混杂纤维混凝土抗弯性能研究进展

魏沛泽 张振双 王溢菲 邵英豪 姚丰柱

[摘要]本文对国内外混凝土单掺钢纤维、单掺合成纤维及二元混杂纤维的杭弯性能研究进行对比和分析，发现钢纤维可以有效的提高混凝土抗弯强度，合成纤维可以有效抑制早期裂缝开展，但是两者都有缺陷。将两者混杂后优势互补、相辅相成，产生“超叠加效应”，表现出比单掺钢纤维或合成纤维更好的杭弯性能。

[关键词]混杂纤维；纤维混凝土；韧性；抗弯强度

文章编号：2095-4085（2018）06-0006-02

我国建筑结构中混凝土结构的应用较为广泛，每年混凝土使用量巨大，所以寻找到性能优良的新型混凝土一直是研究的重要任务。混凝土为脆性材料，其优势为抗压强度较高，但抗弯能力差、结构抗裂能力弱一直制约其优势的充分发挥。近些年研究发现，向混凝土中掺入纤维可以大幅度地提高其韧性和抗弯强度。

1 单掺钢纤维混凝土抗弯试验研究

最早将钢纤维用于实验是在上个世纪初，1911年，美国Graham在普通混凝土中掺入钢纤维，有效地提高了混凝土强度和稳定性[1]。1963年J.P.Ro-mualdi和G.B.Batson重点研究关于钢纤维约束混凝土裂缝开展机理，发现钢纤维混凝土开裂强度主要由钢纤维的平均间距所决定[2]。随着对钢纤维混凝土研究的逐步深入，西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室通过对不掺钢纤维和掺入不同量的钢纤维的混凝土试件进行抗弯实验以及弯曲韧性实验，证实掺入钢纤维可以提高混凝土的抗弯强度、弯曲韧性，还发现掺入适量的钢纤维提高混凝土效率更高[3]。

2 单掺合成纤维混凝土抗弯实验研究

我国在20世纪80年代末才开始进行合成纤维对混凝土抗弯性能影响的实验探究[4]。2004年杨东宁对聚乙烯醇纤维混凝土的抗弯性能进行研究，发现在混凝土中掺入合成纤维后提高了混凝土的极限抗拉强度，增强其韧性[5]。随后刘传科对聚乙烯醇纤维影响混凝土抗弯及韧性进行了实验研究，得出聚乙烯醇纤维能够有效地抑制混凝土裂缝的产生及在外力作用下裂缝的进一步发展，同时明显提高混凝土的韧性[6]。

3 二元混杂纤维混凝土抗弯研究现状

以单掺钢纤维和单掺合成纤维实验研究为基础，我国研究人员进行了二元混杂纤维混凝土抗弯性能的研究，得到了一系列有价值的研究成果。1998年，华渊的研究结果表明向素混凝土中掺入混杂纤维可以有效提高抗弯强度，且随纤维体积率的增大，效果越明显[7]。随后邹尤证实混杂纤维混凝土相比于素混凝土抗弯强度可提高约7%，且韧性也明显提高[8]。常佳伟通过实验进一步证实了混杂纤维的掺入对混凝土的弯拉强度与韧性都有良好的增强效果[9]。

罗辉涛通过进行混杂纤维钢筋混凝土梁抗弯试验，得出混杂纤维钢筋混凝土梁较普通钢筋混凝土和单一纤维钢筋混凝土梁有更强的刚度和抗弯曲、抗裂能力[10]。2011年，权莉进行的混杂纤维混凝土弯曲韧性试验显示，在钢纤维掺量一定时，混凝土的初裂挠度随聚丙烯体积掺量的增加而变大。

4 结语

钢纤维有效地提高了混凝土的抗彎性能和韧性，但是当达到一定额度的体积掺量时也会使混凝土力学性能增加效率变低。合成纤维可以有效地提高混凝土的初期抗裂能力，能够抑制裂缝的产生和开展，改善混凝土韧性差，脆性高的特性，但是对混凝土抗弯强度提高能力有限。将两者混杂后，钢纤维和合成纤维两者优势互补，相辅相成，产生“超叠加效应”，体现出比掺入同体积率单掺钢纤维或合成纤维更高的强度。

参考文献：

[1]付传清.早龄期钢纤维混凝土弯曲韧性与断裂性能试验研究[D].淮南：安徽理工大学，2008.

[2]周佳媚，张迁，蒙国往，等.钢纤维混凝土力学性能和弯曲韧性研究[J].铁道标准设计，2017，（08）：84-90.

[3]谈永泉.我国水泥混凝土用合成纤维现状及国家标准制订动向[A].会议筹备组编.第六届全国纤维水泥制品学术、标准、技术信息经验交流会论文汇编[C].北京：第六届全国纤维水泥制品学术、标准、技术信息交流会筹备组，2007：1-9.

[4]杨东宁，韩冰.PVA纤维混凝土弯折性能试验研究浅析[J].混凝土，2004，（04）：59-62.

[5]刘传科，刘建忠，崔巩，等.PVA和钢纤维及钢纤维之间混杂对混凝土弯曲韧性的影响[J].混凝土与水泥制品，2017，（03）：50-54.

[6]华渊，曾艺.纤维混杂效应的试验研究[J].混凝土与水泥制品，1998，（04）：43-47.

[7]邹尤.混杂纤维混凝土弯曲疲劳特性研究[D].武汉：武汉理工大学硕士学位论文，2010.

[8]常佳伟.混杂纤维混凝土弯曲疲劳特性试验研究及预测分析[D].武汉：武汉理工大学硕士学位论文，2012.

[9]罗辉涛.混杂纤维增强钢筋混凝土梁抗弯性能试验研究[D].广州：广东工业大学，2008.

[10]权莉，陶文祥.混杂钢一聚丙烯纤维混凝土弯曲韧性试验研究[J].混凝土，2011，（10）：25-27.