布鲁克三维X射线显微镜（3D XRM）在钢纤维混凝土三维结构分析中的应用介绍

上世纪初，美国人提出了在混凝土中掺入钢纤维来增强混凝土的强度和稳定性的想法，随后几十年钢纤维混凝土的研究和应用得到了飞速的发展。与普通混凝土相比，钢纤维混凝土的抗压强度有所提高，但是劈拉强度，抗剪强度和抗弯强度等有大幅度提升；除了力学强度的提升外，钢纤维混凝土的韧性、抗裂性能、抗冲击性能和耐久性等都得到了明显提升和改善。本文将通过不同的案例来介绍布鲁克三维X射线显微镜（3D XRM）在钢纤维混凝土三维结构分析中的应用。

▲钢纤维混凝土的高分辨率三维图像

对于钢纤维混凝土增强的机理，目前主要有基于复合材料力学的理论和基于线弹性断裂力学的纤维间距理论。随着CT成像技术的发展，快速高精度CT成像可为钢纤维混凝土在组分分布，水化过程，损伤发展等不同阶段开展动态的研究：

1）获取内部纤维形貌，如纤维体积，长度，直径以及纤维取向等。

▲内部纤维的分布

▲钢纤维取向三维表征（不同颜色编码表征不同的方向）

2）纤维与基体交界面形貌，以及内部裂隙孔隙分布等。

▲钢纤维与裂纹三维空间分布表征

▲裂纹厚度分布三维表征

▲混凝土内部裂隙开度分布

▲混凝土内部孔隙孔径分布

（注：本文章部分图片及数据来源于Bruker X射线部门官方公众号）