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布魯克三維X射線顯微鏡(3D XRM)在鋼纖維混凝土三維結(jié)構(gòu)分析中的應(yīng)用介紹

更新時(shí)間:2023-07-07點(diǎn)擊次數(shù):1145

上世紀(jì)初,美國(guó)人提出了在混凝土中摻入鋼纖維來(lái)增強(qiáng)混凝土的強(qiáng)度和穩(wěn)定性的想法,隨后幾十年鋼纖維混凝土的研究和應(yīng)用得到了飛速的發(fā)展。與普通混凝土相比,鋼纖維混凝土的抗壓強(qiáng)度有所提高,但是劈拉強(qiáng)度,抗剪強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度等有大幅度提升;除了力學(xué)強(qiáng)度的提升外,鋼纖維混凝土的韌性、抗裂性能、抗沖擊性能和耐久性等都得到了明顯提升和改善。本文將通過不同的案例來(lái)介紹布魯克三維X射線顯微鏡(3D XRM)在鋼纖維混凝土三維結(jié)構(gòu)分析中的應(yīng)用。

▲鋼纖維混凝土的高分辨率三維圖像

對(duì)于鋼纖維混凝土增強(qiáng)的機(jī)理,目前主要有基于復(fù)合材料力學(xué)的理論和基于線彈性斷裂力學(xué)的纖維間距理論。隨著CT成像技術(shù)的發(fā)展,快速高精度CT成像可為鋼纖維混凝土在組分分布,水化過程,損傷發(fā)展等不同階段開展動(dòng)態(tài)的研究:

1)獲取內(nèi)部纖維形貌,如纖維體積,長(zhǎng)度,直徑以及纖維取向等。

▲內(nèi)部纖維的分布

▲鋼纖維取向三維表征(不同顏色編碼表征不同的方向)

2)纖維與基體交界面形貌,以及內(nèi)部裂隙孔隙分布等。

▲綠色為混凝土內(nèi)部裂隙,紅色為孔隙

XRM USE-25.png

▲鋼纖維與裂紋三維空間分布表征

XRM USE-26.png

▲裂紋厚度分布三維表征

▲混凝土內(nèi)部裂隙開度分布

▲混凝土內(nèi)部孔隙孔徑分布

(注:本文章部分圖片及數(shù)據(jù)來(lái)源于Bruker X射線部門公眾號(hào))

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