Волокнистые материалы широко используются в асфальтобетонных покрытиях и дорожном строительстве для повышения устойчивости, трещиностойкости и долговечности. Метод определения длины и диаметра волокон обеспечивает точный и надежный способ оценки ключевых свойств волокон, помогая лабораториям и производителям гарантировать качество материалов и оптимизировать инженерные характеристики.

I. Экспериментальные приборы и материалы

1.1 Экспериментальные приборы

Экспериментальные приборы и требования к ним следующие:

а) Анализатор изображений волокон: см. Приложение G.1.1;

b) Пипетка: приблизительно 100 мм в длину, с внутренним диаметром от 5 до 8 мм. Один конец гладкий, но не закрытый, а другой конец снабжен резиновой грушой. На пипетке нанесена градуировка 0,5 мл и 1,0 мл.

c) Пипетки: несколько пробирок объемом 5 мл и 15 мл;

d) Микроскопические предметные стекла и покровные стекла;

e) Диспергатор: низкоскоростная мешалка для диспергирования образцов;

f) Коричневые флаконы с реактивами, небольшие стаканы, препаровальные иглы, пинцет и фильтровальная бумага;

g) Стеклянная палочка.

1.2 Испытательные материалы

Испытательными материалами являются следующие:

а) Дистиллированная вода или деионизированная вода;

б) Раствор для погружения: смесь равных объемов глицерина и дистиллированной воды.

II. Экспериментальная процедура

2.1 Подготовка образцов волокон

2.1.1 Подготовка образцов древесных волокон и флокулированных минеральных волокон

Подготовьте 5 предметных стекол с волокнами в соответствии с пунктом G.2.2. Окрашивание не требуется.

2.1.2 Подготовка образцов полимерных волокон

Возьмите приблизительно 200 образцов волокон как минимум из 5 разных мест (обратите внимание, что из одного пучка следует брать только одно волокно; брать несколько волокон одновременно не следует); затем случайным образом выберите 50 волокон и разделите их на три примерно равные части; поместите одну часть образца на предметное стекло, окуните стеклянную палочку в соответствующее количество раствора для замачивания, чтобы погрузить образец, используйте препаровальную иглу для равномерного распределения волокон и накройте покровным стеклом. Подготовьте в общей сложности 3 предметных стекла с волокнами.

2.1.3 Подготовка образцов минерального волокна в виде пучков

Приблизительно равные количества образца брали как минимум из пяти разных мест, чтобы сформировать образец волокна массой около 5 г. Затем образец прокаливали при температуре 530–570 °C в течение 30 минут для удаления смачивающего вещества. После охлаждения до комнатной температуры, согласно пункту 2.1.2, были подготовлены три стеклянных предметных стекла с волокном на подложке.

2.2 Процедура тестирования

Процедура тестирования следующая:

а) Поместите предметное стекло волоконного микроскопа под микроскоп. Отрегулируйте фокус до тех пор, пока изображение отдельного волокна не станет четким. Медленно перемещайте предметное стекло с помощью предметного столика, наблюдайте через окуляр, чтобы найти репрезентативное поле зрения волокна, выберите соответствующее увеличение и сделайте снимки;

б) Для лигниновых волокон или хлопьевидных минеральных волокон на каждом предметном стекле микроскопа можно выбрать несколько неперекрывающихся полей зрения для получения соответствующих статических изображений, так что общее количество допустимых волокон составит 40–50. Общее количество допустимых волокон на 5 предметных стеклах микроскопа должно составлять 200–250. Тонкие волокна или примеси длиной менее 0,2 мм, фрагменты волокон с сильным продольным расщеплением, перекрывающиеся волокна или нечеткие волокна следует считать недопустимыми волокнами;

c) Для пучков минеральных или полимерных волокон необходимо сделать несколько статических снимков, включающих каждое волокно в образце, избегая при этом повторных измерений одного и того же волокна.

d) При измерении длины волокна выберите измеряемое волокно на статическом изображении и щелкните по отдельному волокну на экране вдоль направления волокна, чтобы разделить волокно на несколько прямых сегментов. Компьютер автоматически построит каркасную структуру волокна и рассчитает длину волокна Li.

e) При измерении диаметра волокна выберите измеряемое волокно на статическом изображении, щелкните мышью по двум крайним точкам в направлении ширины волокна на экране, и компьютер вычислит расстояние, которое и будет диаметром волокна di;

f) При определении максимальной длины волокна уменьшите увеличение, медленно перемещайте предметное стекло с волокнами с помощью столика, рассмотрите все волокна на стекле через окуляр, найдите три самых длинных волокна, выберите подходящее увеличение, сделайте снимок для получения статичного изображения, а затем перейдите к пункту d) для определения длины выбранных волокон; измерьте все предметные стекла с волокнами таким же образом и возьмите среднее арифметическое всех измеренных значений в качестве максимальной длины волокна Lmax.

III. Обработка экспериментальных данных

3.1 Средняя длина волокна L рассчитывается по формуле (H.1) с точностью до 0,1 мм.

L = (∑_(i=1)^n L_i)/n （H.1）

Где: L — средняя длина волокна (мм);

Li — длина i-го волокна (мм);

n — общее количество измеренных волокон.

3.2 Коэффициент отклонения длины волокна рассчитывается по формуле (H.2) и имеет точность до 0,1.

C_L = ((L_0 - L)/L_0) × 100% （H.2）

Где: CL — процент отклонения длины волокна (%);

L0 — заданная длина волокна (мм).

3.3 Средний диаметр волокна d рассчитывается по формуле (H.3) с точностью до 0,1 мкм.

d = (∑_(i=1)^n d_i)/n （H.3）

Где d — средний диаметр волокна (мкм);

dt — диаметр i-го волокна (мкм).

3.4 Коэффициент отклонения диаметра волокна рассчитывается по формуле (H.4) и имеет точность до 0,1.

C_d = ((d_0 - d)/d_0) × 100% （H.4）

Где: CA — процент отклонения диаметра волокна (%);

d0 — диаметр волокна, соответствующий спецификации (мкм)