[發明專利]一種短切碳纖維在硬化水泥漿體中的分散性檢測方法

有效

• 申請號: 201310432372.7
• 申請日: 2013-09-18
• 公開（公告）號: CN103472077A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 王振軍;高杰;魏永鋒;侯小紅;石艷;王升;張明祥
• 申請（專利權）人: 長安大學
• 主分類號: G01N23/04
• 分類號: G01N23/04;G01N23/083
• 代理公司: 西安恒泰知識產權代理事務所 61216
• 代理人: 史玫

技術領域

本發明屬于土木工程材料技術領域，具體涉及一種短切碳纖維在硬化水泥漿體中的分散性方法。

背景技術

碳纖維水泥基復合材料（CFRC）與普通水泥基復合材料相比，具有質量輕、強度高等優點，同時還具有耐磨耗、耐腐蝕等優異力學性能；另一方面，碳纖維憑借其機敏性、溫敏性、靜電屏蔽性逐步在土木工程健康監測、智能建筑等工程領域中作為一種靈敏度較高的本征型智能結構材料開發應用。其中碳纖維在水泥基體中呈現均勻分散體系是實現CFRC功能敏感性及物理力學增強效應的基礎。定量表征CFRC中碳纖維的分散程度對改進碳纖維水泥基復合材料制備工藝，提升使用性能等方面具有重要意義。

目前，國內對于表征碳纖維分散性的研究還處于宏觀尺度上，所采用的表征手段主要有兩種，即新拌料漿法及電阻率法。根據GB/T21120-2007《水泥混凝土和砂漿用合成纖維》所述，新拌料漿法是一種傳統的表征方法，主要流程是制備CFRC新拌料漿，然后在料漿的不同部位取樣并稱重置于細篩上，用洗去試樣中其余組份，對碳纖維干燥稱重。通過計算碳纖維質量變動系數表征分散性。該方法存在以下問題：沖洗水泥顆粒的過程中極易造成碳纖維的損失；對于纖維分散劑等具有膠粘特性的組份無法清洗干凈，其測試結果較為離散；不適用于表征碳纖維硬化水泥基體中的分散性。

第二種方法是電阻率法，該方法通過在試件兩端設置電極并通電，測試不同試樣的電阻值，并計算測試結果的電阻率變異系數，間接地判斷CFRC中碳纖維的分散情況。在碳纖維分散不均勻情況下，CFRC中部分區域纖維較多，搭接程度大，CFRC導電以沿纖維網絡的電子傳導為主，電阻較小；相反，在纖維均勻分散的條件下，則無論試件的電阻值大小，各試樣間電阻值差異一定最小，即變異系數小。該方法存在的缺陷是只能對碳纖維分散性在宏觀尺寸上進行定性評價，對于其內部分散的特征參數等指標仍然無法進行準確表征。

發明內容

針對現有技術存在的問題與缺陷，本發明的目的在于提供一種短切碳纖維在硬化水泥漿體中的分散性檢測方法。

為此，本發明的短切碳纖維在硬化水泥漿體中的分散性檢測方法包括以下步驟：

（1）用CT機掃描試件的N個斷層，采集各斷層的CT圖像，N為大于等于1的正整數；

（2）對CT圖像進行預處理；

（3）定義各CT圖像的特征區域，所述特征區域包括碳纖維束團區域、纖維均勻分散區域和無纖維存在區域；

①定義灰度值為0～63的區域為碳纖維束團區域；

②定義灰度值為63～147的區域為纖維均勻分散區域；

③定義灰度值為147～205的區域為無纖維存在區域；

（4）計算各特征區域的像素面積；

（5）計算短切碳纖維有效分散系數D：

D=Σ1N(Ae,n/At,n)N]]>????（式1）；

（式1）中，n＝1,2,3,…,N；

A_t,n＝A_e,n+A_b,n+A_c,n；

A_e,n為第n個層位的CT圖像中碳纖維均勻分散區域的像素面積；

A_b,n為第n個層位的CT圖像中無碳纖維存在區域的像素面積；

A_c,n為第n個層位的CT圖像中碳纖維束團區域的像素面積。

所述的短切碳纖維在硬化水泥漿體中的分散性檢測方法還包括以下步驟：

（6）計算同一試件第n個層位的短切碳纖維束團分布變異系數

（式2）中，