一種短切碳纖維在硬化水泥漿體中的分散性檢測(cè)方法
【專利摘要】本發(fā)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(cè)方法。方法包括利用X射線CT機(jī)掃描待測(cè)試件、預(yù)處理CT圖像、識(shí)別灰度值不同區(qū)域特征、提取特征區(qū)域像素面積、計(jì)算短切碳纖維有效分散系數(shù)和計(jì)算短切碳纖維束團(tuán)分布變異系數(shù)。本發(fā)明基于CT斷層掃面技術(shù)，通過對(duì)圖像進(jìn)行增強(qiáng)、識(shí)別和提取特征面積等步驟，提出短切碳纖維有效分散系數(shù)和短切碳纖維束團(tuán)分布變異系數(shù)，定量表征短切碳纖維在硬化水泥漿體中的分散程度。本發(fā)明的方法對(duì)水泥漿體無損壞，可定量準(zhǔn)確地表征短切碳纖維在硬化水泥漿體中的分散程度，有助于改進(jìn)碳纖維水泥基復(fù)合材料制備工藝，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(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于土木工程材料【技術(shù)領(lǐng)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(shù)】
[0002]碳纖維水泥基復(fù)合材料(CFRC)與普通水泥基復(fù)合材料相比，具有質(zhì)量輕、強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)還具有耐磨耗、耐腐蝕等優(yōu)異力學(xué)性能；另一方面，碳纖維憑借其機(jī)敏性、溫敏性、靜電屏蔽性逐步在土木工程健康監(jiān)測(cè)、智能建筑等工程領(lǐng)域中作為一種靈敏度較高的本征型智能結(jié)構(gòu)材料開發(fā)應(yīng)用。其中碳纖維在水泥基體中呈現(xiàn)均勻分散體系是實(shí)現(xiàn)CFRC功能敏感性及物理力學(xué)增強(qiáng)效應(yīng)的基礎(chǔ)。定量表征CFRC中碳纖維的分散程度對(duì)改進(jìn)碳纖維水泥基復(fù)合材料制備工藝，提升使用性能等方面具有重要意義。
[0003]目前，國(guó)內(nèi)對(duì)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(jù)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(tǒng)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(xì)篩上，用洗去試樣中其余組份，對(duì)碳纖維干燥稱重。通過計(jì)算碳纖維質(zhì)量變動(dòng)系數(shù)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(duì)于纖維分散劑等具有膠粘特性的組份無法清洗干凈，其測(cè)試結(jié)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。
[0004]第二種方法是電阻率法，該方法通過在試件兩端設(shè)置電極并通電，測(cè)試不同試樣的電阻值，并計(jì)算測(cè)試結(jié)果的電阻率變異系數(shù)，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(qū)域纖維較多，搭接程度大，CFRC導(dǎo)電以沿纖維網(wǎng)絡(luò)的電子傳導(dǎo)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(shù)小。該方法存在的缺陷是只能對(duì)碳纖維分散性在宏觀尺寸上進(jìn)行定性評(píng)價(jià)，對(duì)于其內(nèi)部分散的特征參數(shù)等指標(biāo)仍然無法進(jìn)行準(zhǔn)確表征。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題與缺陷，本發(fā)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(cè)方法。
[0006]為此，本發(fā)明的短切碳纖維在硬化水泥漿體中的分散性檢測(cè)方法包括以下步驟:
[0007](I)用CT機(jī)掃描試件的N個(gè)斷層，采集各斷層的CT圖像，N為大于等于I的正整數(shù)；
[0008]( 2 )對(duì)CT圖像進(jìn)行預(yù)處理；
[0009](3)定義各CT圖像的特征區(qū)域，所述特征區(qū)域包括碳纖維束團(tuán)區(qū)域、纖維均勻分散區(qū)域和無纖維存在區(qū)域；
[0010]①定義灰度值為O?63的區(qū)域?yàn)樘祭w維束團(tuán)區(qū)域；
[0011]②定義灰度值為63?147的區(qū)域?yàn)槔w維均勻分散區(qū)域；[0012]③定義灰度值為147~205的區(qū)域?yàn)闊o纖維存在區(qū)域；
[0013](4)計(jì)算各特征區(qū)域的像素面積；
[0014](5)計(jì)算短切碳纖維有效分散系數(shù)D:
【權(quán)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(cè)方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)用CT機(jī)掃描試件的N個(gè)斷層，采集各斷層的CT圖像，N為大于等于I的正整數(shù)； (2)對(duì)各CT圖像進(jìn)行預(yù)處理； (3)定義各CT圖像的特征區(qū)域，所述特征區(qū)域包括碳纖維束團(tuán)區(qū)域、纖維均勻分散區(qū)域和無纖維存在區(qū)域； ①定義灰度值為O~63的區(qū)域?yàn)樘祭w維束團(tuán)區(qū)域； ②定義灰度值為63~147的區(qū)域?yàn)槔w維均勻分散區(qū)域； ③定義灰度值為147~205的區(qū)域?yàn)闊o纖維存在區(qū)域； (4)計(jì)算各特征區(qū)域的像素面積； (5)計(jì)算短切碳纖維有效分散系數(shù)D:
2.如權(quán)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(cè)方法，其特征在于，所述的預(yù)處理包括濾波、銳化和圖像增強(qiáng)。
3.如權(quán)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(cè)方法，其特征在于，方法還包括以下步驟: (6)計(jì)算同一試件第η個(gè)層位的短切碳纖維束團(tuán)分布變異系數(shù)A(X)
4.如權(quán)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(cè)方法，其特征在于，所述的短切碳纖維在硬化水泥漿體中的分散性檢測(cè)方法還包括以下步驟:(7)計(jì)算不同試件之間短切碳纖維束團(tuán)分布變異系數(shù)爐(X)
【文檔編號(hào)】G01N23/083GK103472077SQ201310432372
【公開日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月18日
【發(fā)明者】王振軍, 高杰, 魏永鋒, 侯小紅, 石艷, 王升, 張明祥 申請(qǐng)人:長(zhǎng)安大學(xué)