混杂纤维对水泥基复合材料的协同效应研究(2)
混杂混凝土是将不同的纤文混杂在混凝土中，将高抗拉强度、高模量、高极限延伸率等性能优异的纤文均匀无序乱向的分散在混凝土基体中，制备成的新型材料。纤文在混凝土基体中，阻止了早期裂纹的产生，以及由于外加作用力下，裂纹的进一步扩展。在外加作用力的初期阶段，混凝土与其内部纤文共同受到力的作用，混凝土基体主要承担了外加作用力，当外加作用力持续增大时，混凝土基体内部的裂纹扩展到一定地步后，纤文主要承担外加作用力，横跨裂纹的纤文阻止了其裂纹的扩展。因此，纤文的存在能够有效地消除混凝土抗拉强度低、易开裂、抗疲劳性能差等固有的缺陷，增强混凝土基体的抗拉强度、抗压强度和韧性等性能。纤文增强混凝土同普通的混凝土相比，具有较高的经济价值，能够极大地提升建筑材料的整体性能。在混凝土中添加适当比例的纤文，能够提高抗压强度30%～60%，抗弯强度提高50%～80%抗拉强度提高25%～50%，抗剪强度提高50%～100%等。因此，纤文混凝土同普通混凝土相比，有较高的抗弯、抗压、抗剪、抗扭强度等[4]。
1.2 混杂混凝土的发展
20 世纪 70 年代中期Walton与Majumdar[5] 最先进行了两种不同性质的纤文制造混杂纤文增强水泥基复合材料的试验研究，从该试验中可看出两种纤文共同作用提高了基体的抗拉性能和抗冲击性能。1982年Kobayashi [6]等人研究了钢纤文和聚乙烯纤文混杂对混凝土弯曲性能的影响，研究表明，混杂纤文对混凝土有更好的增韧效果。Parviz，Sorou-hian [7]~[9]等人对混杂纤文混凝土的断裂性能进行了研究，探讨了混杂纤文混凝土的增强机理和破坏机理；Sorelli L.G[10]~[11]等人指出纤文的几何尺寸对混凝土的韧性影响较大，不同长度纤文混杂时，短纤文可以提高混凝土的初裂强度和小挠度范围内的承载能力，挠度较大时长纤文桥接宏观裂缝和增韧作用比较明显，而且短纤文增强基体的同时增加了基体与长纤文之间的粘结，提高了长纤文的增韧作用。在我国姚武[12]根据高性能混凝土材料的多层次特性，以碳纤文和钢纤文混杂，在体积分数为0.5%的低掺率情况下，研究得出该两种纤文混杂显著提高了混凝土的强度和韧性。东南大学孙伟教授等选用不同尺度不同弹性模量的纤文品种混杂，研究其限缩与抗渗性能并提出了相应的机理。实验发现混杂纤文提高了混凝土的限缩能力和阻裂能力，在改善混凝土的抗渗性能方面具有正混杂效应。
1998年我国石家庄铁道学院的华渊[13]等人研究了碳纤文——聚丙烯纤文，钢纤文——聚丙烯纤文等混杂纤文增强混凝土的耐久性及力学性能。试验结果证明：两者抗渗性和抗冻性均明显高于基准混凝土，且在一定范围内随纤文体积率的增加，混杂纤文混凝土耐久性得到进一步的改善，并建立疲劳损伤模型。
2000年开始,越来越多的学者开始涉足于混杂纤文混凝土的研究。Qian C和Stroeven P[14]认为短纤文可以提高抗压强度和弯拉强度，但对劈拉强度影响不大，长纤文可以提高弯拉强度和劈拉强度，但对抗压强度无影响。同时也认为过多的纤文掺量增加了混凝土的缺陷，不能达到最紧密堆积,因此可能对强度起到反面作用。
同济大学姚武[12]等研究并讨论了碳纤文——钢纤文混杂对高性能混凝土力学性能的影响。混杂纤文混凝土的抗压、抗拉强度、断裂能和抗弯韧性得到显著提高。北京工业大学邓宗才[15]研究了钢纤文——聚丙烯腈纤文混杂后，梁弯曲疲劳性能比单独用聚丙烯腈纤文增强混凝土效果好，并应用于道路上能节约成本,延长寿命，是理想的路面结构形式。这些研究表明：混杂纤文混凝土具有更优的抗弯、阻裂、抗冻、抗渗和抗疲劳等性能。
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