结合不同纤维的优势,将钢纤维与合成纤维或是不同种类的合成纤维混合在一起掺入混凝土,配制成混合纤维混凝土,由于单一纤维的增强作用是有限的,而不同尺度和不同性质的纤维混合增强,使其在水泥基材中不同结构和不同性能层次上逐级阻裂与强化,充分发挥各纤维的尺度和性能效应,并在不同的尺度和性能层次上相互激发、相互补充、取长补短,达到进一步提高阻裂、抗收缩、抗渗、抗疲劳、抗变形及强度等性能的目的。
自20世纪60年代以来,利用不同纤维的作用和功能,将多种纤维同时掺入混凝土中,以进一步提高混凝土的性能,称此种混凝土为混合(混杂)纤维混凝土。混合纤维混凝土中纤维是有其内在规律性和按一定的比例关系掺入,才能发挥效用。
根据近年来的应用发展状况和纤维掺入的方法不同,可将其分为混合纤维混凝土与组合纤维混凝土。
1)混合纤维混凝土
混合纤维混凝土是指用两种或两种以上不同尺寸或不同品种的纤维,适量掺入混凝土组分材料中,按一定程序经混合搅拌而成整体的混凝土。混合纤维混凝土可分为两种:同一种类(相同品种、质量)但不同尺寸的混合纤维混凝土和不同种类的混合纤维混凝土。如在混凝土中掺入不同尺寸的钢纤维,构成的混合钢纤维混凝土。不同种类纤维混凝土又可分为尺寸相同的纤维、尺寸不同的纤维、作用不同的纤维构成的混合纤维混凝土。如其尺寸相近和尺寸不同的钢纤维和合成纤维构成的混合纤维混凝土。
2)组合纤维混凝土
组合纤维混凝土是指用两种或两种以上作用和功能不同的纤维,其中有的纤维掺入主要是为了增强和增韧,有的纤维主要是为了阻裂。掺入的纤维有的与混凝土各组分材料混合搅拌,有的纤维并不与混凝土各组分材料混合搅拌,而是将纤维分布于不同结构层次,将不同功能的纤维组合应用并与混凝土拌合料结合,构成整体的纤维混凝土,称为组合纤维混凝土。
层布钢纤维和合成纤维组合增强混凝土,是新近提出来的一种纤维增强混凝土。如钢纤维与腈纶纤维组合增强混凝土与普通混凝土、钢纤维混凝土相比,其显著优点是:
钢纤维—腈纶纤维组合增强混凝土,充分发挥了两种纤维的各自优势,将钢纤维层布于路面面层的底部,提高混凝土弯拉强度和弯曲疲劳强度;
将腈纶纤维均匀分散在混凝土中,提高混凝土的抵抗早期塑性收缩和抗裂性能,增强抵抗温度应力和疲劳应力的能力,从而提高混凝土的抗磨、抗冻融、抗冲击和抗渗性能,减少和防止混凝土板的断裂和板角开裂现象。并可大量减少钢纤维用量,降低工程造价。这是一种新的混凝土面类结构形式,具有良好的应用前景。
混合纤维混凝土与组合纤维混凝土的作用原理
通过合理的设计,充分发挥不同纤维的优点,使它们互相取长补短,在不同的结构层次和受力阶段,既发挥各单一纤维的作用和功能,又发挥多种纤维复合的叠加作用,可明显提高或改善原先单一纤维混凝土的若干性能,以取得优良的综合能,并可降低其成本。如用弹性模量高、长而粗的钢纤维或碳纤维与短而细的合成纤维混合掺入混凝土,在受力时,高模量的纤维在基体出现较小与中等宽度的裂缝时,可发挥最佳的增强作用,而低模量纤维在基体出现大裂缝才充分发挥其增强、增韧作用,与采用单一的纤维混凝土相比,既可提高混凝土的强度,又能明显提高其韧性、抗冲击性、耐疲劳及抗裂等性能,并可降低成本。