CN112903685A - 一种测试植物纤维体积稳定性的方法 - Google Patents

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刘辰一
张伊佳
李昀珊
朱瑞
赵丽
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Abstract

本发明公开一种测试植物纤维体积稳定性的方法，(1)将待测植物纤维裁剪并在其上贴标签编号和设置标志点；(2)将植物纤维插入固定板中，将固定板盖在装满水的盒子上，使标志点浸没在水中且标签位于固定板上部；(3)浸泡后将植物纤维从水中取出，利用光学显微镜放大植物纤维，测量植物纤维在长度方向上不同位置处的宽度，将植物纤维旋转，多次测量，得到多个宽度值并计算出平均值，计算以平均值为直径的圆的面积，得到浸泡后植物纤维的横截面积A1；(4)然后将植物纤维置于烘箱中烘干至恒重；(5)从烘箱中取出植物纤维，测得烘干至恒重后植物纤维的横截面积A2；(6)根据横截面积差值，计算出植物纤维体积稳定性
Figure DDA0002973585920000011
多根纤维取平均值。

Description

一种测试植物纤维体积稳定性的方法
技术领域
本发明涉及建筑材料的表征技术领域，具体涉及一种测试植物纤维体积稳定性的方法。
背景技术
水泥基材料是目前世界上使用最多的建筑材料，但是它是脆性材料、容易开裂。研究表明纤维对水泥基材料的开裂有很好的抑制作用。钢纤维和人工合成纤维在一定程度上能提高混凝土的韧性，但是同时也提高了混凝土的成本。为了有效降低纤维掺杂的混凝土成本，研究者开始利用在自然界中分布广泛、价格低廉、且取材方便的植物纤维来代替传统的人工合成纤维。将植物纤维应用于水泥基复合材料，不仅能够改善韧性，还能够促进可持续发展，具有生态效应，符合发展循环经济的重大战略。
但是，植物纤维化学组成中含有大量羟基，亲水性较强，在自然界干湿循环过程中，植物纤维的吸湿-解吸特性使其体积不稳定，纤维的膨胀和收缩会破坏它和水泥基体之间的界面层，使界面粘结逐渐弱化，不能有效地桥接裂缝和承担荷载。许多研究者对植物纤维进行预处理以降低其亲水性，提高体积稳定性，进而提升纤维与水泥基体之间的界面粘结强度。在将预处理的纤维用于混凝土工程前，需要对预处理的纤维的体积稳定性进行评估。然而，植物纤维与合成纤维不同，前者尺寸分散较大，横截面积不规则，这为精确测量其体积稳定性带来相当大的难度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可以精确测试植物纤维体积稳定性的方法，本发明的方法简单实用。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种测试植物纤维体积稳定性的方法，包括如下步骤：
(1)将若干待测植物纤维裁剪至固定长度，并在所述植物纤维上贴标签进行编号，然后在所述植物纤维上设置标志点；
(2)将所述植物纤维插入固定板中，将所述固定板盖在装满水的盒子上，使所述标志点浸没在水中且所述标签位于所述固定板上部；
(3)浸泡后将所述植物纤维从水中取出，然后利用光学显微镜放大所述植物纤维，测量所述植物纤维在长度方向上不同位置处的宽度，然后将所述植物纤维旋转，多次测量，得到多个宽度值，计算得出宽度值的平均值，计算以所述平均值为直径的圆的面积，即得到浸泡后所述植物纤维的横截面积A1；测量浸泡后的所述植物纤维的长度并将之记为L1；
(4)然后将所述植物纤维置于烘箱中烘干至恒重；
(5)从所述烘箱中取出所述植物纤维，重复步骤(3)的方法，测得烘干至恒重后所述植物纤维的横截面积A2；测量烘干至恒重后的所述植物纤维的长度并将之记为L2；经过对比浸泡与干燥至恒后的所述植物纤维的长度没有变化(即L1＝L2)，因此所述植物纤维的体积稳定性可以通过浸泡前后所述植物纤维的横截面积的变化来体现；
(6)根据所述植物纤维横截面积差值，可计算出所述植物纤维体积稳定性
Figure BDA0002973585900000021
多根纤维取平均值。
进一步地，步骤(1)将若干待测植物纤维裁剪至固定长度，然后两端用夹子夹稳、拉直，并在所述植物纤维上三分之一位置处贴标签进行编号，然后在所述植物纤维上三分之二位置处用防水笔描一个标志点。在植物纤维上贴标签是为了区分植物纤维，使每根植物纤维有标记，因为要测量许多根植物纤维取平均值，做好标记有利于区分。
进一步地，步骤(2)所述的固定板选用泡沫板。
进一步地，步骤(3)所述的浸泡时间为20-30小时。
进一步地，步骤(4)所述烘干温度为101-105℃，每隔2-5小时测试一次所述植物纤维的质量，两次质量之差小于0.01g即为恒重。
进一步地，步骤(5)每次从所述烘箱中只取出一根植物纤维进行测试，拿一根测一根。这样的目的是为了干燥后不让植物纤维在空气中停留，避免所述植物纤维吸入空气水分，影响测试结果。
本发明的有益效果：
本发明所提供的测试植物纤维体积稳定性的方法，其测试过程简单，可以精确测试植物纤维体积变化率。本发明的方法利用植物纤维湿胀干缩效应，通过测量植物纤维特定位置的横截面积在“吸水饱和”与“烘干至恒重”这两种状态的变化率，表征植物纤维的体积稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
图1为本发明实施例1的流程图。
图中：1植物纤维、2标志点、3泡沫板、4塑料盒、5标签。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种测试植物纤维体积稳定性的方法，包括如下步骤：本实施例中的植物纤维选用剑麻纤维，盒子为塑料盒；
(1)将30根待测的剑麻纤维1裁剪至10cm，然后两端用夹子夹稳、拉直，并在所述剑麻纤维1上三分之一位置处贴标签5进行编号，然后在所述剑麻纤维上三分之二位置处用防水笔描一个标志点2；如图1(a)所示；
(2)将上述30根剑麻纤维1全部插入扎好的泡沫板3中，再将泡沫板3盖在装满水的塑料盒4上，使所述标志点2浸没在水中且所述标签5位于所述泡沫板3上部；如图1(b)所示；
(3)浸泡24小时后，将所述剑麻纤维1从水中取出，然后利用光学显微镜放大所述剑麻纤维，测量所述剑麻纤维在长度方向上不同位置处的宽度，然后将所述剑麻纤维旋转一定角度，多次测量，得到多个宽度值，计算得出宽度值的平均值，计算以所述平均值为直径的圆的面积，即得到浸泡后所述剑麻纤维的横截面积A1；
(4)然后将上述30根剑麻纤维全部置于103℃的烘箱中烘干12小时达到恒重；
(5)然后每次从烘箱中取出一根剑麻纤维，重复上述步骤(3)的过程，测得干燥至恒重后剑麻纤维在标志点2处的横截面积A2；
(6)由于浸泡前后剑麻纤维的长度没有变化，因此剑麻纤维的体积变化率可以通过其横截面积的变化来表示；根据剑麻纤维横截面积差值，可以计算其体积稳定性
Figure BDA0002973585900000051
计算上述30根剑麻纤维的ΔV，取其平均值，即可得出剑麻纤维的平均体积变化率，其结果如下表所示，其ΔV平均值：50.42％。
Figure BDA0002973585900000052
Figure BDA0002973585900000061
实施例2
一种测试植物纤维体积稳定性的方法，包括如下步骤：本实施例中的植物纤维选用椰壳纤维，盒子为塑料盒；
(1)将30根待测的椰壳纤维1裁剪至5cm，然后两端用夹子夹稳、拉直，并在所述椰壳纤维1上三分之一位置处贴标签5进行编号，然后在所述椰壳纤维上三分之二位置处用防水笔描一个标志点2；
(2)将上述30根椰壳纤维1全部插入扎好的泡沫板3中，再将泡沫板3盖在装满水的塑料盒4上，使所述标志点2浸没在水中且所述标签5位于所述泡沫板3上部；
(3)浸泡30小时后，将所述椰壳纤维1从水中取出，然后利用光学显微镜放大所述椰壳纤维，测量所述椰壳纤维在长度方向上不同位置处的宽度，然后将所述椰壳纤维旋转一定角度，多次测量，得到多个宽度值，计算得出宽度值的平均值，计算以所述平均值为直径的圆的面积，即得到浸泡后所述椰壳纤维的横截面积A1；
(4)然后将上述30根椰壳纤维全部置于101℃的烘箱中烘干12小时达到恒重；
(5)然后每次从烘箱中取出一根椰壳纤维，重复上述步骤(3)的过程，测得干燥至恒重后椰壳纤维在标志点2处的横截面积A2；
(6)由于浸泡前后椰壳纤维的长度没有变化，因此椰壳纤维的体积变化率可以通过其横截面积的变化来表示；根据椰壳纤维横截面积差值，可以计算其体积稳定性
Figure BDA0002973585900000071
计算上述30根椰壳纤维的ΔV，取其平均值，即可得出椰壳纤维的平均体积变化率，其结果如下所示，其ΔV平均值：44.00％。
Figure BDA0002973585900000072
上述为本发明的较佳实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。凡由本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (6)

1.一种测试植物纤维体积稳定性的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将若干待测植物纤维裁剪至固定长度，并在所述植物纤维上贴标签进行编号，然后在所述植物纤维上设置标志点；
(2)将所述植物纤维插入固定板中，将所述固定板盖在装满水的盒子上，使所述标志点浸没在水中且所述标签位于所述固定板上部；
(3)浸泡后将所述植物纤维从水中取出，然后利用光学显微镜放大所述植物纤维，测量所述植物纤维在长度方向上不同位置处的宽度，然后将所述植物纤维旋转，多次测量，得到多个宽度值，计算得出宽度值的平均值，计算以所述平均值为直径的圆的面积，即得到浸泡后所述植物纤维的横截面积A1；
(4)然后将所述植物纤维置于烘箱中烘干至恒重；
(5)从所述烘箱中取出所述植物纤维，重复步骤(3)的方法，测得烘干至恒重后所述植物纤维的横截面积A2；
(6)根据所述植物纤维横截面积差值，可计算出所述植物纤维体积稳定性
Figure FDA0002973585890000011
多根纤维取平均值。
2.根据权利要求1所述的一种测试植物纤维体积稳定性的方法，其特征在于，步骤(1)将若干待测植物纤维裁剪至固定长度，两端用夹子夹稳、拉直，并在所述植物纤维上三分之一位置处贴标签进行编号，然后在所述植物纤维上三分之二位置处用防水笔描一个标志点。
3.根据权利要求1所述的一种测试植物纤维体积稳定性的方法，其特征在于，步骤(2)所述的固定板选用泡沫板。
4.根据权利要求1所述的一种测试植物纤维体积稳定性的方法，其特征在于，步骤(3)所述的浸泡时间为20-30小时。
5.根据权利要求1所述的一种测试植物纤维体积稳定性的方法，其特征在于，步骤(4)所述烘干温度为101-105℃，每隔2-5小时测试一次所述植物纤维的质量，两次质量之差小于0.01g即为恒重。
6.根据权利要求1所述的一种测试植物纤维体积稳定性的方法，其特征在于，步骤(5)每次从所述烘箱中只取出一根植物纤维进行测试，拿一根测一根。
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