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摘要：本文通过综述聚丙烯纤维、钢纤维混凝土、混杂纤维混凝土等高性能混凝土的性能研究和工程应用现状，发现纤维混凝土能提高结构的整体性，延长结构的使用寿命。目前，纤维混凝土在机场、桥梁以及特殊结构部位等领域已有广泛的应用。
1.1引言
当前，国内城市地铁、高层建筑、隧道、桥梁等重大基础工程项目不断增多，如何保证钢筋混凝土结构的耐久性，又如何对新型的混凝土材料进行科学的检验和评价，已经成为工程领域亟待解决的重大问题之一。作为“丝绸之路经济带”的核心区，新疆土壤盐渍化问题非常普遍，全疆约1/3地域均为盐渍土地区。在盐渍土环境下的混凝土结构发生腐蚀、开裂、锈胀隆起和钢筋锈蚀等耐久性病害，为了防治传统混凝土结构侵蚀环境下发生混凝土开裂和钢筋锈蚀等病害，国内外学者通过大量的试验和工程灾害调查分析。
2纤维混凝土耐久性研究现状
2.1聚丙烯纤维混凝土研究现状
聚丙纤维强度较高且其性能稳定，将其应用在混凝土材料中，可以增加混凝土破坏后的延性等特点。目前，研究学者对聚丙烯纤维在混凝土中的应用，已经做了大量的试验研究以及理论分析。
目前国内部分学者分析了不同种类的聚丙烯纤维对混凝土在不同环境条件下抗冻、抗渗性能的影响。发现单丝纤维可以显著抑制混凝土内部微裂缝的发展，缓解冻融膨胀的孔隙压力。除混凝土抗冻性外，不同种类聚丙烯纤维对混凝土强度和渗透性的改善效果相当。新疆地处严寒地区，冬季时间较长，混凝土材料因为冻融损伤而发生剥落的现象时有发生，将聚丙烯纤维应用在新疆地区气候条件下工程材料中，可以延长材料的使用寿命。吴刚[7]等通过分析聚丙烯纤维对混凝土抗渗性能的影响机理，通过采用不同掺量及长度，得出抗渗等级随着掺量增多和长度增加而逐渐提高。但是H. Toutanji[1]等通过对同时掺入聚丙烯纤维和硅灰的混凝土抗渗性能研究，表示纤维的加入提高了混凝土的渗透率，在同体积情况下，纤维的长度越短，混凝土渗透性越好。可以看出，聚丙烯纤维在合理的掺量范围内能够改善混凝土内部结构，当掺量过多时会导致混凝土的性能下降。此外，A. A. Ratnczanianpour[2]等通过 ASTM C—1202（RCPT）实验方法，研究得出，由于混凝土内部的环境呈碱性，聚丙烯纤维的加入能够有效改善混凝土内部结构，使阻断了氯离子在混凝土内部的渗透通道。
2.2钢纤维混凝土研究现状
目前国内外学者对钢纤维混凝土的基本材料性能和材料的耐久性能做了大量的研究。在一些长期处于持续、反复荷载作用下的混凝土结构部位，控制其收缩裂缝是非常重要的。钢纤维混凝土具有良好的抗裂、抗冲击性等特点，将其作为桥面铺装层可以减少反复荷载作用出混凝土的开裂、松散等现象，从而降低桥梁工程的维修费用。
国内部分学者分别对钢纤维混凝土铺装层试件和普通混凝土配钢筋网铺装层试件进行动载试验。对比发现，由于钢纤维的掺入铺装层试件开裂时的受荷次数和总疲劳加载次数均比未加纤维的试件多且多于配钢筋网的试件。刘永光等[3]通过简化桥面板和铺装层的力学计算模型，采用修正后的剪滞控制方程组与能量法则相结合的剪滞分析模型，对四种不同体积掺量的钢纤维对混凝土桥面铺装层的破坏应力进行了分析。结果表明，在一定掺量范围内，钢纤维混凝土桥面铺装层的破坏应力随着钢纤维掺量的增加而增大。
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上述研究表明钢纤维混凝土的力学性能与耐久性能与钢纤维的几何尺寸、形状、掺量、环境类别、混凝土强度等因素有关。钢纤维的种类不同，对混凝土的力学性能影响差别不大，但对其耐久性能，如抗冻性、抗渗性影响较大。目前国内缺少对钢纤维桥面铺装层的性能研究的统一规范和标准。另外钢纤维混凝土的腐蚀问题也是需要考虑的问题之一。当混凝土开裂时混凝土中的钢纤维可能锈蚀，当钢纤维的截面损失过大时不仅降低与混凝土的粘结力，还会影响建筑物的外观。
2.3混杂纤维混凝土研究现状
钢纤维和聚丙烯纤维混合掺入混凝土中发挥不同的作用。结合单一纤维的优点，将这两种纤维混杂掺入混凝土中形成复合效应，使混凝土的力学性能以及耐久性能都得到合理的优化。目前混杂纤维混凝土的研究主要集中在材料的性能方面，其中钢-聚丙烯纤维混凝土的研究和应用较多。
高淑玲等[4]研究了钢纤维和混杂纤维分别对普通混凝土的抗折、抗冻、抗渗以及抗冲击性能试验。结果表明混杂纤维混凝土的抗折强度和延性以及抗冻性能和抗渗性能均优于单掺钢纤维混凝土和普通混凝土。同时混凝土的抗冲击性能大幅提高。史文革等[5]将钢纤维分别与聚丙烯纤维以及聚丙烯仿钢丝纤维混杂掺入混凝土中，通过测定混凝土的力学性能以及抗渗性能，发现钢-聚丙烯仿钢丝混杂纤维混凝土与单一的纤维混凝土相比有较好的韧性以及较高的强度，同时还具有良好的抗渗性能，适合作为桥梁铺装材料。李永鹏[6]研究了高强高韧性桥面铺装混凝土的力学性能，试验结果表明，纤维的掺入均使得混凝土塑性得到改善，其中钢-聚丙烯纤维复合掺入比聚丙烯纤维单独掺入的效果更好，试件破坏后的整体性更好。
3结语
纤维对混凝土的影响主要表现两方面。在力学性能方面，可以提高混凝土抗压、劈拉、抗折、抗裂、抗疲劳、抗冲击等性能；在耐久性方面，混凝土抗冻、抗渗等性能改善明显。在实际工程中使用不仅可以减小结构层的厚度，降低结构的自重，同时还可以增强接缝处混凝土之间的连接，提高结构的整体性，延长结构的使用寿命，目前钢纤维混凝土为已经广泛应用在实际工程当中。
参考文献：
[1] H.Toutanji，S. McNeil，Z. Bayasi.Chloride Permeability And Impact Resist-ance Of Polypropylene-Fiber-Reinforced Silica Fume Concrete[J].Cement and Concrete Research，1998，28（7）：961--968.
[2] A.A. Ramezanianpour，M. Esmaeili，S.A. Ghahari，M.H.Najafi. Laboratory study on the effect of polypropylene fiber on durability，and physical and mechanical characteristic of concrete for application in sleepers[J]. Construction and Building Materials，2013，44：411-418.
[3] 刘永光，曾庆敦钢纤维桥面铺装层的细观应力破坏分析.东南大学学报（自然科学版），2006，5，（36）：799-803
[4]高淑玲，田稳苓，张二龙，混杂是纤维混凝土在桥面铺装中的应用研究[J]，混凝土与水泥制品，2010，3：55-59
[5]史文革，田稳苓，王晓伟，张海辉，混杂纤维混凝土性能的试验研究[J]，新型建筑材料，2008，13：121-12.
[6]李永鹏，高强高韧性桥面铺装混凝土制备及其性能研究[D]，西安，长安大学，2014.
论文作者:田虎学
论文发表刊物:《建筑模拟》2019年第30期
论文发表时间:2019/9/3
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