波纹型钢纤维-混杂纤维混凝土界面黏结性能

王 力, 徐礼华, 邓方茜, 刘素梅, 池 寅

(武汉大学 土木建筑工程学院, 湖北 武汉 430072)

普通混凝土材料因抗拉强度低、延性和耐久性差等弱点,已经难以满足日渐多样化的结构形式需求.对此,国内外专家学者提出采用在混凝土中掺入纤维的方式对混凝土进行改性.纤维对混凝土的增强效果,与纤维-混凝土基体界面间的黏结性能密切相关.纤维混凝土材料在复杂应力作用下,纤维与混凝土基体间的黏结往往较易发生破坏,使得纤维的作用并未充分发挥.因此,对纤维-混凝土基体界面的黏结性能展开研究十分重要.

近年来,针对纤维-混凝土基体界面黏结性能,各国专家学者展开了多方位的试验研究.影响界面黏结性能的因素众多,主要包括纤维形状、掺量、埋置角度、表面处理方式,基体强度,外加剂和温度等.李丽等[1-3]研究发现,相对于圆直型钢纤维,机械咬合作用使得异形钢纤维与混凝土形成的黏结性能更强.混凝土中单掺钢纤维体积分数在0%～2%时,钢纤维-基体界面黏结性能随着钢纤维体积分数的增大而提升[4-5].宗晓东[6]和王晓伟等[7]对比了不同倾角(纤维埋置方向与埋置平面的夹角)下纤维的拉拔峰值荷载,结果表明,倾角越小,峰值拉拔力越小.Soulioti等[8]利用磷酸锌对钢纤维表面进行处理,发现ZnPh晶体的析出导致钢纤维表面粗糙,界面黏结作用显著增加.高德川等[9]研究了DBD等离子处理对聚丙烯纤维与水泥基体间黏结性能的影响,结果表明,处理后的聚丙烯纤维表面粗糙程度更大,纤维-混凝土基体间的界面黏结强度更高.有关研究[10-13]表明,纤维-混凝土基体界面黏结强度随混凝土基体强度的提高而增大.代超[14]的研究结果表明,硅灰能够明显提高纤维-混凝土基体界面黏结强度,而聚合物却降低了界面黏结强度.除此之外,Abdallah等[15]发现,纤维-混凝土基体界面的黏结性能在200℃下最佳.

上述研究主要集中在钢纤维与水泥砂浆或单掺钢纤维混凝土间的黏结性能,鲜有考虑聚丙烯纤维对钢纤维-混凝土基体界面黏结性能产生的影响,而实际上聚丙烯纤维对抑制基体中微裂缝扩展并延缓新裂缝的出现具有不可忽视的作用[16-18];另外,与普通圆直型钢纤维相比,波纹型钢纤维在拉拔过程中会产生较强的机械咬合力,使得混凝土基体与钢纤维的界面黏结性能更好.鉴于此,本文选用同时掺有波纹型钢纤维和聚丙烯纤维的混凝土作为研究对象,通过纤维拉拔试验研究钢纤维与钢-聚丙烯混杂纤维混凝土之间的界面黏结性能,可为纤维混凝土优化设计提供依据,对促进混杂纤维混凝土的应用和发展具有十分重要的工程意义.

1 试验

1.1 试验材料

选用P·O 42.5级普通硅酸盐水泥、优质河砂、黑色瓜米石(粒径5～20mm)、自来水和聚羧酸减水剂(减水率(质量分数)为26%)来制备基体混凝土.参考JGJ55—2011《普通混凝土配合比设计规程》,设计了C40和C50这2种配合比,见表1.

表1 设计配合比

波纹型钢纤维(SF)由宜兴市华源金属纤维有限公司生产,改性单丝聚丙烯纤维(PFF)由武汉新途工程纤维制造有限公司提供,2种纤维的几何特征和力学性能见表2.本试验中,制备混杂纤维混凝土基体所用钢纤维与待拔钢纤维材料一致.值得注意的是,待拔钢纤维的一端加工为波纹形,另一端保留圆直形,见图1.圆直部分用于与纤维夹具固定,波纹部分的长度根据钢纤维埋置深度确定.

表2 纤维的几何特征和力学性能

图1 待拔波纹型钢纤维Fig.1 Corrugated steel fiber to pull-out

1.2 试件设计

为研究波纹型钢纤维与钢-聚丙烯混杂纤维混凝土的黏结性能,考虑钢纤维体积分数φSF、聚丙烯纤维体积分数φPPF、混凝土基体强度和钢纤维埋置深度等影响因素,设计制作了21组纤维拉拔试件,试件尺寸为100mm×100mm×100mm,试件设计表见表3.其中,fcu和fst分别为基体实测28d立方体抗压强度和劈裂抗拉强度.试件编号中C、S、P、B分别表示基体强度、钢纤维和聚丙烯纤维体积分数、钢纤维埋置深度(h),如C40S15P10B8表示基体设计强度为C40,φSF为1.50%,φPPF为0.10%,钢纤维埋置深度为8mm.

首先,根据表1中的设计配合比称取材料,而后搅拌、浇筑,使纤维充分散开防止结团,浇筑完成后立即进行混杂纤维混凝土基体的振捣.基体浇筑完成后,将待拔钢纤维从上方垂直插入基体的中心,并保证一定的埋置深度(h).为此,设计了一套如图2所示的拉拔试件及钢纤维放置装置,不仅可保证钢纤维长度方向与试件表面垂直,还能避免拌和物表面泌水对钢纤维-混凝土基体界面的形成造成影响.另外,为避免待拔钢纤维在混凝土拌和物振捣时下沉,造成实际埋置深度与设计埋置深度不符,根据钢纤维的设计埋置深度在钢纤维的上部做标记,并在振捣过程中实时调整钢纤维的竖向位置,保证实际埋置深度与设计埋置深度一致.最后,将试件静置于自然环境中24h后拆除模具、聚氯乙烯(PVC)薄板和塑料套管,并小心清理待拔钢纤维周围的蓝丁胶,然后放置于养护室中标准养护28d.

表3 试件设计表

图2 拉拔试件及钢纤维放置装置Fig.2 Pull-out specimen and a simple device for placing SF(size:mm)

1.3 试验装置及加载步骤

试验装置如图3所示,主要包括MTS试验机、纤维夹具和试件固定装置.加载步骤如下：将试件固定装置和纤维夹具分别固定于MTS试验机的上端和下端,保持纤维夹具的中心与试件固定装置的中心处于中轴线上;放置试件,并调节螺栓,使试件保持水平,同时钢纤维处于竖直方向;将纤维夹具提升至距试件底部20mm,并夹紧待拔钢纤维;采用位移控制的准静态方式进行加载,加载速率为0.007mm/s.

为方便观察,保持纤维夹具和所有试件表面之间钢纤维露出部分的长度均为20mm,这部分弹性变形将从总滑移值中扣除.经计算,当钢纤维的位移达到峰值位移时,试验装置的变形量仅占峰值位移的0.3%左右,可忽略此部分变形量对结果的影响.钢纤维实际滑移通过下式计算：

(1)

式中：s为钢纤维加载端产生的实际滑移,mm;s′为钢纤维和夹具产生的总滑移,mm;P为试验机所测黏结力，N;L0为钢纤维露出部分的长度,L0=20mm;E为钢纤维的弹性模量,MPa;A为钢纤维圆直段的横截面积,mm2.

图3 试验装置Fig.3 Test setup

2 结果与分析

2.1 钢纤维拔出全过程分析

埋置深度为8mm的波纹型钢纤维从C40混凝土基体拔出时的拉拔力-滑移(P-s)曲线绘于图4.根据图4,可提取出埋置深度8mm的波纹型钢纤维对应的典型P-s曲线,见图5.基于单根波纹型钢纤维拉拔试验现象和图5中的P-s曲线,对钢纤维拔出过程的各个阶段进行受力分析,如图6所示.

图4 拉拔力-滑移(P-s)曲线Fig.4 Pull-out load vs. slip curves

图5 典型的P-s曲线Fig.5 Typical P-s curves

钢纤维拔出过程的第1阶段为完全黏结的弹性变形阶段,对应图5中OA段,钢纤维拔出状态如图6(a)所示.在该阶段,钢纤维与基体间紧密黏结,无相对滑移,拉拔过程中钢纤维所受拉拔力与位移呈线性关系,界面黏结力由机械咬合力和化学黏结力提供.一旦钢纤维与混凝土基体发生相对滑移,化学黏结力将立即消失.结合图4(a)～(b)可见,当聚丙烯纤维体积分数一定时,拉拔力在第1阶段的增长速率随钢纤维体积分数增大而增大.

第2阶段为部分脱黏阶段,对应图5中AB段,钢纤维拔出状态如图6(b)所示.此时,钢纤维的局部区域与混凝土基体发生了相对滑移,波纹型钢纤维对附近混凝土产生挤压(M区),同时也受到混凝土施加的反作用力.此过程中,脱黏部分的钢纤维还会受到与基体间的动摩擦力作用,钢纤维所受拉拔力与滑移的关系呈非线性变化.钢纤维的滑移达到1.5mm后,局部脱黏将逐渐发展为完全脱黏.

第3阶段为塑性变形Ⅰ阶段,对应图5中BCD段,钢纤维拔出状态如图6(c)所示.此时,钢纤维与基体完全脱黏,钢纤维所有区段均与混凝土基体发生滑移,峰值拉拔力往往在钢纤维滑移达到1.5～2.0mm时出现,并且其值与纤维体积分数有关.拉拔过程中,钢纤维的m段不断挤压①区混凝土,n段挤压③区混凝土,同时,钢纤维的运动受到周围混凝土基体的阻碍从而产生塑性变形,钢纤维曲率逐渐变小,此时的界面黏结力主要由钢纤维与混凝土基体间的机械咬合力提供.达到峰值时,①区被压碎的混凝土碎屑颗粒仍残留在孔道中,堵塞拉拔通道,使得峰值拉拔力过后的摩擦力略微增大,总体拉拔力下降较缓.

图6 钢纤维拔出状态示意图Fig.6 Diagram of fiber pull-out state

第4阶段为塑性变形Ⅱ阶段,对应图5中DE段,钢纤维拔出状态如图6(d)所示.此时钢纤维的拉拔孔道已明显拓宽,机械咬合效果大大减弱,导致拉拔力迅速减小;另外,随着混凝土碎屑从孔道中逐渐掉出,摩擦力减小,界面黏结力随之迅速减小.结合图4(a)可见,在单掺聚丙烯纤维时,该阶段钢纤维所受拉拔力的下降速率随着聚丙烯纤维体积分数的增加而减小,说明聚丙烯纤维在钢纤维与基体脱黏后仍对抵抗钢纤维的拔出发挥作用.

第5阶段为摩擦滑移阶段,对应图5中EF段,纤维拔出状态如图6(e)所示.此时仅钢纤维m段的末端处于拉拔孔道中,机械咬合作用完全退出,黏结力仅由钢纤维与③区混凝土间的摩擦力提供.结合图4可见,在混凝土基体中单掺钢纤维或单掺聚丙烯纤维时,若纤维体积分数较小(φSF≤1.00%或φPPF≤0.10%),经历前4个阶段后,钢纤维所受拉拔力在EF段为零,③区混凝土在该阶段被压碎脱落以致该区域厚度较小(见图6(f)),钢纤维将不再与混凝土发生接触,拉拔力在钢纤维拔出前减小为零.

2.2 破坏模式

在单根波纹型钢纤维拉拔试验过程中,会出现拔出破坏和拉断破坏2种破坏模式.

当钢纤维的极限抗拉承载力大于钢纤维与混凝土基体的界面黏结力时,相互作用的机械咬合力使界面的混凝土不断被挤碎,导致钢纤维预埋孔道变宽,横截面逐渐呈现椭圆形,见图7(a);同时,波纹段在拉拔过程中也发生了改变,完全拔出后钢纤维的曲率变小,且表面附着有残留的基体碎屑,见图7(b);当钢纤维的极限抗拉承载力小于钢纤维与混凝土基体的界面黏结力时,钢纤维不断被拉长,钢纤维的横截面不断缩小,最终,受拔波纹型钢纤维被拉断,见图7(c).

图7 试件破坏形态Fig.7 Failure modes of specimens

钢纤维拉拔过程中,试件 C50S10P10B12 的破坏模式为钢纤维拉断破坏,其他试件均为钢纤维拔出破坏.试验中,当波纹型钢纤维埋置长度较长(12mm)、基体强度足够高(C50)时,钢纤维- 混凝土基体界面黏结力较大,且波纹型钢纤维下部的混凝土足以抵抗钢纤维传递过来的局部压力,因此试件 C50S10P10B12 的混凝土基体在钢纤维拉拔过程中并未被挤碎,钢纤维的两端在拔出过程中均被锁紧,随着拉拔力的增大,钢纤维被拉断.

2.3 钢纤维-基体界面黏结性能影响因素分析

2.3.1钢纤维体积分数的影响

将C40混凝土中埋置深度为8mm的钢纤维的峰值拉拔力Pmax与纤维体积分数的关系绘于图8.

图8 峰值拉拔力与纤维体积分数的关系Fig.8 Relationship between Pmax and hybrid fiber volume content

由图8可见：单掺钢纤维时,钢纤维的峰值拉拔力随着钢纤维体积分数的增加而不断提高;当混凝土基体中同时掺入聚丙烯纤维和钢纤维后,峰值拉拔力随着钢纤维体积分数的增加而先减小后增大,总体趋势上有一定幅度的提高;与同等钢纤维体积分数下的单掺钢纤维混凝土相比,钢纤维与混杂纤维混凝土的界面黏结性能更好但当聚丙烯纤维体积分数大于0.10%且钢纤维体积分数大于1.00%时,钢纤维与混杂纤维混凝土的界面黏结性能比单掺钢纤维混凝土要差;聚丙烯纤维体积分数越高,钢纤维体积分数的增加对提高钢纤维与混凝土基体界面黏结力的影响越小；另外,单掺聚丙烯纤维或钢纤维体积分数较低时(φSF=0.50%),峰值拉拔力随着聚丙烯纤维体积分数的增加而增大,但增幅逐渐减小;钢纤维体积分数较高时(φSF=1.00%或φSF=1.50%),峰值拉拔力随着聚丙烯纤维体积分数的增加会呈现先增大后减小的趋势.

将试验获取的拉拔力-滑移关系曲线进行平滑处理后积分即可得到曲线与横坐标轴包围的面积,即拉拔功(Wp),拉拔功反映钢纤维拔出全过程的耗能情况.将C40混凝土中纤维体积分数对拉拔功的影响绘于图9.

图9 纤维体积分数对拉拔功的影响Fig.9 Influence of hybrid fiber volume content on Wp

由9可见：单掺钢纤维时,钢纤维拉拔过程中产生的拉拔功随着钢纤维体积分数的增加而不断提高,说明增加钢纤维体积分数对增强钢纤维-混凝土基体的黏结性能有较大影响;在混凝土基体中同时掺入聚丙烯纤维和波纹型钢纤维后,拉拔功随着钢纤维体积分数的增加而先降低后升高,总体上有一定幅度的提高.由图9还可见：单掺聚丙烯纤维时,拉拔功随着聚丙烯纤维体积分数的增加而增长,且增长幅度较大;掺入混杂纤维后,拉拔功在钢纤维体积分数为定值时,随着聚丙烯纤维体积分数的增加而先升高后降低,但整体变化幅度较小.

综合来看,当钢纤维体积分数为1.50%、聚丙烯纤维体积分数为0.05%时,波纹型钢纤维的峰值拉拔力和拉拔功最大,纤维对混凝土的增强、增韧效果最佳.

2.3.2基体强度的影响

将纤维体积分数一致(φSF=1.00%、φPPF=0.10%),基体强度及埋置深度不同的钢纤维峰值拉拔力Pmax、钢纤维-混凝土基体界面黏结强度σ以及拉拔韧性指标列于表4.表4中,δ为峰值拉拔力对应的滑移,I1δ,I2δ及I3δ分别为1、2、3倍峰值拉拔力对应滑移处拉拔力-滑移曲线与横轴包围的面积,即拉拔韧性指标.

表4 钢纤维-混凝土基体界面黏结性能测试与计算结果

对比基体强度分别为C40和C50时波纹型钢纤维的黏结强度σ可见,在相同埋置深度下,波纹型钢纤维从强度等级更高的混凝土基体中拔出时的黏结强度更大,如钢纤维埋置深度为4mm时,黏结强度提高了2.5%;钢纤维埋置深度为8mm时,黏结强度提高了12.4%;钢纤维埋置深度为12mm时,在基体强度为C50的混凝土中完全拔出之前被拉断,试验所用钢纤维能承受的极限拉拔力为776.0N,说明该组钢纤维与基体的黏结力超过了776.0N,相比C40S10P10B12组(纤维体积分数相同,基体强度等级为C40),黏结性能有了很大的提高.对比不同试件的拉拔韧性指标,混凝土基体的强度从C40提高为C50时,钢纤维的拉拔韧性指标提高了20%～40%.

2.3.3钢纤维埋置深度的影响

分析表4中钢纤维埋置深度对钢纤维-混凝土基体界面黏结性能产生的影响可见,钢纤维峰值拉拔力随着埋置深度的增加而不断增加.当波纹型纤维埋置深度由4mm增大到12mm时,钢纤维所受峰值拉拔力可提高154.5%(C40)和231.8%(C50).然而,钢纤维与混凝土基体界面黏结强度随着纤维埋置深度的增加呈现先增大后减小的趋势,说明适当增加波纹型钢纤维的埋置深度可以提高钢纤维与混杂纤维混凝土的黏结性能,但当钢纤维埋置深度超过8mm时,钢纤维增强效益的发挥是以更大的接触面积为代价的.

比较1、2和3倍峰值拉拔力下的拉拔韧性指标(见表4),可以发现,增加波纹型钢纤维的埋置深度能有效提高钢纤维的拉拔韧性,钢纤维埋置深度由4mm增大为8mm时,拉拔韧性指标提高了3.5～4.0倍;钢纤维埋置深度由8mm增大为 12mm 时,拉拔韧性指标提高了2.0倍左右.

2.4 钢纤维-混杂纤维混凝土基体界面黏结机理

波纹型钢纤维与混杂纤维混凝土基体界面黏结力由3部分组成：(1)混凝土中水泥凝胶与钢纤维表面的化学黏结力;(2)钢纤维与混凝土接触面间的摩擦力;(3)钢纤维和混凝土之间的机械咬合力.

2.4.1化学黏结力

纤维混凝土拌和物在凝结过程中,水泥凝胶在纤维表面产生化学黏结力,其大小主要取决于界面微观结构的改善程度[19].纤维与混凝土基体界面的孔隙率越小,界面结构越致密,化学黏结力越大.

聚丙烯纤维具有憎水性,而钢纤维具有亲水性,当基体中混杂这2种纤维时,基体中的水分子会向钢纤维附近运动,钢纤维附近的混凝土基体水化程度更充分,钢纤维与混凝土基体间的化学黏结力增强.因此,在钢纤维和聚丙烯纤维体积分数较小(φSF<1.00%、φPPF<0.10%)时,2种不同纤维的掺入对钢纤维与基体间界面黏结性能的影响呈正混杂效应.

另外,孙伟[20]的研究表明,钢纤维-混凝土基体界面是混凝土结构的薄弱区,界面的水灰比比混凝土基体的水灰比大,水灰比越大,界面黏结性能越差.因此,当钢纤维和聚丙烯纤维体积分数较大(φSF>1.00%、φPPF>0.10%)时,水分子的迁移运动受钢纤维体积分数的影响程度较大,聚丙烯纤维体积分数的增加,造成单根钢纤维表面水分子过多,钢纤维表面形成的Ca(OH)2晶体取向指数和取向范围增加,钢纤维表面结构趋于疏松.因此,钢纤维与钢-聚丙烯混杂纤维混凝土基体界面间化学黏结力随着聚丙烯纤维体积分数的增加而先增大后减小.

不同混杂纤维体积分数下钢纤维-混凝土基体界面的微观形貌如图10所示.由图10可见,单掺钢纤维时界面结构不密实,存在较大的孔隙;当混凝土中混合掺入钢纤维和聚丙烯纤维时,钢纤维-混凝土基体界面结构得到改善,孔隙率降低;但当聚丙烯纤维的体积分数达到0.15%时,钢纤维-混凝土基体界面形成不同方向的针状物质,使界面结构变疏松.因此,钢纤维与单掺钢纤维混凝土基体界面化学黏结力较小,掺入聚丙烯纤维后,化学黏结力将提高,但在聚丙烯纤维体积分数过高时(φPPF>0.15%),化学黏结力反而会降低.

通过对比不同钢纤维埋置深度下钢纤维-混凝土基体界面的微观形貌(见图11)可以发现：钢纤维埋置深度为4mm时,界面结构呈针状和片状;钢纤维埋置深度为8mm时,界面结构最致密,孔隙率越小;钢纤维埋置深度为12mm时,界面空隙率较大,结构疏松.因此,当钢纤维埋置深度由4mm增大到8mm时,界面黏结强度增加;钢纤维埋置深度由8mm 增大为12mm时,界面黏结强度减小.

2.4.2摩擦力

当钢纤维与混凝土基体间的化学黏结力破坏后,界面摩擦力开始发挥作用.由图10可见,相比单掺钢纤维混凝土,钢纤维与混杂纤维混凝土基体界面的粗糙度更大,说明聚丙烯纤维的存在使钢纤维与混凝土基体之间接触面的粗糙度增大,从而增大了界面摩擦系数.

聚丙烯纤维的憎水性,使钢纤维附近混凝土的水灰比增大,干缩值也随之增大,对比未掺入聚丙烯纤维的混凝土,钢纤维受到了更大的径向压力,钢纤维被包裹得更紧,钢纤维从掺有聚丙烯纤维的混凝土基体中拔出时的摩擦力增大.

图10 不同混杂纤维体积分数下钢纤维-混凝土基体界面的微观形貌Fig.10 Micro-morphology of steel fiber-cement matrix interface with different hybrid fiber contents

图11 不同钢纤维埋置深度下钢纤维-混凝土基体界面的微观形貌Fig.11 Micro-morphology of steel fiber-cement matrix interface with different steel fiber embedded depths

2.4.3机械咬合力

波纹型钢纤维和混凝土基体之间的机械咬合力为混凝土对波纹型钢纤维表面斜向压力的纵向分力.混凝土基体强度越高,机械咬合力的极限值越大.

Khabaz[21]指出,波纹型钢纤维从混凝土基体中拔出时,钢纤维的拔出端、波峰和波谷附近容易出现应力集中,进而产生裂缝.聚丙烯纤维的存在,将微裂缝两侧的水化产物“桥连”在一起,限制了微裂缝的萌发和扩展,如图12(a)所示.同时,混杂纤维混凝土基体沿钢纤维横截面径向和长度方向形成了聚丙烯纤维网,在钢纤维拔出过程中,一部分被挤碎的基体碎屑通过聚丙烯纤维与混凝土基体连接,滞留于钢纤维拉拔通道中,阻碍了钢纤维的拔出.若混凝土基体中无聚丙烯纤维,一旦基体被钢纤维挤碎,将立即随钢纤维沿受力方向排出拉拔孔道,导致孔道被拓宽,钢纤维的机械咬合力明显减弱,如图12(b)所示.

图12 纤维分布对机械咬合力的影响Fig.12 Effect of fiber distribution on mechanical interaction force

不同埋置深度的钢纤维在拔出过程中与混凝土基体之间产生的机械咬合作用不同,钢纤维拔出后的形态和拉拔通道不同,分别如图13和图14所示.由图13、14可见：埋置深度为4mm的钢纤维在拔出后仍保持较大曲率;埋置深度为8mm的钢纤维变形较大;埋置深度为12mm的钢纤维在拔出后,靠近拔出端的波峰基本消失,靠近埋入端的波峰变形较小,这是因为拔出端的波峰在拉拔过程中扩宽了拉拔通道,并挤碎了拔出端的混凝土,埋入端的波峰在后续拉拔过程中受到的阻力减小.总体上,埋置深度超过8mm时,钢纤维拉拔过程中的机械咬合力随着埋置深度的增大而增大,但增长幅度比埋置深度的增长幅度要小.

图13 不同埋置深度钢纤维拔出后的形态Fig.13 Shapes of SF pulled out with different embedded depth

图14 钢纤维拉拔通道Fig.14 Damaged channel of steel fiber

3 结论

(1)当波纹型钢纤维体积分数为1.50%、聚丙烯纤维体积分数为0.05%时,对混凝土的增强、增韧效果最佳.

(2)波纹型钢纤维与混杂纤维混凝土基体间的界面黏结性能随着基体强度的提高而提高.

(3)波纹型钢纤维在混杂纤维混凝土中的峰值拉拔力随着钢纤维埋置深度的增加而增大,但当埋置深度大于8mm时,界面黏结强度随着埋置深度的增加而逐渐减小.

(4)在界面黏结机理方面,化学黏结力随着纤维体积分数的增大而先增大后减小;摩擦力随着纤维体积分数的增大而增大;机械咬合力因纤维的掺入和基体强度的提高而增大.