郭靳時 段 延

吉林建筑大學土木工程學院（130118）

0 前言

隨著城市建設的不斷推進，超高層、大跨度、重荷載工程越來越多，對混凝土構件的性能有了更高的要求，而混凝土耐久性差是現階段亟需解決的重要問題之一。研究表明[1-4]，纖維的加入對混凝土的耐久性能有顯著的增強效果，將合理體摻率的混雜纖維與基體混合可產生正混雜效應。纖維與混凝土的結合能夠發(fā)揮其各自的優(yōu)點、彌補傳統(tǒng)混凝土的缺點，從多相、多層次、多結構等方面對混凝土基體的性能加以改善。

鋼纖維混凝土是在普通混凝土中摻入適量短鋼纖維而形成的新型復合材料，不僅抗壓強度高，而且其它性能也有顯著提升；聚乙烯醇纖維具有高彈模、耐酸堿等優(yōu)點，將其摻入混凝土不僅可以有效抑制混凝土的初期開裂，還能有效地改善混凝土的脆性[5]。

1 混雜纖維混凝土的增強機理研究

研究顯示[6-7]混雜效應與纖維的體摻率、種類以及纖維與基體的黏結程度等因素有關。當前，學者們大多基于復合材料力學理論和纖維間距理論，從不同角度研究纖維對混凝土的增強機理。

1.1 復合材料力學理論

以復合材料力學的混合律法則為基礎，認為材料性能的疊加是通過彈性模量和不同力學性能實現。同時對混雜效應進行論述，通過多材料復合可發(fā)揮其各自優(yōu)勢，以出現有益效應為“正混雜效應”，反之為“負混雜效應”。華淵[8]通過對摻入不同纖維的混凝土的抗壓和抗彎性能進行試驗，定義出混雜系數，并分析了混雜效應與纖維的體積率、體積分數的關系。定義混雜系數：

式中：α為混雜系數；β為增強系數；f為纖維混凝土的強度；fm為基體混凝土的強度。

當α＞1 時為正混雜效應； 當α＜1 時為負混雜效應。因此有必要對纖維混雜增強混凝土的最優(yōu)纖維體積率進行研討。

1.2 纖維間距理論

纖維間距理論又稱為纖維阻裂理論[9-10]，以彈性斷裂力學為基礎，從微觀層面對混雜機理進行研究，認為混凝土的破壞是因其內部裂紋尖部應力集中所導致，因此，通過減小應力值來計算纖維內部最優(yōu)間距[11-12]。由于此理論沒有過多假定，因此可以更好地與纖維混凝土實際應用進行參照。

2 S-PVA HFRP 基本力學性能研究

黃俊等[13]將兩者混摻到混凝土中，發(fā)現對混凝土抗拉強度影響不大，但是對基體韌性卻有明顯的增強作用。

鄧宗才等[14]改變鋼纖維的長徑比，將其與PVA纖維一起混摻到混凝土中，發(fā)現混凝土的抗彎性能、韌性相較單摻時表現更優(yōu)，但PVA 纖維的加入導致基體的抗彎及抗沖擊性能有所下降。

劉賓[15]采用3 種不同比例的纖維，以3 種摻量，對單摻、混摻的混凝土試件進行抗壓、抗折、劈裂抗拉試驗，發(fā)現：相對于單摻鋼纖維的混凝土，性能均有所提升； 單摻PVA 纖維的混凝土的抗壓強度有所降低而抗折和抗劈拉性能都有提高；兩者混摻對基體的改性明顯。

3 S-PVA HFRP 耐久性研究

王振波[16]通過對混雜混凝土的軸拉開裂形態(tài)圖的研究發(fā)現，鋼纖維的加入對裂縫的控制作用較為明顯，當摻率為1%時平均裂縫僅為0.027～0.06 mm，可有效改善材料的抗?jié)B性和耐久性。

蔣威[17]通過對混雜混凝土在海水腐蝕下60 d和120 d 研究發(fā)現，PVA 纖維抗氯離子腐蝕性能要優(yōu)于鋼纖維；在腐蝕期間，特別是后期，混雜混凝土的密實性比單摻纖維都有更好表現。

4 存在問題及展望

S-PVA HFRP 作為一種新型建筑材料，在實際工程應用中具有很大的發(fā)展空間。目前，對S-PVA HFRP 的研究還不夠深入，對其抗震性、靜力學、不同因素下的耐久性和力學模型等還少有研究?；A設施建設的大力推進以及防震減災要求的不斷提高都將促進S-PVA HFRP 等新型混凝土的發(fā)展和研究。