复合纤维混凝土的力学性能试验研究

张存亮，弓 锐，张存明

(1.西安科技大学 建筑与土木工程学院，西安 710054;2.西安公路研究院，西安 710054;3.济宁市东方建设工程监理有限责任公司，山东 济宁 272000)

混凝土是现代最重要的结构材料，具有抗压强度高、刚度大的特性 ，但抗裂性、抗冲击性和变形能力较差。国内外的许多专家学者将纤维定为增强混凝土性能的核心材料。纤维增强混凝土是将两种或多种不同性能、不同尺寸的纤维掺入混凝土基材中，使其在不同尺寸和性能层次上相互补充，以达到配制高性能混凝土的目的。

1 纤维混凝土的增强机理

1.1 纤维间距理论

纤维间距理论是根据线弹性断裂力学来说明纤维对于裂缝发生和发展的约束作用。这种理论认为，在混凝土内部存在固有缺陷和裂纹，若想提高强度和韧度，必须尽可能减小缺陷程度，降低混凝土体内裂缝端部的应力集中。

ROMUALDI等人对定向纤维混凝土试件进行了抗弯拉与劈裂试验，进一步提出纤维混凝土的强度和韧性只由纤维的平均间距控制的观点。通过试验表明，纤维混凝土的初裂应力与纤维间距的平方根成反比，并且分别提出了在纤维混凝土纤维呈三维乱向分布时纤维平均中心间距¯s的计算公式为

沈荣熹提出的计算公式为

式(1)～式(4)中，d为纤维直径，Vf为纤维体积率，SFS为单位体积纤维混凝土中纤维的表面积。

1.2 复合材料理论

对于复合材料，材料复合的主要目的是改善材料的力学性能。复合材料理论出发点是复合材料构成的混合原理，将纤维增强混凝土看作是增强的复合材料，假定混凝土基体和纤维处于完全黏结的条件下，并且在混凝土基体和纤维连续构成的复合体上，柱状纤维是一维单向配制于基体中的。……