佟 歡 王學(xué)志 劉華新 孔祥清 辛 明

遼寧工業(yè)大學(xué)土木建筑工程學(xué)院 錦州 121001

前言

纖維混凝土是將纖維與混凝土基體相結(jié)合，從而提升混凝土性能的一種新型建筑材料。在當(dāng)今纖維混凝土研究領(lǐng)域中，對單摻纖維混凝土性能研究是比較常見的，而對玄武巖纖維與聚乙烯醇（PVA）纖維混摻于基體混凝土中卻鮮有研究。

1 試驗(yàn)概況

1.1 纖維材料

纖維各項物理力學(xué)性能指標(biāo)見表1。

表1 纖維各項性能指標(biāo)

1.2 配合比設(shè)計

試驗(yàn)所需混凝土強(qiáng)度等級為C40配合比設(shè)計見表2。

表2 C40混凝土配合比kg/m3

1.3 試件制作

在制備混凝土試件過程中，為保證聚乙烯醇（PVA）纖維和玄武巖纖維在混凝土中的均勻性，試驗(yàn)采用攪拌機(jī)攪拌，攪拌完畢后裝模養(yǎng)護(hù)。

2 試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1 抗折強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果分析

為清晰直觀地觀察混凝土28d抗折強(qiáng)度變化趨勢，將數(shù)據(jù)繪制成如圖1所示的折線圖。

圖1 28d抗折強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果分析

由圖1可知，混凝土的抗折強(qiáng)度受纖維摻入的影響比較明顯，不同纖維摻量以及不同比例對其抗折強(qiáng)度都用著不同程度提升，大多數(shù)發(fā)揮正混雜效應(yīng)并在體積摻量0.4%時提升效果明顯。其中混凝土的抗折強(qiáng)度受單摻玄武巖纖維的影響在纖維摻量超過0.2%后呈逐漸減小的趨勢。分析其原因，適量的玄武巖纖維可以在混凝土的內(nèi)部均勻地分布，形成一種網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，與混凝土基體共同受力，提升了混凝土的抗彎，抗拉等受力性能，改善了混凝土的延性與韌性，提升了混凝土的抗裂性能。單摻PVA纖維系列摻入混凝土后，隨著摻量的增加，抗折強(qiáng)度呈先增后減的趨勢。這是因?yàn)镻VA纖維摻入混凝土以后，起到了錨固和橋接的作用，減緩了混凝土內(nèi)部微裂縫的發(fā)展，從而提高了混凝土的抗折強(qiáng)度。從混凝土抗折強(qiáng)度的提升角度而言，玄武巖纖維優(yōu)于PVA纖維。對于1：1混雜纖維系列，其對混凝土抗折強(qiáng)度的影響是先增后減，最后提升到本次試驗(yàn)抗折強(qiáng)度的最大值。究其原因，是兩種纖維出現(xiàn)了混雜正效應(yīng)，在混凝土內(nèi)部形成更為牢固纖維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)混凝土內(nèi)部抗拉性能，在同等受力條件下，更能有效一直裂縫開展，從而提升混凝土的抗折強(qiáng)度。對于1：2混雜纖維系列，隨著纖維摻量的增加，其抗折強(qiáng)度趨勢是先增大后減小。這是因?yàn)槠鸪趵w維摻量小，玄武巖纖維在混凝土起著主要的傳遞應(yīng)力的作用，但隨著摻量的增大，PVA纖維作用逐漸大于玄武巖纖維，導(dǎo)致抗折強(qiáng)度稍有降低。

3 破壞形態(tài)對比分析

3.3 玄武巖-PVA纖維混凝土抗折破壞形態(tài)分析

由試驗(yàn)結(jié)果可知，基體混凝土摻入纖維后對其破壞形態(tài)都有著不同程度的改善。各種試件的劈拉破壞形態(tài)如圖2所示。由圖2（a）可以看到，裂縫貫穿于整個試件并且被破壞成兩部分。單摻玄武巖纖維和單摻PVA纖維在摻入混凝土后，試件發(fā)生破壞時，仍然有較大裂縫但試件并未完全破壞。而由圖2（b）可知，混雜纖維對混凝土抗折破壞形態(tài)的改善效果最好，混凝土基體表面僅有微小裂縫。且混凝土破壞后荷載不會立刻減小，而是逐漸消失，說明混雜纖維對混凝土的延性也起到一定的改善作用。

圖2 各種試件抗折破壞形態(tài)

4 結(jié)論

本文通過試驗(yàn)進(jìn)行了不同體積摻量和混雜比對玄武巖-PVA混雜纖維混凝土力學(xué)性能的影響研究，得到如下結(jié)論：

（1）在基體混凝土中，無論是單摻纖維還是混摻纖維都對混凝土28d抗折強(qiáng)度有所提高，混雜纖維的改善效果要優(yōu)于單摻纖維。其中1：1混雜纖維系列，在體積摻入率為0.4%時對混凝土的抗折強(qiáng)度改善效果最好，相較于原基體混凝土提升了38.0%。

（2）玄武巖纖維、PVA纖維、混雜纖維明顯的改善了混凝土的破壞形態(tài)，其中混雜纖維的改善效果要優(yōu)于兩種單摻纖維，抗折破壞后開展裂縫也較小。