一種短切碳纖維在硬化水泥漿體中的分散性檢測方法
2023-08-03 06:12:11 2
一種短切碳纖維在硬化水泥漿體中的分散性檢測方法
【專利摘要】本發明公開了一種短切碳纖維在硬化水泥漿體中的分散性檢測方法。方法包括利用X射線CT機掃描待測試件、預處理CT圖像、識別灰度值不同區域特徵、提取特徵區域像素麵積、計算短切碳纖維有效分散係數和計算短切碳纖維束團分布變異係數。本發明基於CT斷層掃面技術，通過對圖像進行增強、識別和提取特徵面積等步驟，提出短切碳纖維有效分散係數和短切碳纖維束團分布變異係數，定量表徵短切碳纖維在硬化水泥漿體中的分散程度。本發明的方法對水泥漿體無損壞，可定量準確地表徵短切碳纖維在硬化水泥漿體中的分散程度，有助於改進碳纖維水泥基複合材料製備工藝，提升其使用性能。
【專利說明】一種短切碳纖維在硬化水泥漿體中的分散性檢測方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於土木工程材料【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】
[0002]碳纖維水泥基複合材料(CFRC)與普通水泥基複合材料相比，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，碳纖維憑藉其機敏性、溫敏性、靜電屏蔽性逐步在土木工程健康監測、智能建築等工程領域中作為一種靈敏度較高的本徵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。定量表徵CFRC中碳纖維的分散程度對改進碳纖維水泥基複合材料製備工藝，提升使用性能等方面具有重要意義。
[0003]目前，國內對於表徵碳纖維分散性的研究還處於宏觀尺度上，所採用的表徵手段主要有兩種，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徵方法，主要流程是製備CFRC新拌料漿，然後在料漿的不同部位取樣並稱重置於細篩上，用洗去試樣中其餘組份，對碳纖維乾燥稱重。通過計算碳纖維質量變動係數表徵分散性。該方法存在以下問題:衝洗水泥顆粒的過程中極易造成碳纖維的損失；對於纖維分散劑等具有膠粘特性的組份無法清洗乾淨，其測試結果較為離散；不適用於表徵碳纖維硬化水泥基體中的分散性。
[0004]第二種方法是電阻率法，該方法通過在試件兩端設置電極並通電，測試不同試樣的電阻值，並計算測試結果的電阻率變異係數，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，即變異係數小。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，對於其內部分散的特徵參數等指標仍然無法進行準確表徵。
【發明內容】
[0005]針對現有技術存在的問題與缺陷，本發明的目的在於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。
[0006]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:
[0007](I)用CT機掃描試件的N個斷層，採集各斷層的CT圖像，N為大於等於I的正整數；
[0008]( 2 )對CT圖像進行預處理；
[0009](3)定義各CT圖像的特徵區域，所述特徵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；
[0010]①定義灰度值為O?63的區域為碳纖維束團區域；
[0011]②定義灰度值為63?147的區域為纖維均勻分散區域；[0012]③定義灰度值為147~205的區域為無纖維存在區域；
[0013](4)計算各特徵區域的像素麵積；
[0014](5)計算短切碳纖維有效分散係數D:
【權利要求】
1.一種短切碳纖維在硬化水泥漿體中的分散性檢測方法，其特徵在於，包括以下步驟: (1)用CT機掃描試件的N個斷層，採集各斷層的CT圖像，N為大於等於I的正整數； (2)對各CT圖像進行預處理； (3)定義各CT圖像的特徵區域，所述特徵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O~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)計算各特徵區域的像素麵積； (5)計算短切碳纖維有效分散係數D:
2.如權利要求1所述的短切碳纖維在硬化水泥漿體中的分散性檢測方法，其特徵在於，所述的預處理包括濾波、銳化和圖像增強。
3.如權利要求1所述的短切碳纖維在硬化水泥漿體中的分散性檢測方法，其特徵在於，方法還包括以下步驟: (6)計算同一試件第η個層位的短切碳纖維束團分布變異係數A(X)
4.如權利要求2所述的短切碳纖維在硬化水泥漿體中的分散性檢測方法，其特徵在於，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:(7)計算不同試件之間短切碳纖維束團分布變異係數爐(X)
【文檔編號】G01N23/083GK103472077SQ201310432372
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月18日 優先權日:2013年9月18日
【發明者】王振軍, 高傑, 魏永鋒, 侯小紅, 石豔, 王升, 張明祥 申請人:長安大學