文献中的混杂纤维混凝土研究

两种或两种以上纤维的联合添加称为混合纤维。 与单根纤维相比，当混凝土基体中存在多种纤维时，纤维之间的混杂效应将使混凝土性能变化的机理更加复杂。 通过纤维掺混，可以进一步提高混凝土的性能。 许多文献探讨了不同类型和比例的混合纤维对混凝土性能的影响。 今天的分享简单介绍了文献中关于混合纤维混凝土的一些研究。

概括

两种或两种以上纤维的联合添加称为混合纤维。 与单根纤维相比，当混凝土基体中存在多种纤维时，纤维之间的混杂效应将使纤维混凝土的性能变化机理更加复杂。 通过纤维混合，可以进一步改善混凝土性能。 许多文献探讨了不同类型和比例的混合纤维对混凝土性能的影响。 本文简要介绍了文献中关于混合纤维混凝土的一些研究。

钢纤维与有机纤维混合

刘等人。 文献[1, 2]在混凝土中添加不同比例的PVA-钢杂化纤维，并测试了杂化纤维混凝土的力学性能和破坏模式。 如图1和图2所示，结果表明，当混杂纤维中钢纤维比例增加时，混凝土的抗折强度和抗拉强度明显提高，而PVA纤维混杂比例的增加幅度较小。对弯曲强度的影响。 小而高的用量也会降低样品的拉伸强度。

图1 不同纤维掺量混凝土抗折强度变化

图2 不同纤维掺量混凝土抗拉强度变化

笔者认为PVA纤维和钢纤维在混凝土拉伸破坏过程中裂纹发展过程中发挥着不同的作用。 图 3 显示了混凝土拉伸过程的三个主要阶段。 第一阶段是弹性加载阶段。 现阶段，纤维混合效应的贡献有限，应力应变曲线与普通混凝土基本一致。 随着应力的增加，混凝土中开始出现微裂纹后，应力-应变曲线进入第二阶段。 此时，PVA纤维和钢纤维与混凝土基体相互作用，阻止微裂纹的形成和进一步发展，抑制宏观裂纹的发生。 。 此外，由于其较小的几何尺寸和更好的柔韧性，PVA纤维在增强混凝土基体方面比钢纤维发挥着更重要的作用。 随着应力继续增加，微裂纹相互连接并开始形成宏观裂纹。 由于纤维的杂化效应，在加载过程中可能会形成并扩展多个宏观裂纹。 最初，钢纤维和PVA纤维都可以桥接宏观裂纹，但随着载荷的增加，宏观裂纹逐渐张开，导致其宽度增加，PVA纤维首先在大裂纹处被拉出或断裂。 此时，宏观裂纹中只有钢纤维起主导作用，应力应变曲线进入第三阶段。 在此阶段，应变迅速增大，应力迅速减小。 应力-应变曲线峰后阶段的拐点可视为区分第二阶段和第三阶段的临界点。 到达该拐点后，宏观裂纹趋于连接并迅速张开。 与此同时，主裂纹开始形成和发展。

图3 混合纤维混凝土裂缝产生过程

有机纤维混纺

文献[3]采用PVA和PP纤维掺混的混凝土，对其静态和动态力学性能（抗压、抗拉和抗冲击）进行了初步研究。 如图4和图5所示，结果表明，混杂纤维制备的混凝土材料的抗压强度和弹性模量随着混杂纤维中PP纤维体积比例的增加而降低，当纤维总体积为同样，掺PP纤维的混凝土的抗压强度和抗拉强度均低于纯PVA增强混凝土。 另外，随着混杂纤维中PP纤维比例的增加，混杂纤维混凝土的抗拉强度和极限拉应变增加，抗冲击性能也随之增加。

图4 不同杂化纤维的压缩应力应变曲线

图5 不同杂化纤维的拉伸应力应变曲线

文献认为，混杂纤维对混凝土力学性能的影响主要表现在两个方面。 一方面，纤维在混凝土基体中起桥联作用，抑制裂缝的发生和发展，提高材料的延展性。 另一方面，纤维分布不均匀会增加基体的孔隙率，对性能产生负面影响。 这导致基体中初始缺陷数量增加并降低其抗压强度。 纤维的低弹性模量也会对混凝土的抗压强度产生负面影响。 负面影响。 另外，在混合纤维中，由于PP纤维和PVA纤维对基体的粘结性能不同，PVA和PP纤维对混凝土的作用机理也不同。 纯PVA纤维在拉伸过程中拉伸应力基本保持不变。 然而，对于混合纤维混凝土，由于PVA纤维被拉出后PP纤维仍承受载荷，因此拉应力继续增大。 综上所述，混合纤维对混凝土的力学性能具有综合影响。

同种混合纤维

不同类型的同一纤维也可以混合到混凝土中以达到增韧的效果。 文献[4]等将不同类型的PVA纤维（涂油和未涂油）以适当的比例混合，制备具有应变硬化和稳态多次开裂的材料。 高韧性混凝土材料并测试其力学性能。

将未涂油PVA纤维和涂油PVA纤维按适当比例混合制成PVA-ECC材料。 如图6所示，M17和M21分别是混合PVA纤维和纯油涂PVA纤维样品。 当裂纹开始出现时，混合PVA纤维的应变硬化效果更加明显。 此后，随着未上油的 PVA 纤维开始断裂，应变硬化趋势逐渐消失。 对于涂油PVA-ECC，开裂开始时的应变硬化效应不明显，应力-应变曲线近似水平。 随着位移的增加，油包PVA纤维与基体之间发生滑移硬化，且应变硬化特征变得更加明显。 两个样品在拉伸过程中均出现多条平行裂纹，如图7所示。

图6 混合PVA纤维与纯PVA纤维混凝土的拉伸应力-应变曲线

图7 多条平行裂纹

纤维混凝土的纤维含量通常小于2%。 当纤维含量较低时，混凝土仍表现出完全脆性破坏特征。 此时，混凝土的韧性随着纤维含量的增加而增加，但超过最大含量可能会导致混凝土拌和。 胶料的和易性降低，影响纤维分散，不利于纤维混凝土内部均匀性。 增加丝状纤维含量，会增加基体中团聚的纤维数量，团聚的纤维会扩大混凝土的孔隙率，降低力学性能和耐久性[5]。 此外，纤维取向对混凝土的增韧效果也有很大影响[6, 7]。 混凝土搅拌过程中纤维取向的随机分布限制了混凝土韧性的提高范围。 当硬化混凝土断裂时，断裂面上倾斜角较大的纤维会削弱桥联作用，降低混凝土的韧性。 混凝土的和易性和浇注流动方向都会影响纤维取向[6]。 在和易性良好的混凝土中混凝土纤维，纤维更容易沿拌合物浇注方向排列。

参考

[1]刘峰，丁伟，乔Y.钢-PVA纤维粉煤灰和矿渣的研究[J]. 以及，2019 年，228。

[2]刘峰，丁伟，乔Y.钢-PVA纤维粉煤灰和矿渣的研究[J]. 以及，2020 年，241。

[3] 林建新，宋Y，谢ZH，等。 以及PP和PVA的性能[J]. , 2020, 29: .

[4] 潘正，吴超，刘杰，等。 成本-(PVA-ECC)研究[J]． 以及，2015 年，78：397-404。

[5] SINGH M、SAINI B、H D. 和 (ECC) – A [J]。 ，2019年，26。

[6] ?ANAL ?, ?ZYURT ?LU N. 纤维的作用是什么？ [J]. 以及，2013 年，44：671-81。

[7] 黄华，高霞，李丽，等。 钢纤维在UHPC中的应用[J]. 以及，2018，188：709-21。