肖熠晴 謝小芳 徐晶晶 崔卓逸 陸鏡先

宿遷學院建筑工程學院（223800）

0 前言

混凝土按照強度值可分為普通混凝土與高強混凝土。普通與高強的區(qū)別主要體現(xiàn)在強度、耐久性等方面。混凝土的力學性能是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設計和施工的基礎點。超高強混凝土的性能研究將對建筑行業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展產(chǎn)生重要影響[1]。文章系統(tǒng)總結(jié)國內(nèi)超高強及纖維高性能混凝土的研究現(xiàn)狀，并提出建議。

1 國內(nèi)超高強混凝土的研究現(xiàn)狀

1993年，基于國家自然科學基金項目“高強與高性能混凝土的結(jié)構(gòu)域力學性態(tài)研究”，蒲心誠教授成功配置出超高強混凝土，提出高強高性能混凝土應具備以下性能[2]:①養(yǎng)護后混凝土強度高；②新拌混凝土施工性能好；③混凝土后期的耐久性好。

2000年，黃政宇[3]在200℃高溫養(yǎng)護條件下，研制出298 MPa高強度RPC材料。次年，謝友均等[4]用水泥、硅灰和超細粉煤灰以1∶0.25的膠凝材料比例，以100℃的熱水養(yǎng)護制備了超高性能混凝土。隨后，龍廣成等[5]通過試驗得出結(jié)論:當骨料參數(shù)和水泥性能相匹配時，超高性能混凝土可達到最佳性能。徐巍峰等通過136.3 MPa超高強混凝土試驗指出:加入鋼纖維可以提高混凝土抗壓性能，同時提高混凝土塑性。

2005年，重慶大學[6]指出:在水膠比過小時，超強高性能混凝土會因為供水不足導致特中膠凝材料水化程度低，從而影響其力學性能。2008年，田予東等[7]經(jīng)過大量的試驗配置研究，最終制成了齡期為28 d、抗壓強度達100 MPa的超高強混凝土材料。隨后，王成啟等[8]在對C100超高強高性能混凝土的配合比試驗中，發(fā)現(xiàn)礦渣粉具有一定的減水和塑化作用，可以改善混凝土的工作性能。

超高強混凝土得到廣泛應用的標志為2009年建成的廣州國際金融中心，其采用了C60～C100等級的高強混凝土，創(chuàng)造了同種混凝土的最新高度。超高強混凝土的廣泛應用引發(fā)了國內(nèi)學者對其性能與發(fā)展的深入研究，通過加入鋼纖維、聚丙烯、聚乙烯醇等材料，研究出具有不同性能特點的纖維高強混凝土。

2 國內(nèi)纖維超高強混凝土研究現(xiàn)狀

近些年來，國內(nèi)除了對超高強混凝土的力學性能與配合比進行試驗研究外，對纖維超高強混凝土也進行了研究，通過對其配置和配合比整合研究，得出鋼纖維混凝土的性能特點。鋼纖維混凝土與普通混凝土的配合比設計方法類似，不同之處體現(xiàn)在三個方面:①強度控制標準不同；②增加了鋼纖維體積率控制方法；③不同參數(shù)對強度影響更敏感，如砂率、單位用水量等[9]。

我國的鋼纖維基本理論研究始于20世紀70年代，80年代后得到迅速發(fā)展。因鋼纖維為金屬材料，其具有金屬材料特性，如高強度、高韌性等特點，由此可知摻入鋼纖維能夠提高混凝土材料的強度及韌性。從斷裂力學理論出發(fā)，趙國藩教授推導出了摻入鋼纖維后的混凝土強度公式，并分析了此時的破壞形態(tài)和機理。隨后，針對鋼纖維混凝土更為基礎的研究逐漸深入，包括材料本構(gòu)、數(shù)值分析，這些研究極大地推進了鋼纖維混凝土的發(fā)展及應用。

另外，對于新材料的研究往往要從其材料組成入手，黃政宇通過去除粗骨料，同時增加活性成分，如礦渣、粉煤灰等，并以高溫養(yǎng)護的方式成功配制出強度超過200 MPa的鋼纖維高強混凝土。

眾所周知，除了鋼纖維外，化學纖維的應用也很廣泛，聚丙烯纖維和聚乙烯醇纖維就在很多材料里面得到了應用。其在混凝土材料中的應用也是屢見不鮮，應用的價值主要體現(xiàn)在這兩種材料的韌性可以提高混凝土的抗裂能力。我們國家對于這兩種材料的研究成果較多，中國建筑材料研究院早期就提出了聚丙烯纖維的增強效果。但是，纖維的摻量并不是越多越好，其在一定的摻量范圍內(nèi)才能更好地發(fā)揮作用，從整體的材料體積率來考慮，往往摻量較低，一般為1%。隨著數(shù)學領域的發(fā)展，針對纖維混凝土的強度計算問題也得到了一定程度上的解決，大連理工大學通過計算剩余強度提出了纖維混凝土構(gòu)件的抗彎承載力計算方法。同時，大量的試驗證明，不同強度的聚丙烯纖維，其增強效果也不同，在實際應用中應該區(qū)別看待，如高強度的聚丙烯纖維在提高混凝土彎曲韌性和抗沖擊性能上效果更加顯著。

與聚丙烯纖維不同，聚乙烯醇纖維有更好的親和力及耐磨性，有更強的抗拉性能，如果在水泥基中添加適量的聚乙烯醇纖維可以增強其力學性能，增加水泥基的抗裂能力，進而提高混凝土的一系列性能，而且增強效果會比聚丙烯纖維更為出眾。但目前而言，針對這方面的研究在我國還處于初級發(fā)展階段，前景廣闊。

3 結(jié)論與展望

隨著建筑技術(shù)的進步及新型材料的不斷研發(fā)，超高強及高性能混凝土的應用必將更加廣泛。今后在超高強纖維混凝土的研究領域，除了應繼續(xù)深入研究特種纖維混凝土和特殊成型工藝以外，還要充分考慮發(fā)揮普通混凝土成本低廉的優(yōu)勢，利用常規(guī)材料和普通工藝來制備超高強及高性能纖維增強混凝土。