混雜纖維混凝土抗彎性能研究進展

魏沛澤 張振雙 王溢菲 邵英豪 姚豐柱

[摘要]本文對國內外混凝土單摻鋼纖維、單摻合成纖維及二元混雜纖維的杭彎性能研究進行對比和分析，發現鋼纖維可以有效的提高混凝土抗彎強度，合成纖維可以有效抑制早期裂縫開展，但是兩者都有缺陷。將兩者混雜后優勢互補、相輔相成，產生“超疊加效應”，表現出比單摻鋼纖維或合成纖維更好的杭彎性能。

[關鍵詞]混雜纖維；纖維混凝土；韌性；抗彎強度

文章編號：2095-4085（2018）06-0006-02

我國建筑結構中混凝土結構的應用較為廣泛，每年混凝土使用量巨大，所以尋找到性能優良的新型混凝土一直是研究的重要任務。混凝土為脆性材料，其優勢為抗壓強度較高，但抗彎能力差、結構抗裂能力弱一直制約其優勢的充分發揮。近些年研究發現，向混凝土中摻入纖維可以大幅度地提高其韌性和抗彎強度。

1 單摻鋼纖維混凝土抗彎試驗研究

最早將鋼纖維用于實驗是在上個世紀初，1911年，美國Graham在普通混凝土中摻入鋼纖維，有效地提高了混凝土強度和穩定性[1]。1963年J.P.Ro-mualdi和G.B.Batson重點研究關于鋼纖維約束混凝土裂縫開展機理，發現鋼纖維混凝土開裂強度主要由鋼纖維的平均間距所決定[2]。隨著對鋼纖維混凝土研究的逐步深入，西南交通大學交通隧道工程教育部重點實驗室通過對不摻鋼纖維和摻入不同量的鋼纖維的混凝土試件進行抗彎實驗以及彎曲韌性實驗，證實摻入鋼纖維可以提高混凝土的抗彎強度、彎曲韌性，還發現摻入適量的鋼纖維提高混凝土效率更高[3]。

2 單摻合成纖維混凝土抗彎實驗研究

我國在20世紀80年代末才開始進行合成纖維對混凝土抗彎性能影響的實驗探究[4]。2004年楊東寧對聚乙烯醇纖維混凝土的抗彎性能進行研究，發現在混凝土中摻入合成纖維后提高了混凝土的極限抗拉強度，增強其韌性[5]。隨后劉傳科對聚乙烯醇纖維影響混凝土抗彎及韌性進行了實驗研究，得出聚乙烯醇纖維能夠有效地抑制混凝土裂縫的產生及在外力作用下裂縫的進一步發展，同時明顯提高混凝土的韌性[6]。

3 二元混雜纖維混凝土抗彎研究現狀

以單摻鋼纖維和單摻合成纖維實驗研究為基礎，我國研究人員進行了二元混雜纖維混凝土抗彎性能的研究，得到了一系列有價值的研究成果。1998年，華淵的研究結果表明向素混凝土中摻入混雜纖維可以有效提高抗彎強度，且隨纖維體積率的增大，效果越明顯[7]。隨后鄒尤證實混雜纖維混凝土相比于素混凝土抗彎強度可提高約7%，且韌性也明顯提高[8]。常佳偉通過實驗進一步證實了混雜纖維的摻入對混凝土的彎拉強度與韌性都有良好的增強效果[9]。

羅輝濤通過進行混雜纖維鋼筋混凝土梁抗彎試驗，得出混雜纖維鋼筋混凝土梁較普通鋼筋混凝土和單一纖維鋼筋混凝土梁有更強的剛度和抗彎曲、抗裂能力[10]。2011年，權莉進行的混雜纖維混凝土彎曲韌性試驗顯示，在鋼纖維摻量一定時，混凝土的初裂撓度隨聚丙烯體積摻量的增加而變大。

4 結語

鋼纖維有效地提高了混凝土的抗彎性能和韌性，但是當達到一定額度的體積摻量時也會使混凝土力學性能增加效率變低。合成纖維可以有效地提高混凝土的初期抗裂能力，能夠抑制裂縫的產生和開展，改善混凝土韌性差，脆性高的特性，但是對混凝土抗彎強度提高能力有限。將兩者混雜后，鋼纖維和合成纖維兩者優勢互補，相輔相成，產生“超疊加效應”，體現出比摻入同體積率單摻鋼纖維或合成纖維更高的強度。

參考文獻：

[1]付傳清.早齡期鋼纖維混凝土彎曲韌性與斷裂性能試驗研究[D].淮南：安徽理工大學，2008.

[2]周佳媚，張遷，蒙國往，等.鋼纖維混凝土力學性能和彎曲韌性研究[J].鐵道標準設計，2017，（08）：84-90.

[3]談永泉.我國水泥混凝土用合成纖維現狀及國家標準制訂動向[A].會議籌備組編.第六屆全國纖維水泥制品學術、標準、技術信息經驗交流會論文匯編[C].北京：第六屆全國纖維水泥制品學術、標準、技術信息交流會籌備組，2007：1-9.

[4]楊東寧，韓冰.PVA纖維混凝土彎折性能試驗研究淺析[J].混凝土，2004，（04）：59-62.

[5]劉傳科，劉建忠，崔鞏，等.PVA和鋼纖維及鋼纖維之間混雜對混凝土彎曲韌性的影響[J].混凝土與水泥制品，2017，（03）：50-54.

[6]華淵，曾藝.纖維混雜效應的試驗研究[J].混凝土與水泥制品，1998，（04）：43-47.

[7]鄒尤.混雜纖維混凝土彎曲疲勞特性研究[D].武漢：武漢理工大學碩士學位論文，2010.

[8]常佳偉.混雜纖維混凝土彎曲疲勞特性試驗研究及預測分析[D].武漢：武漢理工大學碩士學位論文，2012.

[9]羅輝濤.混雜纖維增強鋼筋混凝土梁抗彎性能試驗研究[D].廣州：廣東工業大學，2008.

[10]權莉，陶文祥.混雜鋼一聚丙烯纖維混凝土彎曲韌性試驗研究[J].混凝土，2011，（10）：25-27.