上世紀(jì)初，美國人提出了在混凝土中摻入鋼纖維來增強混凝土的強度和穩(wěn)定性的想法，隨后幾十年鋼纖維混凝土的研究和應(yīng)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。本文將通過不同的案例來介紹布魯克三維X射線顯微鏡（3D XRM）在鋼纖維混凝土三維結(jié)構(gòu)分析中的應(yīng)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(fù)合材料力學(xué)的理論和基于線彈性斷裂力學(xué)的纖維間距理論。隨著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，水化過程，損傷發(fā)展等不同階段開展動態(tài)的研究：

1）獲取內(nèi)部纖維形貌，如纖維體積，長度，直徑以及纖維取向等。

▲內(nèi)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(nèi)部裂隙孔隙分布等。

▲綠色為混凝土內(nèi)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(nèi)部裂隙開度分布

▲混凝土內(nèi)部孔隙孔徑分布

（注：本文章部分圖片及數(shù)據(jù)來源于Bruker X射線部門公眾號）