纤维材料分散性的研究也成为热点。于导电性的纤维［１０－１４］，交流阻抗法得到的普通砂浆ＦＲＣ中纤维的分布方式基本上包括三种［４］：在与纤维增强砂浆典型的Ｎｙｑｕｉ

4、ｓｔ曲线如图２所示。基材中均匀分布；集中在复合材料的关键性受拉力的部位；基本均匀分布于基材中，但在某些构件的关键部位使纤维加密，也即增大该部位内纤维的体积率，或调整部分纤维的取向。目前，ＦＲＣ中纤维分散性的研究大多集中于无机纤维及导电纤维，而对于有机纤维分散性的研究尚不足。国内外关于水泥基材料中纤维分散性的评价方法多种多样，其中常用的有电磁法和图像分析法两大类。１电磁法图２普通砂浆与纤维增强砂浆典型的Ｎｙｑｕｉｓｔ曲线［１０］用于ＦＲＣ的纤维材料品种众多，成分、性能差１．３磁感应法异悬殊，其中最常用的

5、钢纤维、碳纤维等无机纤维具其他的检测纤维在水泥基材料中分散性的方有较好的导电性或导磁性，可以采用与之相关的电法，如电磁感应法［１５－１６］、Ｃ型铁磁探针法［１７］、开放阻率法、电磁感应法等进行分散性研究。式同轴探针法［１８］等利用的是钢纤维的导磁性和导①基金项目：国家自然科学基金项目（５１４７８０８２）；辽宁省高等学校优秀人才支持计划项目（ＬＲ２０１５０１３）。·１２·Ｒｅｓｅａｒｃｈ＆ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＢｕｉｌｄｉｎｇＭａｔｅｒｉａｌｓ电性，最适用的也是钢纤维。磁导率法的基本原理如图３所示。

6、图３磁导率法的基本原理图［１９］２图像分析法图像处理法是一种可视化研究方法，它是将纤图４ＦＲＣ薄片Ｘ射线图像维增强水泥基复合材料试件在所需纤维分布之处进行切割来获取纤维所在的横截面，用计算机软件将通过成像设备得到的横截面图像或图像的一部分进行处理与分析，定量评价纤维的分布程度，即纤维分布的均匀性。常用的有Ｘ射线影像法和显微镜法。２．１Ｘ射线图像分析法Ｘ射线法［２０－２２］是一种无损的、可视化检测方法，它采用ＣＴ技术对纤维增强水泥基复合材料试件进行扫描，通过计算机软件生成图像来判断纤维的分布。但这种方法

7、在ＦＲＣ中的应用主要是对于无机纤维［２３］，如钢纤维和玻璃纤维。图４所示为含有被纤维（白色）包围的大空隙（黑色）的１５ｍｍ厚纵向ＦＲＣ薄片由Ｘ射线法获得的典型图像，经过算法处理后的图像如图５所示。２．２光学显微镜法２０１２年，ＺｈｏｕＪ等［２４］研究了改变水泥基复合材料拌和过程中的加料顺序来提高ＰＶＡ－ＥＣＣ中纤维分布情况，对纤维分散性的研究采用了光学显微镜的方法，但与传统光学显微镜方法不同的是，该研究采用平面偏振模式下的光学显微镜进行试件图像获取。在直拉试验结束后，从垂直于荷载方向取４个薄片，将试件

8、粘贴在玻璃上并进行打磨，将打磨图５原始Ｘ射线图像经过处理后的图像［２１］建材技术与应用１／２０１７·１３·面粘贴到物镜上，锯到大约１ｍｍ的厚度，将被锯面术，获取试件所需截面在背散射电子模式下的ＳＥＭ进行打磨，直至薄片到１００μｍ左右的厚度，用平面图像后，通过一系列的图像处理算法进行分析，从而偏振模式下光学显微镜在放大１００倍的情况下获取得到每一部分的纤维分布系数及纤维密度图。但试件的截面图像。在所得图像中，纤维呈白色，基体是，此方法对纤维分散性试验试件的