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纤维混凝土耐久性试验及机理分析纤维混凝土是一种通过在普通混凝土中掺入纤维材料（如钢纤维、聚丙烯纤维等）来提高其力学性能和耐久性的复合材料。其耐久性试验及机理分析主要围绕抗裂性、抗渗性、抗冻融性和耐腐蚀性等方面展开，以评估纤维混凝土在复杂环境下的长期服役能力。
一、试验方法纤维混凝土的耐久性试验通常包括以下内容：1.抗裂性能测试：通过弯曲韧性试验或收缩试验，考察纤维对裂缝扩展的抑制作用。纤维能够有效阻止微裂缝的扩展，从而延缓混凝土的老化过程。2.抗渗性试验：采用渗透压力法或吸水率测试，评估纤维混凝土对水分和有害离子的阻隔能力。纤维的掺入可改善混凝土内部孔隙结构，降低渗透性。3.抗冻融试验：模拟低温循环环境，检验纤维混凝土在冻融循环中的质量损失和强度变化。纤维能缓解因冻融引起的内应力积累，增强耐久性。4.耐腐蚀试验：将试件置于盐溶液或其他腐蚀介质中，观察其抗化学侵蚀能力。纤维可减少腐蚀介质的侵入路径，延长使用寿命。
二、机理分析纤维混凝土耐久性提升的机理主要包括以下几个方面：1.微观结构改善：纤维均匀分布于混凝土基体中，优化了孔隙结构，减少了连通孔隙数量，提高了密实度。2.裂缝桥接作用：纤维在裂缝处起到“桥接”作用，限制裂缝扩展，减少渗漏通道的形成。3.能量吸收与分散：纤维能够吸收和分散外部荷载或环境因素产生的能量，降低局部应力集中，增强抗冲击性能。4.界面过渡区强化：纤维与水泥基体之间的粘结作用增强了界面过渡区的强度，提高了整体耐久性。
综上所述mz 016-2011 地名 标志 陆地边境自然地理实体，纤维混凝土通过多方面的性能改进，在复杂环境下展现出优异的耐久性，为工程结构的长期稳定提供了可靠保障。
可知，混凝土中加入纤维后，可大幅度提高抗渗性能。不仅抗渗时间大幅度增加，并且耐受压力能力也大幅度提高。以第三组试件为例：纤维掺入量为
，其最高耐受压力和耐受时间均提高了
，可见在混凝土中加入纤维后可有效提高水泥基混凝土材料的抗渗能力。试验结束后，将未发生透水现象的试件剖开观察，
发现尚未透水的无纤维混凝土试件透水高度均*
以上；而尚未透水的已掺入纤维的混凝土试件透水高度仅为
以上结果表明：混凝土中掺入一定比例的改性聚丙烯纤维，可明显提高混凝土的抗渗性能，且掺入纤维的比例越高，抗渗性能改善越明显；由于改性聚丙烯纤维具有良好的化学稳定性，掺入纤维后不影响混凝土的化学性质。
纤维混凝土抗裂性能试验研究
。为诱导开裂，将砂含泥量定为
，为加速失水，试件成型后即通风，风速
后质量损失（即缩水率）和
出现的裂缝面积进行鉴别。
纤维混凝土抗干缩试验结果见表
根据混凝土中掺入纤维的长度和数量的不同，共进行
种不同类型的纤维混凝土抗干缩性能试验。结果表明，素混凝土浇筑后
出现第一条裂缝，其余的裂缝也相继出现，总共出现
不等，其余部位也出现多条细裂缝，其中
后贯通成一条整裂缝；而掺入聚丙烯纤维的混凝土则明显不同，混凝土浇筑后
内未出现粗裂缝，仅出现很少的毛细裂缝20h后虽出现一些裂缝，但其长度和宽度均明显小于素混凝土。
可以看出，掺加纤维后裂缝消除率平均为
，可认为基本消除了裂缝。
掺入改性聚丙烯纤维能有效提高混凝土的耐久性能，这是由数以千万计的毛细纤维发挥的作用。改性聚丙烯纤维粗细度为
15~17denier
组试件的纤维掺入量分别为
。计算表明，在以上两种掺入量时，每立方米混凝土中均匀分布的纤维根数高*
根。鉴于改性聚丙烯纤维有着良好的分散性，因此在混凝土全部体积内，单根纤维间的平均间距约为
。掺入改性聚丙烯纤维能有效提高混凝土耐久性能的主要原因如下。
能有效阻止塑性混凝土中裂缝的产生
由于纤维在混凝土内呈现三维网络结构，起支撑骨料的作用，阻止了粗细骨料的沉降；同时也降低了混凝土表面的析水现象，有效阻止由于混凝土表面迅速失水造成较大体积收缩，从而避免混凝土表面出现裂缝。塑性状态的混凝土强度极低，纤维在塑性状态的混凝土中能承受由于干缩而产生的*应力，减少与阻止塑性状态下混凝土内部裂缝的产生和发展。
在硬化混凝土中可起有效的阻裂作用
硬化的混凝土由于干燥收缩、温度收缩及碳化收缩的存在，常会引起混凝土内部产生各种收缩应力（*应力），当混凝土结构内产生应力集中时，掺入纤维可防止微裂缝扩展，并阻止连通裂缝出现。
纤维对混凝土抗渗性能的影响机理
根据现代线弹性断裂力学理论，即所谓
理论，由于纤维的存在使应力裂缝趋于闭合
。在混凝土中，当纤维分布的平均间距小于
时，混凝土的抗*或抗弯初裂强度就能得以明显提高。因此，掺纤维的混凝土基材在限制收缩的条件下，因失水干缩而引发裂缝时，由于纤维存在阻裂作用，可显著减少初始裂缝的数量，有效抑制裂缝的宽度和长度，并因此大大降低了生成连通裂缝的可能性。混凝土中掺入纤维的体积率*
时就可使混凝土的裂缝被明显细化。当裂缝宽度超过自愈范围后，裂缝的漏水量与裂缝宽度的三次方成正比。因此，混凝土中由于纤维的存在，即使裂缝的总面积不变，但由于掺入的纤维使裂缝细化也会使混凝土的总漏水量大大减少。理论分析认为
，由于裂缝的细化，混凝土的漏水量与细分后的裂缝根数成反比。因此不难看出，单位混凝土体积内均匀分布的纤维根数越多，混凝土凝结过程中产生的裂缝就越细化，裂缝宽度就越窄，混凝土的抗渗性能也就越优越。这就是纤维混凝土具有较高抗渗性能的主要原因。
纤维对混凝土抗收缩开裂性能的影响机理
混凝土在浇筑后出现裂缝，主要是由于混凝土内部因为收缩而出现局部的*应变，当*应变超过其极限应变值时，裂缝就会不可避免地产生。当有大量的单丝纤维均匀地分布于混凝土当中时，即可承受因混凝土收缩而产生的*应变，延缓或阻止混凝土出现裂缝。纤维在混凝土内呈均匀乱向分布，抑制了裂缝的发展，产生显著的阻裂效应
。因此，聚丙烯纤维的阻裂效应主要体现在消除或减轻了早期混凝土原生裂隙的发生和发展，可理解是通过聚丙烯纤维提高早期混凝土的抗*强度实现的。同时，试验结果还表明聚丙烯纤维还具有明显的保水作用，与素混凝土的相比，水损失明显减少，保水能力提高了
不等，亦提高了混凝土的抗干缩性能。
） 根据本次试验数据分析，掺入改性聚丙烯纤维对混凝土耐久性能有明显改善。
） 改性聚丙烯纤维可大幅度提高混凝土的抗收缩开裂性能，裂缝消除率*
以上。纤维掺量越高，抗渗性能越好。
） 改性聚丙烯纤维可大幅度提高混凝土的抗收缩开裂性能，裂缝消除率*
**纤维增强混凝土的力学性能研究
db53／t 1123-2022 高速公路收费服务规范聚丙烯纤维混凝土（砂浆）的防水机理及应用技术
建筑技术，2001，32（7）：455
普通强度高耐久性混凝土的配制技术
建筑技术，2004，35（1）：26
天津城市建设学院土木系清江路1号普通商品房(一标段)电气施工组织设计，
原作者： 姜雪洁1 王书祥2