布魯克三維X射線(xiàn)顯微鏡（3D XRM）在鋼纖維混凝土三維結構分析中的應用介紹

上世紀初，美國人提出了在混凝土中摻入鋼纖維來(lái)增強混凝土的強度和穩定性的想法，隨后幾十年鋼纖維混凝土的研究和應用得到了飛速的發(fā)展。與普通混凝土相比，鋼纖維混凝土的抗壓強度有所提高，但是劈拉強度，抗剪強度和抗彎強度等有大幅度提升；除了力學(xué)強度的提升外，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(guò)不同的案例來(lái)介紹布魯克三維X射線(xiàn)顯微鏡（3D XRM）在鋼纖維混凝土三維結構分析中的應用。

▲鋼纖維混凝土的高分辨率三維圖像

對于鋼纖維混凝土增強的機理，目前主要有基于復合材料力學(xué)的理論和基于線(xiàn)彈性斷裂力學(xué)的纖維間距理論。隨著(zhù)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(guò)程，損傷發(fā)展等不同階段開(kāi)展動(dòng)態(tài)的研究：

1）獲取內部纖維形貌，如纖維體積，長(cháng)度，直徑以及纖維取向等。

▲內部纖維的分布

▲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，以及內部裂隙孔隙分布等。

▲綠色為混凝土內部裂隙，紅色為孔隙

▲鋼纖維與裂紋三維空間分布表征

▲裂紋厚度分布三維表征

▲混凝土內部裂隙開(kāi)度分布

▲混凝土內部孔隙孔徑分布

（注：本文章部分圖片及數據來(lái)源于Bruker X射線(xiàn)部門(mén)公眾號）