混雜纖維混凝土抗彎性能研究進(jìn)展

魏沛澤 張振雙 王溢菲 邵英豪 姚豐柱

[摘要]本文對(duì)國(guó)內(nèi)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(jìn)行對(duì)比和分析，發(fā)現(xiàn)鋼纖維可以有效的提高混凝土抗彎強(qiáng)度，合成纖維可以有效抑制早期裂縫開(kāi)展，但是兩者都有缺陷。將兩者混雜后優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、相輔相成，產(chǎn)生“超疊加效應(yīng)”，表現(xiàn)出比單摻鋼纖維或合成纖維更好的杭彎性能。

[關(guān)鍵詞]混雜纖維；纖維混凝土；韌性；抗彎強(qiáng)度

文章編號(hào)：2095-4085（2018）06-0006-02

我國(guó)建筑結(jié)構(gòu)中混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用較為廣泛，每年混凝土使用量巨大，所以尋找到性能優(yōu)良的新型混凝土一直是研究的重要任務(wù)?；炷翞榇嘈圆牧希鋬?yōu)勢(shì)為抗壓強(qiáng)度較高，但抗彎能力差、結(jié)構(gòu)抗裂能力弱一直制約其優(yōu)勢(shì)的充分發(fā)揮。近些年研究發(fā)現(xiàn)，向混凝土中摻入纖維可以大幅度地提高其韌性和抗彎強(qiáng)度。

1 單摻鋼纖維混凝土抗彎試驗(yàn)研究

最早將鋼纖維用于實(shí)驗(yàn)是在上個(gè)世紀(jì)初，1911年，美國(guó)Graham在普通混凝土中摻入鋼纖維，有效地提高了混凝土強(qiáng)度和穩(wěn)定性[1]。1963年J.P.Ro-mualdi和G.B.Batson重點(diǎn)研究關(guān)于鋼纖維約束混凝土裂縫開(kāi)展機(jī)理，發(fā)現(xiàn)鋼纖維混凝土開(kāi)裂強(qiáng)度主要由鋼纖維的平均間距所決定[2]。隨著對(duì)鋼纖維混凝土研究的逐步深入，西南交通大學(xué)交通隧道工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室通過(guò)對(duì)不摻鋼纖維和摻入不同量的鋼纖維的混凝土試件進(jìn)行抗彎實(shí)驗(yàn)以及彎曲韌性實(shí)驗(yàn)，證實(shí)摻入鋼纖維可以提高混凝土的抗彎強(qiáng)度、彎曲韌性，還發(fā)現(xiàn)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(shí)驗(yàn)研究

我國(guó)在20世紀(jì)80年代末才開(kāi)始進(jìn)行合成纖維對(duì)混凝土抗彎性能影響的實(shí)驗(yàn)探究[4]。2004年楊東寧對(duì)聚乙烯醇纖維混凝土的抗彎性能進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)在混凝土中摻入合成纖維后提高了混凝土的極限抗拉強(qiáng)度，增強(qiáng)其韌性[5]。隨后劉傳科對(duì)聚乙烯醇纖維影響混凝土抗彎及韌性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，得出聚乙烯醇纖維能夠有效地抑制混凝土裂縫的產(chǎn)生及在外力作用下裂縫的進(jìn)一步發(fā)展，同時(shí)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(xiàn)狀

以單摻鋼纖維和單摻合成纖維實(shí)驗(yàn)研究為基礎(chǔ)，我國(guó)研究人員進(jìn)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(jià)值的研究成果。1998年，華淵的研究結(jié)果表明向素混凝土中摻入混雜纖維可以有效提高抗彎強(qiáng)度，且隨纖維體積率的增大，效果越明顯[7]。隨后鄒尤證實(shí)混雜纖維混凝土相比于素混凝土抗彎強(qiáng)度可提高約7%，且韌性也明顯提高[8]。常佳偉通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證實(shí)了混雜纖維的摻入對(duì)混凝土的彎拉強(qiáng)度與韌性都有良好的增強(qiáng)效果[9]。

羅輝濤通過(guò)進(jìn)行混雜纖維鋼筋混凝土梁抗彎試驗(yàn)，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(qiáng)的剛度和抗彎曲、抗裂能力[10]。2011年，權(quán)莉進(jìn)行的混雜纖維混凝土彎曲韌性試驗(yàn)顯示，在鋼纖維摻量一定時(shí)，混凝土的初裂撓度隨聚丙烯體積摻量的增加而變大。

4 結(jié)語(yǔ)

鋼纖維有效地提高了混凝土的抗彎性能和韌性，但是當(dāng)達(dá)到一定額度的體積摻量時(shí)也會(huì)使混凝土力學(xué)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(chǎn)生和開(kāi)展，改善混凝土韌性差，脆性高的特性，但是對(duì)混凝土抗彎強(qiáng)度提高能力有限。將兩者混雜后，鋼纖維和合成纖維兩者優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，相輔相成，產(chǎn)生“超疊加效應(yīng)”，體現(xiàn)出比摻入同體積率單摻鋼纖維或合成纖維更高的強(qiáng)度。

參考文獻(xiàn)：

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

[2]周佳媚，張遷，蒙國(guó)往，等.鋼纖維混凝土力學(xué)性能和彎曲韌性研究[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2017，（08）：84-90.

[3]談?dòng)廊?我國(guó)水泥混凝土用合成纖維現(xiàn)狀及國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)制訂動(dòng)向[A].會(huì)議籌備組編.第六屆全國(guó)纖維水泥制品學(xué)術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)信息經(jīng)驗(yàn)交流會(huì)論文匯編[C].北京：第六屆全國(guó)纖維水泥制品學(xué)術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)信息交流會(huì)籌備組，2007：1-9.

[4]楊東寧，韓冰.PVA纖維混凝土彎折性能試驗(yàn)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(duì)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(yīng)的試驗(yàn)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(xué)碩士學(xué)位論文，2010.

[8]常佳偉.混雜纖維混凝土彎曲疲勞特性試驗(yàn)研究及預(yù)測(cè)分析[D].武漢：武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文，2012.

[9]羅輝濤.混雜纖維增強(qiáng)鋼筋混凝土梁抗彎性能試驗(yàn)研究[D].廣州：廣東工業(yè)大學(xué)，2008.

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