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理论研究

混杂纤维混凝土研究现状

时间:2018/4/17 10:48:57 来源: 点击次数:4057

混杂纤维混凝土研究现状

赵凯月1,王艳2,张金团1,许胜才1

(1 贺州学院,贺州 542800;2 西安建筑科技大学,西安,710055)

摘要:混杂纤维混凝土于20世纪70年代首次提出,随后因其优异的力学性能和更合理的经济效果蓬勃发展。目前,混杂纤维混凝土在道路、桥梁、机场跑道、大跨结构等实际工程中拥有广阔应用前景。本文主要综述了混杂纤维混凝土基本力学强度、高温后力学性能、冲击及疲劳性能等力学性能,并对其抗碳化性能、抗裂性能、抗渗性能、抗硫酸盐侵蚀、抗冻性能等耐久性能研究进行了相关介绍。最后,结合目前混杂纤维混凝土研究现状,进一步提出了其研究方向。

关键词:混杂纤维混凝土;力学性能;耐久性能

引言

混杂纤维混凝土是将两种或两种以上纤维增强材料复合掺入混凝土中,使其既能发挥各自纤维优点,又能体现纤维之间协同工作效应的新型复合材料[1]。混杂纤维可将其分为三种[2]:不同性质、几何特性两种纤维混杂;相同品种,不同几何特性两种纤维混杂;两种以上纤维混杂。而Banthia[3]等人认为可按纤维本构关系、纤维尺寸及纤维功能,这三种方式进行纤维混杂。混杂纤维掺入混凝土中对其某项性能的提高或降低,在复合材料力学中认为:混杂纤维比单一纤维更有益或相对于原有性能更好,则称为“正混杂效应”;反之为“负混杂效应” [4]。

混杂纤维混凝土最早研究始于20世纪70年代,1975年,由Walton等[5]最先开始混杂纤维增强水泥基复合材料试验,并表明有机纤维与无机纤维协调工作提高了基体抗拉及抗冲击性能。1982年,K.Kobayashi等[6]在进行钢-聚乙烯混杂纤维混凝土弯曲韧性试验时,首次提出了“hybrid”一次,并认为混杂纤维能提高基体混凝土韧性。进入90年代,关于混杂纤维混凝土相关研究日益增多,Glavind[7]等研究发现,钢-聚丙烯混杂纤维提高了基体混凝土极限压应变;Soroushian P[8]等认为混杂纤维分散性对混凝土性能有重要影响,过量的混杂纤维掺入混凝土中反而导致负混杂效应;G.D.Manolis等人研究表明,钢-聚丙烯纤维混杂对混凝土抗压强度基本无影响,但对其韧性影响显著。进入21世纪后,混杂纤维混凝土关注度日益增高,相关研究成果愈发丰富。我国正是此时开始对混杂纤维混凝土进行研究,但因起步

较晚,又受纤维材料工艺和成本等因素制约,混杂纤维混凝土相关研究成果较少,发展相对缓慢。

目前,混杂纤维混凝土因其优异的力学性能及合理的经济效果,且在工程应用的广阔前景[9],已成为当下研究热点[10-15]。

1混杂纤维混凝土力学性能

1.1 基本力学强度研究

Chi Y等[16]对钢-聚丙烯混杂纤维混凝土进行了研究,结果表明,混杂纤维掺入混凝土中可提高其抗压强度,且混杂纤维的长径比和掺量对其抗压强度有较大影响,同时较单一纤维混凝土,混杂纤维混凝土延性更好。

杨成蛟等[17]进行了钢-改性聚丙烯纤维混凝土抗压、劈拉、抗折强度等力学性能试验研究,结果表明,在混杂纤维掺量为0.5%和1%时,随钢纤维掺量增加,混杂纤维混凝土抗压强度呈增长趋势,最高可提高基准混凝土抗压强度22.6%;增加混杂纤维掺量对混凝土劈拉强度的提高有利;钢纤维掺量为0.7%和改性聚丙烯纤维掺量为0.3%时,对混凝土抗折强度提高最显著,增强率可达117.8%。

董振平、赵凯月等人[18],通过正交试验,研究了钢纤维掺量、聚丙烯纤维掺量、砂率等因素对混杂纤维混凝土强度影响规律,试验表明,钢纤维的存在对混凝土抗压、劈拉、抗折等强度有明显提高,且随钢纤维掺量的增加,这3种力学强度均呈上升趋势;聚丙烯纤维对混凝土力学强度无明显影响;通过综合平衡法得出,钢纤维掺量1.5%、聚丙烯纤维掺量0.05%、砂率40%,为混凝土强度最优配比。

FarhadAslani等[19]研究了钢-聚丙烯混杂纤维自密实混凝土,试验结果表明,混杂纤维混凝土较单一纤维混凝土抗压强度及弹性模量有所提高,但劈拉强度反而不如单一钢纤维自密实混凝土高。

华渊等[20]进行了长径比对碳纤维和聚丙烯纤维、玻璃纤维和聚乙烯纤维两种纤维混杂方式的混凝土抗压、抗折强度影响的试验,结果表明,混杂纤维长径比对混凝土抗压强度影响不大,即在进行材性设计时可不考虑纤维长径比对抗压强度的影响;碳纤维、玻璃纤维的长径比对混杂纤维混凝土抗折强度影响较大,在其他条件一定,两种纤维混杂方式中,碳纤维和玻璃纤维合理长径比分别为:500~700、450~650。而Lu[21]和Song P.C[22]研究得出钢纤维长径比是影响混杂纤维混凝土抗弯强度重要因素。

Vahid等[23]研究了纤维高强混凝土力学性能,结果表明,单一钢纤维或聚丙烯纤维掺入混凝土中对其力学强度均有提高;当钢纤维掺量0.85%、聚丙烯纤维掺量0.15%时二者混杂为混凝土力学性能、吸水率、电阻率等各项指标综合最优配比。

陈猛等[24]研究了单一钢纤维、聚丙烯纤维和钢-聚丙烯混杂纤维混凝土抗压及其劈拉强度,试验结果表明,混杂纤维混凝土与钢纤维混凝土抗压及其劈拉强度基本一致,但都高于聚丙烯纤维混凝土。

孙小凯等[25]研究了混杂钢纤维对超性能混凝土力学性能影响规律,试验结果表明,端弯钢纤维和超细钢纤维混杂对超性能混凝土抗压强度、抗弯强度、延性等性能都有明显提高,且端弯纤维主导了混凝土延性,而超细纤维对混凝土作用主要体现在力学强度及韧性的提高。

Sorelli L.G等[26]在研究混杂纤维混凝土抗弯和抗拉试验时指出,短纤维主要是增强混凝土强度发挥积极作用,长纤维增强混凝土韧性更有优势,二者混杂具有综合优势,显著提高混凝土强度及其韧性。这与孙小凯研究存在一致性。

骆冰冰等[27]通过压汞法对玄武岩-聚丙烯混杂纤维自密实混凝土微观孔结构进行试验,分析了其孔隙率、孔径尺寸、孔径分布与抗压强度的关系。试验表明,混杂纤维混凝土抗压强度与其孔结构有较好相关性,且抗压强度随总孔体积和平均孔径增大而降低,随气孔比表面积增大而增大;二种纤维混杂起到了“取长补短”的作用,抗压强度最高提高38%,但单掺玄武岩纤维降低了自密实混凝土抗压强度,而随聚丙烯纤维掺量的增加,混杂纤维混凝土总孔体积与平均孔径呈下降趋势,抗压强度有上升趋势,即聚丙烯纤维对自密实混凝土内部孔结构改善作用远大于玄武岩纤维。

综合本小节,可以看出,混杂纤维混凝土基本力学强度相关研究成果丰硕,但多为普通混凝土层次,对高性能混杂纤维混凝土力学强度研究相对较少,且在混杂纤维混凝土微观孔结构与力学强度相关研究鲜有报道,应加强此方面报道。

1.2 冲击及疲劳性能研究

周啟等[28]通过正交试验对钢-聚丙烯混杂纤维混凝土抗冲击性能进行研究。结果表明,混杂纤维掺入对混凝土抗冲击强度增强显著,且钢纤维是对其影响最大的因素。

吴晓春等[29]进行了钢纤维与FERRO纤维混杂对混凝土抗冲击性能影响试验研究。结果表明,混杂纤维显著提高了混凝土抗冲击性能,且FERRO纤维对混凝土抗冲击性能增强作用远大于钢纤维,而最终破坏耗能是普通混凝土的7.6倍,是单一钢纤维混凝土的2.5倍。

姜猛等[30]进行了塑钢-聚丙烯混杂纤维轻骨料混凝土冲击压缩试验,主要分析了密度、冲击气压、冲击次数等对破坏强度和峰值应变的影响。结果表明,在低速冲击下,塑钢-聚丙烯混杂纤维轻骨料混凝土具备抗多次冲击的能力;在冲击荷载作用下,密度对试件破坏强度影响明显,密度越高破坏强度越大。

范玉玉[31]对粉煤灰混凝土、单一纤维混凝土、混杂纤维混凝土、层布式混杂纤维混凝土进行了抗冲击试验研究。试验结果表明,粉煤灰混凝土比普通混凝土抗冲击性略高,但均为脆性破坏;混杂纤维混凝土与层布式混杂纤维混凝土抗冲击性能基本一致,但对混凝土抗冲击性能有显著提高,其中混杂纤维混凝土初裂冲击次数和破坏冲击次数分别为粉煤灰混凝土的4.07倍和5.12倍。

王璞等[32]对碳纤维混杂纤维混凝土抗冲击性能进行研究,分析了不同纤维种类和掺量对混杂纤维混凝土抗冲击性能影响,试验结果表明,混杂纤维掺入可明显提高混凝土抗冲击性能,尤其是碳纤维混杂纤维混凝土提高幅度显著,此次试验最佳配比为,钢丝型钢纤维0.26%、铣削型钢纤维0.26%、碳纤维0.13%、聚丙烯纤维0.11%四者混杂对混凝土抗冲击性能提高是素混凝土8倍以上。

陈猛等[33]进行了混杂纤维混凝土疲劳性能研究,试验表明,在疲劳荷载下混杂纤维混凝土疲劳破坏时发生塑性破坏,在各应力水平下混杂纤维混凝土疲劳寿命均高于普通混凝土,在0.8应力水平时,混杂纤维混凝土疲劳寿命是普通混凝土的10.8倍。

邓宗才[34]研究了纤维素纤维与钢纤维混杂对混凝土疲劳特性影响,试验结果表明,混杂纤维明显提高了普通混凝土的疲劳强度,且提高幅度大于单一纤维,即混杂纤维充分发挥了各种纤维优势。

综合本小节,对于混杂纤维混凝土冲击及其抗疲劳性能等研究已有一些,但试验结果差异较大,究其原因在于试验方法不统一,且采用的混杂纤维不一,今后应加强在同一试验方法下同种混杂纤维混杂混凝土冲击及疲劳性能研究。

1.3 高温后的力学性能研究

刘沐宇等[35]研究了高温后的钢-聚丙烯混杂纤维混凝土力学性能,结果表明,混杂纤维的掺入对混凝土高温后的力学性能有积极作用,且钢纤维提高混凝土高温后残余强度的作用远大于聚丙烯纤维,本次试验钢纤维最佳掺量为0.8%。王丹芳等[36]研究与刘沐宇有相似之处,相同点在于混杂纤维的掺入提高混凝土高温后的残余力学强度,不同点在于,在聚丙烯纤维掺量一定,随钢纤维掺量的增加,混杂纤维混凝土高温后的残余抗压及其劈拉强度整体呈上升趋势。

Sriskandarajah等[37]研究了钢-聚乙烯醇混杂纤维活性粉末混凝土高温后性能,试验表明,随温度升高,混杂纤维混凝土质量损失率呈增大趋势,抗压强度和相对动弹性模量先升高后降低,不同掺量的混杂纤维对活性粉末混凝土高温后性能变化规律趋势影响不大。

何晓达[38]对钢-聚丙烯混杂纤维高性能混凝土高温后的力学强度进行了研究,试验表明,不同配比混杂纤维混凝土高温后的外观及其抗压强度变化基本一致,在400℃高温2小时水淬冷却后,表观呈青灰色,有细小裂缝出现,残余抗压强度在60%~75%左右;800℃高温2小时水淬冷却后,表观呈灰白色,出现大量裂缝,残余抗压强度在20%~45%左右。

高丹盈等[39]研究了钢-聚丙烯高强混凝土高温性能,结果表明,高强混凝土在600℃发生爆裂,而混杂纤维可有效抑制其高温爆裂;高强混杂纤维混凝土抗压强度随温度的增加先升后降,在800℃之后还有较高的残余抗压强度;而抗折强度随温度增加基本呈线性下降趋势。

燕兰等[40]人对混杂纤维混凝土高温后的力学性能及其微观结构进行了研究,结果表明,混杂纤维抗压强度变化规律与高丹盈研究一致,但普通混凝土在800℃时,残余强度较低并未爆裂,而其劈拉、抗折强度变化规律基本一致,在400℃会有一峰值随后逐渐下降。混杂纤维混凝土微观结构变化与其宏观力学性能劣化规律存在一致性,在200℃时混凝土中游离水气化加速了混凝土水化反应,使胶凝结构更加密实,界面过度区密实度也增加;在400℃时混凝土基体和界面过渡区致密度进一步提高,且已熔融的聚丙烯所留孔道减轻了混凝土内部蒸汽压力,再加上钢纤维热传导性较好又消减了温度应力,使高温对混杂纤维混凝土损失较低;随后在温度再次升高后,水泥水化物分解,结晶水丧失,水泥凝胶体分解,而聚丙烯纤维熔融的孔道成为微裂缝扩展途径,使得混杂纤维混凝土力学性能开始下降。

综合本小节,混杂纤维混凝土高温后的力学性能研究成果丰富,且对其高温后力学性能研究结论较为统一,而普通强度的混杂纤维混凝土和高强混杂纤维混凝土高温后力学性能较大区别在于高温环境下混凝土会不会发生爆裂。

2混杂纤维混凝土耐久性能

2.1 混杂纤维混凝土抗碳化性能研究

张顼等[41]对钢-聚丙烯混杂纤维混凝土抗碳化性能进行研究,主要考虑了钢纤维掺量及聚丙烯纤维掺量及二者混杂对混凝土碳化性能影响,试验表明,在聚丙烯纤维掺量一定,随钢纤维掺量的增加,混杂纤维混凝土抗碳化能力提高;在钢纤维掺量一定,随聚丙烯纤维掺量增加,混杂纤维抗碳化能力先增加后降低。并根据试验结果建立了考虑混杂纤维掺量的混凝土碳化深度模型。

董衍伟[42]对不同钢纤维种类的钢-聚丙烯混杂纤维混凝土抗碳化性能进行了试验,研究表明,不同类型的混杂纤维混凝土碳化深度随碳化时间的增加而增长,且对混凝土碳化深度影响有所不同,但都低于普通混凝土,即混杂纤维可混凝土抗碳化性能。最终根据试验结果建立不同钢纤维种类的混杂纤维混凝土碳化模型。

赵鹏飞等[43]对钢-辅特维混杂纤维和耐碱玻璃纤维-辅特维混杂纤维两种混杂方式的混杂纤维轻骨料混凝土碳化性能进行了试验,研究表明适量的辅特维与钢纤维混杂可提高轻骨料混凝土抗碳化性能,但与单一钢纤维混凝土相比,增强效果一般。而耐碱玻璃纤维与辅特维混杂对轻骨料混凝土抗碳化性能提升比较明显,且都高于单一纤维轻骨料混凝土的抗碳化性能。

董喜平[44]研究发现,玻璃纤维与聚丙烯纤维混杂对轻骨料混凝土抗碳化性能有显著提高,且高于单一纤维轻骨料混凝土碳化性能。

孙家瑛[45]研究表明,不同直径的聚丙烯纤维混杂显著降低了混凝土抗碳化性能,并认为聚丙烯纤维的掺加增加混凝土内部纤维-水泥砂浆界面,为CO2扩散提供便利,使混凝土碳化性能显著降低。

结合本小节内容,混杂纤维混凝土抗碳化性能研究相对少一些,且对于同种混杂纤维掺入方式下混杂纤维混凝土碳化性能研究更少,且所建立的碳化模型相对简单,考虑因素较少,不具有实际应用性。

2.2 混杂纤维混凝土抗裂性能研究

A.Sivakumar等[46]研究发现钢-聚丙烯纤维混杂掺入混凝土中可显著提高其抗裂性能,且改善作用远大于单一纤维,降低混凝土塑性收缩裂缝幅度可达99%。

梅国栋[47]对钢-聚丙烯混杂纤维混凝土抗裂性能进行试验,结果表明,混杂纤维可显著提高混凝土早期收缩抗裂能力,且随混杂纤维掺量的增加,混凝土抗裂性能提高。而聚丙烯纤维主要对混凝土早期塑性收缩裂缝抑制作用明显,钢纤维主要对混凝土后期裂缝扩展起抑制作用。

邢通[48]研究了不同混凝土强度等级、钢纤维掺量、聚丙烯纤维掺量对混杂纤维混凝土抗裂性能,试验表明,在钢纤维掺量一定,随聚丙烯纤维掺量的增加,裂缝面积逐渐减小,混杂纤维对混凝土阻裂效果越来越好;在聚丙烯纤维掺量一定,钢纤维掺量的增加,得出的结论相同;随混凝土强度等级提高,混杂纤维对其裂缝降低系数增速随之减小。

孙海燕等[49]研究了3种不同尺寸的聚丙烯纤维与钢纤维混杂对混凝土抗裂性能影响,试验表明,不同尺寸的聚丙烯纤维与钢纤维混杂对混凝土抗裂性能都有明显提高,且提高程度不一,聚丙烯纤维尺寸越长提高效果越好。

王雪芳[50]通过对比玄武岩-聚丙烯纤维混杂和钢-聚丙烯纤维混杂对混凝土抗裂性能影响规律得出,2中纤维混杂方式均能明显提高混凝土抗裂性能,且其效果优于单一纤维,但钢-聚丙烯纤维混杂比玄武岩-聚丙烯纤维混杂对混凝土阻裂效果更加显著。

马晓华[51]研究了2种不同的聚丙烯纤维与钢纤维混杂对高性能混凝土抗裂性能,试验表明,长径比较大的聚丙烯纤维对高性能混凝土抗裂性能改善优于长径比小的;每种单一纤维的掺入都会减少高性能混凝土早期收缩裂缝面积、裂缝长度、宽度、数量,即降低了早龄期高性能混凝土收缩裂缝;而钢-聚丙烯纤维混杂对高性能混凝土抗裂性能较单一纤维进一步提高;同时对比室内外试验结果发现,室外高性能混凝土在不定风向下出现“十字形”裂缝,而室内混凝土裂缝方向主要是沿风向。

目前,关于混杂纤维混凝土抗裂性能研究成果较多,且研究结论较为统一,混杂纤维掺入混凝土中对其抗裂性能有显著提高,且改善效果一般优于单一纤维混凝土。

2.3 混杂纤维混凝土抗渗性能研究

黄杰[52]对混杂纤维混凝土抗渗性能经行了研究,结果表明,随聚丙烯纤维掺量增加,混杂纤维混凝土抗渗性能逐渐提高;钢纤维掺量对混杂纤维混凝土抗渗性能影响不大;此次试验混凝土抗渗性能最佳的混杂纤维掺量为钢纤维0.5%、聚丙烯纤维0.3%。这与李文武[53]的研究结论存在一致性。

朱安标[4]研究表明,单掺聚丙烯纤维显著降低了基准混凝土抗渗性能,随聚丙烯纤维掺量增加,混凝土抗渗性能先降低后升高;钢纤维对基体混凝土影响不大;钢-聚丙烯混杂纤维掺入混凝土对其抗渗性能不利,且随混杂纤维掺量的增加,混凝土抗渗性能降低呈增大趋势。这与文献[52]研究不符,朱安标认为这是纤维引入界面不利因素占主导地位导致。这与杨成蛟[17]研究结论存在一直性。

孙崇亮[54]采用电通量法和毛细吸水法测试了玄武岩-聚丙烯腈混杂纤维混凝土抗渗性能,研究表明,混杂纤维掺量的增加,混杂纤维混凝土电通量呈增大趋势;在聚丙烯腈纤维掺量一定,随玄武岩纤维掺量的增加,混杂纤维混凝土电通量先降后升,当玄武岩纤维与聚丙烯腈纤维为1:1时电通量最低,即混杂纤维混凝土抗渗性最优;随粉煤灰掺量的增加,极大的降低了混杂纤维混凝土电通量,即粉煤灰对混凝土抗渗性提高作用远大于混杂纤维;当固定混杂纤维比例为1:1,混杂纤维掺量为0.1%时,混杂纤维混凝土毛细吸水率最低,且粉煤灰的掺入对混杂纤维混凝土毛细吸水率有显著降低作用。

何晓达[38]研究钢-聚丙烯混杂纤维高性能混凝土抗渗及其抗氯离子渗透性能,试验表明,混杂纤维对高性能混凝土抗渗性能改善作用远大于单一聚丙烯纤维,在水压1.8MPa时仍不见透水,平均渗水高度在110mm左右,抗渗标号大于S17;而混杂纤维混凝土抗氯离子渗透性能要低于聚丙烯纤维混凝土高于钢纤维混凝土,介于二者之间,何晓达认为这是因为试验采用施加电场加速氯离子在混凝土中扩散的试验方法,而钢纤维导电性较好,从而影响了电导法测混凝土扩散系数。

混杂纤维混凝土抗渗性能主要分为抗水渗透性和抗氯离子渗透性,目前对其抗渗性能研究结论不一,原因可能是混凝土渗透性能分为多种试验方法,每种测试方法都不同,会导致试验结论不统一;其二,混杂纤维掺入混凝土中所带来的纤维-水泥浆体粘结界面对其抗渗性能起不利作用。

2.4 混杂纤维混凝土抗硫酸盐侵蚀研究

黄国栋[55]研究了层布式钢-聚丙烯混杂纤维混凝土抗硫酸盐侵蚀试验,试验表明,随硫酸盐侵蚀龄期增加,混杂纤维混凝土抗压、抗折强度先升后降趋势,强度峰值在100d龄期,且其抗折强度远高于同龄期下的素混凝土和粉煤灰混凝土,但其抗压强度反而低于素混凝土。同时还进行了氯盐与硫酸盐共同作用下混杂纤维混凝土抗压强度试验,得出结论与单一硫酸盐侵蚀试验一致。

李艺等[56]研究了干湿循环作用下玄武岩-聚丙烯混杂纤维混凝土抗硫酸盐侵蚀试验,结果表明,在硫酸盐干湿循环侵蚀作用下,普通混凝土与混杂纤维混凝土抗压、劈拉强度变化规律存在一致性,即在侵蚀前期会有一个强度峰值随后侵蚀时间越长强度越低;混杂纤维混凝土相对动弹性模量与普通混凝土变化规律一致,随侵蚀时间增加,先上升后下降且数值相差不大;在侵蚀龄期和深度下,硫酸根离子浓度均小于普通混凝土。总之,混杂纤维的掺入对混凝土抗硫酸盐性能有明显改善作用。

王学志等[57]研究了不同混杂纤维掺量的玄武岩-聚丙烯混杂纤维混凝土抗硫酸盐侵蚀,研究表明,随硫酸盐侵蚀龄期不同,最佳掺量不管是单一纤维还是混杂纤维均不同,整体而言混杂纤维掺量0.6%时较佳,且混杂纤维的掺入对混凝土抗硫酸盐性能改善作用大于单一纤维。

何晓达[38]对不同硫酸盐浓度28d侵蚀下的钢-聚丙烯混杂纤维高性能混凝土的抗压及劈拉强度进行研究,试验表明,当SO42-浓度为2500mg/L时,普通及聚丙烯纤维混凝土抗压强度下降幅度较大,而钢纤维和混杂纤维混凝土基本无变化,而劈拉强度均有上升但提高幅度不大;当SO42-浓度为5000mg/L时,混凝土抗压强度相比低浓度的侵蚀基本无明显变化,劈拉强度有所上升。

混杂纤维混凝土抗硫酸盐侵蚀性能研究相对较少,但研究结论较为统一,混杂纤维掺入混凝土对其抗硫酸盐侵蚀性能有改善作用。

2.5 混杂纤维混凝土抗冻性能研究

鲍威[58]通过对比钢-聚丙烯混杂纤维混凝土与单一纤维混凝土冻后宏观性能指标发现,在冻融循环作用下混杂纤维混凝土和单一纤维混凝土其冻融指标变化规律存在一致性,质量损失率呈上升趋势,相对动弹性模量、抗压及抗折强度呈下降趋势,但混杂纤维混凝土冻后残余性能均优于单一纤维,最终根据试验结果建立了简单的混杂纤维混凝土冻融衰减模型。

韩建宏[59]研究了层布式碳纤维-聚丙烯混杂纤维混凝土抗冻性能,试验结果表明,混凝土土抗冻性能依次为,层布式混杂纤维混凝土﹥聚丙烯纤维混凝土﹥层布式碳纤维混凝土﹥素混凝土;在100次冻融循环之后,混凝土表观破坏明显,但层布式混凝土质量损失为0,且普通混凝土和聚丙烯混凝土质量损失仅为0.4%左右,韩建宏认为这是混凝土内部损伤加大吸水率增加,致使表观有所损伤但质量损失率不明显。

贺东青[60]对层布式钢-聚丙烯混杂纤维混凝土抗冻性能进行了研究,结果表明,层布式混杂纤维对混凝土抗冻性能有较好改善,而层布式钢纤维对混凝土抗冻性能基本无明显影响,即层布式钢纤维混凝土与普通混凝土抗冻性基本一致;且随冻融次数的增加,3种混凝土相对动弹性模量基本呈直线下降趋势,而质量损失率和抗压强度损失较低。

朱安标[4]研究发现50次冻融循环之后,钢-聚丙烯混杂纤维混凝土纤维掺量为0.5%且钢纤维与聚丙烯纤维为1:1时冻后抗压强度和质量损失最小。

杨成蛟[17]研究了钢-聚丙烯混杂纤维对引气混凝土抗冻性能,试验表明,适量混杂纤维掺加对混凝土抗冻性能有明显提高,表层灰浆剥离而不脱落,同时单一钢纤维对引气混凝土抗冻性基本无改善,最后引气剂对纤维混凝土质量损失无明显作用。研究还指出,引气剂对混凝土抗盐冻性能改善远远大于水冻作用,且在引气剂与适量钢-聚丙烯混杂纤维共同作用下混凝土抗盐冻性能有显著改善,在200次冻融循环后,质量损失和相对动弹性模量基本无变化。

何晓达[38]研究了混杂纤维高性能混凝土抗冻性能,结果表明,混杂纤维混凝土抗冻性能介于钢纤维混凝土和聚丙烯纤维混凝土之间,但要高于普通高性能混凝土。

马晓华[51]对钢-聚丙烯混杂纤维高性能混凝土抗冻性能及其冻后弯曲韧性进行了研究,试验表明,混杂纤维对高性能混凝土冻后抗压及劈拉强度有明显提高,即混杂纤维可以改善高性能混凝土抗冻性能,同时在冻融环境下与抗拉性能相比抗压性能受损伤更加明显;冻融作用会降低混杂纤维高性能混凝土韧性,而钢-聚丙烯纤维混杂会改善高性能混凝土冻后荷载-挠度曲线,即增加高性能混凝土韧性,且效果优于单一纤维混凝土,表现为“正混杂纤维效应”。

目前,混杂纤维混凝土抗冻性能研究成果相对丰富,且混杂纤维掺入混凝土中对其抗冻性能有显著提高作用,但对氯盐-冻融共同作用下混杂纤维混凝土抗盐冻性能研究还未见报道,今后应加强此方面研究。

3结语

由于受到纤维材料制作工艺和经济因素的制约,我国对混杂纤维混凝土研究起步较晚,且发展缓慢。进入21世纪后,混杂纤维混凝土受到关注日益增多,我国成果愈发丰富。结合本文,目前,关于混杂纤维混凝土研究多集中于力学性能方面,且在普通混凝土研究成果丰富,而对于高性能、高耐久性能混杂纤维混凝土力学性能研究相对较少,关于混杂纤维混凝土微观孔结构与力学性能相关研究鲜有报道,这些都是今后混杂纤维混凝土力学性能方面研究方向。

关于混杂纤维混凝土耐久性能相关研究已有一些,但多为单因素下研究,而实际工程中混凝土结构所处环境往往十分复杂,一般为多因素共同作用。即,开展混杂纤维混凝土在双因素或多因素下耐久性研究十分必要。

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