王 晨，王正君，張 瑋，賈 峰，李樹航

黑龍江大學(xué) 水利電力學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150080

0 引言

自密實(shí)混凝土被提出以來(lái)，受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的高度關(guān)注，在實(shí)際工程中也有廣泛應(yīng)用。然而，由于自密實(shí)混凝土水膠比較低、膠凝材料用量較大，導(dǎo)致自密實(shí)混凝比普通混凝土更容易發(fā)生開裂，影響混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性［1］。研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)在混凝土中摻入不同類型及摻量的纖維，能夠明顯改善混凝土的力學(xué)性能、收縮變形、疲勞性能及耐久性等，故有學(xué)者在自密實(shí)混凝土中摻入纖維，得到纖維自密實(shí)混凝土，并研究其配合比設(shè)計(jì)及性能。

1 配合比設(shè)計(jì)方法

通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀的分析可知，現(xiàn)有的自密實(shí)混凝土配合比的計(jì)算方法主要為絕對(duì)體積法、固定砂石體積法、全計(jì)算法、改進(jìn)全計(jì)算法、簡(jiǎn)單配合比設(shè)計(jì)法、比表面積法、正交試驗(yàn)法、參數(shù)法、試配法等。雖然對(duì)于纖維自密實(shí)混凝土的研究已經(jīng)越來(lái)越多，但是對(duì)于配合比的計(jì)算方法都是沿用自密實(shí)混凝土的配合比設(shè)計(jì)方法，或在已有研究的基礎(chǔ)上，通過(guò)反復(fù)試配進(jìn)行優(yōu)化，纖維的摻量并沒有明確的計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)。

于婧等［2］對(duì)混雜鋼纖維增強(qiáng)自密實(shí)混凝土的配合比進(jìn)行了相關(guān)的研究，其創(chuàng)新之處在于提出了凈漿流動(dòng)度和砂纖比兩個(gè)概念。首先以凈漿流動(dòng)度為指標(biāo)確定了凈漿的配合比。然后以力學(xué)性能和工作性能為標(biāo)準(zhǔn)，確定平均裹漿厚度和砂纖比。通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，混雜鋼纖維增強(qiáng)自密實(shí)混凝土中的纖維體積分?jǐn)?shù)如果超過(guò)1.55%，混凝土比較容易發(fā)生結(jié)團(tuán)。

何小兵等［3］針對(duì)自密實(shí)混凝土提出了一種新的配合比設(shè)計(jì)方法，該方法是基于砂漿和骨料組成的兩相懸浮體系，使用屈服剪切應(yīng)力和塑性粘度來(lái)預(yù)測(cè)混凝土的工作性能。然后他又在此方法的基礎(chǔ)上，對(duì)微細(xì)鋼纖維自密實(shí)混凝土的配合比進(jìn)行了研究。首先，確定基礎(chǔ)自密實(shí)混凝土的配合比，然后，把由基礎(chǔ)砂漿和微細(xì)鋼纖維組成的微細(xì)鋼纖維砂漿和骨料作為新的兩相懸浮體系，最后，把微細(xì)鋼纖維的裹漿厚度等同于基礎(chǔ)自密實(shí)混凝土中的砂的凈漿厚度，進(jìn)而計(jì)算出添加鋼纖維時(shí)所需要的凈漿量。

2 工作性能檢測(cè)

表1 自密實(shí)混凝土拌合物工作性能檢測(cè)方法

工作性能是保證自密實(shí)混凝土結(jié)構(gòu)性能的關(guān)鍵，新拌制的自密實(shí)混凝土應(yīng)當(dāng)具有良好的工作性能，其具體包括填充性、間隙通過(guò)性以及抗離析性三個(gè)方面。根據(jù)《自密實(shí)混凝土設(shè)計(jì)和施工指南》（CCES 02-2004）［4］、《自密實(shí)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》（JGJ/T 283-2012）［5］以及國(guó)外相關(guān)規(guī)范，自密實(shí)混凝土拌合物工作性能的主要檢測(cè)方法見表1。

3 纖維對(duì)自密實(shí)混凝土工作性能的影響

張根俞等［6］分別對(duì)單摻玻璃纖維以及玻璃-鋼纖維混雜自密實(shí)混凝土的工作性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究，試驗(yàn)結(jié)果表明，對(duì)于單摻玻璃纖維的自密實(shí)混凝土，隨著纖維摻量的增加，其坍落擴(kuò)展度隨之降低；對(duì)于混雜纖維自密實(shí)混凝土，其坍落擴(kuò)展度高于素混凝土，是因?yàn)殚L(zhǎng)度和根數(shù)適中的纖維使得纖維表面摩擦系數(shù)較低從而增大了混凝土的坍落擴(kuò)展度。

周世康等［7］通過(guò)不同鋼纖維的摻量，從填充性、間隙通過(guò)性和抗離析性三個(gè)方面對(duì)自密實(shí)混凝土的工作性進(jìn)行了試驗(yàn)研究，他指出：鋼纖維的摻量對(duì)填充性幾乎沒有影響；而鋼纖維對(duì)間隙通過(guò)性有一定的提高，但當(dāng)鋼纖維摻量超過(guò)30kg/m3后，自密實(shí)混凝土的間隙通過(guò)性則不能得到有效改善；抗離析性則受鋼纖維摻量的影響較大，當(dāng)鋼纖維摻量為40 kg/m3時(shí)，改善自密實(shí)混凝土的抗離析性的效果最佳，這可能是由于適量的鋼纖維不僅能夠作為混凝土拌合物的填料，還能起到連接作用，抑制了混凝土的離析。

李韌等［8］和Zeynep Algin等［9］研究了不同摻量的玄武巖纖維對(duì)自密實(shí)混凝土工作性能的影響，研究表明：玄武巖纖維的摻量會(huì)降低自密實(shí)混凝土的工作性。李韌等［8］給出建議：為了滿足自密實(shí)混凝土工作性能的要求，玄武巖纖維體積摻量不應(yīng)超過(guò)0.12%。

周玲珠等［10］和何小兵等［11］均對(duì)不同摻量的聚丙烯纖維自密實(shí)混凝土的工作性進(jìn)行了試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)聚丙烯纖維的摻量與自密實(shí)混凝土的流動(dòng)性成反比，其原因是纖維與混凝土拌合物具有良好的黏聚性，從而約束了自密實(shí)混凝土的流動(dòng)。何小兵等［11］還指出，為了保證自密實(shí)混凝土工作性能，通過(guò)提高自密實(shí)混凝土膠凝材料用量以及外加劑用量，聚丙烯纖維的體積摻量最大可增加至0.15%。

K.M.A.Hossain 等［12］研究了不同摻量的聚乙烯醇纖維對(duì)自密實(shí)混凝土工作性能的影響，他指出：聚乙烯醇纖維會(huì)降低自密實(shí)混凝土的工作性，但只要其摻量不超過(guò)0.125%，自密實(shí)混凝土的工作性能就可以滿足要求。

羅素蓉等［13］研究了鋼-聚丙烯腈混雜纖維自密實(shí)混凝土的工作性能。試驗(yàn)結(jié)果表明：對(duì)于混雜纖維自密實(shí)混凝土，該兩種纖維摻量過(guò)高會(huì)導(dǎo)致自密實(shí)混凝土在拌合過(guò)程中出現(xiàn)纖維結(jié)團(tuán)的現(xiàn)象，從而影響混凝土的力學(xué)性能。為保證自密實(shí)混凝土能夠充分發(fā)揮其工作性能和力學(xué)性能，聚丙烯腈纖維摻量應(yīng)不超過(guò)1.2kg/m3、鋼纖維體積摻量應(yīng)不超過(guò)1.5%。

王鈞等［14］為了研究纖維類型對(duì)自密實(shí)混凝土工作性能的影響，在自密實(shí)混凝土拌合物中摻入不同含量的鍍銅微絲鋼纖維和納米碳纖維，研究表明：摻入鍍銅微絲鋼纖維后，自密實(shí)混凝土的流動(dòng)性和坍落擴(kuò)展度降低，摻量越多，其工作性越差；納米碳纖維同樣會(huì)降低自密實(shí)混凝土的工作性，但影響沒有鋼纖維明顯。

Sherif Yehia 等［15］研究了一定摻量下鋼纖維、合成纖維和混雜纖維對(duì)自密實(shí)混凝土工作性能的影響，結(jié)果表明：鋼纖維、合成纖維以及鋼-合成纖維混雜自密實(shí)混凝土的流動(dòng)性和抗離析性均能滿足規(guī)范要求，但是合成纖維和混雜纖維自密實(shí)混凝土拌合物的間隙通過(guò)性較差。

徐祥偉［16］研究了碳纖維和纖維素纖維對(duì)自密實(shí)混凝土工作性能的影響，結(jié)果表明：在單摻纖維試驗(yàn)中，自密實(shí)混凝土的工作性隨著碳纖維摻量和長(zhǎng)度的增加而降低，其中纖維長(zhǎng)度的影響更大；而纖維素纖維對(duì)其工作性影響較??；當(dāng)纖維素-碳纖維混雜后，自密實(shí)混凝土的工作性能與單摻碳纖維時(shí)相差不大，由此可見，碳纖維對(duì)自密實(shí)混凝土工作性的影響較大。

根據(jù)現(xiàn)有研究表明，纖維自密實(shí)混凝土中的纖維類型和摻量對(duì)其工作性能的影響各不相同，現(xiàn)將部分文獻(xiàn)中纖維摻量及長(zhǎng)度對(duì)自密實(shí)混凝土工作性能的影響列入表2。

表2 纖維類型及摻量對(duì)自密實(shí)混凝土工作性能的影響

4 存在問題與展望

目前，在纖維自密實(shí)混凝土領(lǐng)域已有大量的研究，但是關(guān)于自密實(shí)混凝土中的纖維摻量還沒有一個(gè)明確的標(biāo)準(zhǔn)，如何科學(xué)的量化自密實(shí)混凝土中的纖維摻量是未來(lái)研究的目標(biāo)。同時(shí)，纖維的摻入會(huì)對(duì)自密實(shí)混凝土的工作性能造成一定影響，兩種纖維混雜則能夠明顯改善混凝土各方面的性能，在保證自密實(shí)混凝土工作性能的情況下，能夠最大幅度提高自密實(shí)混凝土的力學(xué)性能、變形性能、耐久性等各方面性能的是何種類型纖維混雜以及其具體摻量需要進(jìn)一步探討。