责编 明 秋
校对 筱 萍
审发 祁 萍
图片来源：非晶中国大数据库
与普通混凝土相比，纤维混凝土（FRC）的抗拉和抗裂性能得到有效改善，目前已广泛应用于实际工程中。为提高混凝土抗裂性能，钢纤维、聚乙烯醇纤维（PVA）、聚丙烯纤维（PP）以及非晶合金纤维（ASF）等不同类型纤维被用于制备混凝土。与其他纤维相比，非晶合金纤维是一种新型合成纤维材料，具有优异的力学性能、高延性、低收缩率和高抗腐蚀性能。非晶合金纤维和钢纤维均可增强混凝土抗裂性能，但有关非晶合金纤维混凝土抗裂性能研究十分有限，其早期抗裂性能的研究处于空白。
中铁建（东莞）乔险涛等为探索纤维混凝土抗裂性能，研究了不同类型纤维（平直型钢纤维、平直型非晶合金纤维、钢纤维＋非晶合金纤维）和不同纤维体积掺量（1.0％，1.5％和2.0％）混凝土的早期开裂性能和硬化后的断裂性能。发现钢纤维和非晶合金纤维可在混凝土硬化过程的不同时期发挥协同作用，两种纤维混掺不仅能阻止混凝土早期的塑性开裂，还可有效控制硬化后受拉裂缝的形成和发展，达到分阶段抗裂的目的。相关研究成果于2024年6月在《硅酸盐通报》上发表。
研究人员首先通过平板法试验并借助数字图像对混凝土的早期裂缝特征进行量化分析，评估了纤维混凝土的早期开裂性能；再通过带切口棱柱体试件的三点弯曲试验，基于双Ｋ断裂参数，分析并评估了混凝土硬化后的断裂性能（图1-2,4）。结果表明：非晶合金纤维和钢纤维均可有效限制混凝土早期裂缝的形成和发展。随着纤维体积掺量的增加，混凝土形成的早期裂缝数量随之减少，裂缝宽度和长度也随之减小；钢纤维单掺混凝土和混掺纤维混凝土具有更好的早期抗裂性能。此外，混掺纤维能较好地抑制混凝土早期开裂，同时提高了硬化后的受拉初裂、极限强度、初裂和极限应变以及下降段的受拉韧性。纤维混凝土的失稳韧度和断裂能随纤维掺量的增加而增加，但纤维掺量对起始韧度的影响有限（图3）。混掺纤维在混凝土早期收缩开裂以及断裂性能两个过程都能有效防止裂纹扩展，大幅延长从裂纹产生到破坏的过程，区别在于早期收缩开裂和断裂过程的驱动力分别是内生毛细管应力和外部荷载施加的应力。钢纤维和非晶合金纤维具有良好的混掺效应，可显著提高混凝土抗裂性能。从早期开裂性能、硬化后受拉性能以及断裂性能等多方面综合考虑，实际工程中建议采用钢纤维和非晶合金纤维混掺混凝土。
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