定向鋼纖維混凝土制備中，鋼纖維的設(shè)計方向為圖 5 中的 x 軸方向，根據(jù) X-CT 重構(gòu)分析得到的鋼纖維坐標(biāo)結(jié)果計算鋼纖維與 x 軸方向的夾角 μ，角度 μ 越小，鋼纖維越接近設(shè)計方向。

  實驗制備的鋼纖維在混凝土試件中的鋼纖維方向角度統(tǒng)計結(jié)果如圖 6 所示，圖中縱坐標(biāo)為一定角度的鋼纖維根數(shù)與統(tǒng)計范圍內(nèi)鋼纖維總數(shù)的比值。根據(jù)圖 6 可知，鋼纖維體積含量分別為 0. 9% 、1. 2% 、1. 5% 的 試 件 中 定 向 鋼 纖維 與 設(shè)計 方 向 呈30°夾角的范圍內(nèi)鋼纖維的數(shù)量占總數(shù)量的比例分別為 73% 、85% 、67% ; 而亂向分布鋼纖維在與受力方向呈 30°夾角的范圍內(nèi)纖維數(shù)量占總數(shù)的比例分別為 54% 、56% 、25% 。說明鋼纖維的定向效果較好，大多數(shù)鋼纖維接近設(shè)計方向。

  纖維的方向效應(yīng)系數(shù)為所有纖維在給定方向上的投影長度總和與所有纖維長度總和之比。與給定方向平行或接近的纖維數(shù)量越多方向效應(yīng)系數(shù)越大，反之則方向效應(yīng)系數(shù)越小。實驗制備的試件其鋼纖維在 X 軸方向的方向效應(yīng)系數(shù)如圖 7 所示。

  由圖 7 可以看出，亂向鋼纖維的方向效應(yīng)系數(shù)要比理論值 0. 5 高，這是由于在混凝土的澆筑和振動過程中，對鋼纖維起到了一定的定向效果。體積含量分別為 0. 9% 、1. 2% 、1. 5% 的鋼纖維混凝土試件經(jīng)定向后的纖維方向效應(yīng)系數(shù)在平行于 X 方向較亂向纖維方向效應(yīng)系數(shù)分別增加了 24% 、15% 、25% 。
結(jié)論：
( 1) 利用 X-ray CT 掃描在不破壞混凝土試件的情況下得到鋼纖維混凝土截面圖像，通過圖像處理技術(shù)得到了纖維的空間坐標(biāo)值，計算出鋼纖維在混凝土中的角度分布及方向效應(yīng)系數(shù)，并進(jìn)行三維重構(gòu)得到鋼纖維在混凝土內(nèi)部的分布情況，極大地提高了研究方法的準(zhǔn)確性和精度。
( 2) 鋼 纖 維 體 積 含 量 分 別 為 0. 9% 、1. 2% 、1. 5% 的混凝土試件中，定向鋼纖維與受力 ( 磁場)方向呈 30°夾角的范圍內(nèi)鋼纖維的數(shù)量占總數(shù)量的
比例分別為 73% 、85% 、67% ，說明定向鋼纖維混凝土中纖維的定向效果較好。
( 3) 鋼 纖 維 體 積 含 量 分 別 為 0. 9% 、1. 2% 、1. 5% 的混凝土試件中，經(jīng)磁場定向后的纖維方向效應(yīng)系數(shù)在平行于 X 軸方向較亂向纖維方向效應(yīng)系數(shù)分別增加了 24% 、15% 、25% ，纖維的效應(yīng)利用率得到提高。

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