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剑麻纤维水泥混凝土性能试验研究
包惠明;覃峰;余文成;尤伟
【期刊名称】《人民长江》
【年(卷),期】2008(039)013
【摘要】剑麻纤维是一种绿色、环保、经济、性能优良的植物纤维,可以替代人工纤维和矿物纤维作为水泥混凝土的改性材料.本试验通过不同掺量剑麻纤维水泥混凝土物理性能、各项力学性能、干缩性能等试验,确定最佳剑麻纤维的掺量范围.同时,通过剑麻纤维水泥混凝土的性能试验发现,在水泥混凝土中掺入一定量的剑麻纤维能够显著提高混凝土工作性、劈裂抗拉强度、抗折强度、抗干缩和抗冲击等性能.【总页数】4页(P88-90,104)
【作者】包惠明;覃峰;余文成;尤伟
【作者单位】桂林工学院,土木工程系,广西,桂林,541004;广西交通职业技术学院,广西,南宁,530023;桂林工学院,土木工程系,广西,桂林,541004;广西交通职业技术学院,广西,南宁,530023;桂林工学院,土木工程系,广西,桂林,541004;桂林工学院,土木工程系,广西,桂林,541004
【正文语种】中文
【中图分类】TV431
【相关文献】
1.剑麻纤维水泥混凝土性能试验研究 [J], 覃峰;黄琼念;包惠明;马福荣
2.水泥掺量对含红粘土塑性混凝土性能影响试验研究 [J], 李利峰;韩六平;张晓虎;
邓慧琳
3.水泥掺量对含红粘土塑性混凝土性能影响试验研究 [J], 李利峰;韩六平;张晓虎;邓慧琳
4.水泥掺量对沥青混凝土性能影响的试验研究 [J], 雷小磊;崔玉龙
5.硫铝酸盐水泥和膨胀剂对3D打印混凝土性能影响试验研究 [J], 胡元元;姚亮;马慧;徐萍;张海涛
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剑麻纤维增强珊瑚混凝土力学性能试验研究王磊;刘存鹏;熊祖菁【摘要】为研究不同剑麻纤维掺量下珊瑚混凝土力学性能的变化规律,通过对剑麻纤维增强珊瑚混凝土的立方体抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度及其微观结构进行试验研究,确定剑麻纤维的最佳添加量,为进一步研究剑麻纤维增强珊瑚混凝土其它性能及应用提供参考.试验结果表明,剑麻纤维的掺入对珊瑚混凝土立方体抗压强度的影响很小,掺量3 ～ 4.5 kg/m3的剑麻纤维可以显著提高珊瑚混凝土的抗折强度及劈裂抗拉强度,剑麻纤维的掺入可以改善珊瑚混凝土的脆性,使其破坏时表现出良好的延性.【期刊名称】《河南理工大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2014(033)006【总页数】5页(P826-830)【关键词】剑麻纤维;珊瑚混凝土;力学性能;微观结构【作者】王磊;刘存鹏;熊祖菁【作者单位】桂林理工大学广西矿冶与环境科学实验中心,广西桂林541004;桂林理工大学土木与建筑工程学院,广西桂林541004;广西建筑新能源与节能重点实验室,广西桂林541004;桂林理工大学土木与建筑工程学院,广西桂林541004;桂林理工大学土木与建筑工程学院,广西桂林541004【正文语种】中文【中图分类】TU528.572随着我国经济快速发展，大陆土地资源越来越紧缺，人们对海岛的开发与建设势在必行.但是岛上建设常常遇到一些问题：大多数岛一般远离大陆，交通不便，岛上资源有限，如果在岛上建造建筑物必须考虑施工成本和建筑材料来源问题，其中混凝土粗骨料用量大，岛上很缺乏，如果从内地运输，成本很高.因此，节省建设成本以及解决粗骨料来源问题在海岛建设中就显得非常重要.珊瑚混凝土是指用珊瑚作为粗骨料或者细骨料拌制的混凝土[1],在不破坏当地生态环境的前提下，取材岛礁，用珊瑚礁代替碎石，用海水代替淡水，配置海水拌养的珊瑚混凝土对于海岛民用工程与军用工程都有重要的意义.自20世纪60年代中期以来，通过掺入纤维提高其性能是混凝土热点研究方向之一，采用的纤维大多为人工纤维或矿物纤维[2-4]，但这两种纤维不具备绿色、环保、经济等特点，国内外开始研究用植物纤维代替人工纤维与矿物纤维掺入混凝土中.剑麻纤维属于众多植物纤维中的一种, 为常见的龙舌兰属植物, 它是多年生叶纤维作物, 也是当今世界用量最大, 范围最广的一种硬质纤维，在我国主要分布于雷州半岛与广西部分地区[5].剑麻纤维伸长率较小、强度较高，具有质地坚韧、耐腐蚀、耐酸碱等多种优点，另外，其独特的维管束中空结构，可更好地缓解应力集中[6].目前，对珊瑚混凝土的相关性能研究较少，本文通过对剑麻纤维增强珊瑚混凝土的力学性能、微观结构进行研究，为进一步研究剑麻纤维增强珊瑚混凝土的其他性能和应用提供参考.1.1 试验原材料及配合比水泥采用广西生产的海螺牌P·O 42.5 级水泥；砂采用普通天然河沙；拌合水为海水；粗骨料为级配良好的珊瑚礁，如图1所示，其1 h吸水率为17.8%，筒压强度为2.01 MPa；剑麻纤维是广西龙州强力麻业有限公司生产的剑麻成品,剪成15 mm左右的短纤维，如图2所示.配合比参照JGJ 51—2002《轻骨料混凝土技术规程》中松散体积法选取参数，珊瑚混凝土的设计强度等级为C30，剑麻纤维的掺入量为0，1.5，3.0，4.5，6.0kg/m3，试验配合比如表1 所示.1.2 试件制作与试验过程珊瑚混凝土采用强制式搅拌机搅拌，加料前将成团较大的剑麻纤维撕开，按石子、砂、剑麻纤维的加料顺序加料，先干拌3～5 min，再加1/2用水量湿拌1 min,最后加入水泥以及另外1/2用水量湿拌2 min.分析原因，一方面剑麻是一种丝状纤维，为了避免其加水后在混凝土中成团，确保其均匀性，将剑麻纤维放在加水前添加，如此在无水条件下，粗集料可以将成团的剑麻打散；另一方面，珊瑚骨料具有多孔、吸水率大的特点，但搅拌过程中，珊瑚骨料不能完全吸收预湿1 h的吸水量，在水泥加入之前先加入水，待珊瑚骨料有一定的吸水预湿后再加入水泥，既可以避免珊瑚混凝土在搅拌过程中出现分层离析现象，又能提高珊瑚混凝土的工作性能. 混凝土的力学性能试验参照GB/T50081—2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》进行.对28 d龄期试块分别进行立方体抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度及微观结构的研究.剑麻纤维增强珊瑚混凝土的立方体抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度见表2.2.1 立方体抗压强度珊瑚混凝土与普通混凝土的抗压强度增幅随剑麻纤维掺量的变化如图3所示.从图3可以看出，珊瑚混凝土的抗压强度随着剑麻掺量的增加呈现先升高后降低的趋势，但幅度较小，当纤维掺量为4.5 kg/m3时，其抗压强度达到最大值，增幅为1.9%，随着纤维掺量的继续增加，其抗压强度呈下降趋势.对剑麻纤维影响混凝土强度机理进行初步分析.剑麻纤维对混凝土的影响主要有两方面:一方面可以有效抑制细微裂缝发展，提高混凝土强度；另一方面会增加试块中的孔隙，形成混凝土破坏的薄弱环节[8].当剑麻纤维掺量为0～4.5 kg/m3时，增强因素大于损强因素，珊瑚混凝土抗压强度有所增加.当剑麻纤维掺量继续增加，损强因素大于增强因素，过多的剑麻纤维在一定量的混凝土中不能充分分散，混凝土的工作性下降，成团或者打结的剑麻纤维会形成混凝土的薄弱界面，内部孔隙与缺陷增多，对抗压强度的进一步提高不利.剑麻纤维的掺入对普通混凝土立方体抗压强度的增强效果比较明显.分析原因，文献[9]研究表明，珊瑚混凝土所配强度较高时(大约25 MPa以上)会出现骨料破坏，本试验珊瑚混凝土的设计强度等级为C30，由于珊瑚骨料自身强度低、表面粗糙，珊瑚-砂浆界面黏结好，因此，其破坏形式不同于普通混凝土，而是如图4 所示的贯穿珊瑚的直裂式破坏，纤维在混凝土中增强的是水泥砂浆的强度，骨料强度并未改变，所以通过掺入剑麻纤维提高珊瑚混凝土的抗压强度效果并不明显；而普通混凝土的粗骨料强度较高，在荷载作用下，裂纹往往首先产生于较薄弱的砂浆和砂浆-骨料结合面，通过掺入剑麻纤维提高了砂浆强度，进一步提高了普通混凝土的抗压强度.2.2 抗折强度珊瑚混凝土与普通混凝土的抗折强度增幅随剑麻纤维掺量的变化如图5所示.从图5可以看出，纤维掺量为1.5 kg/m3时，普通混凝土与珊瑚混凝土的抗折强度均高于未掺入纤维试块的抗折强度，增幅分别为15%和19.5%.纤维掺量为3kg/m3时，普通混凝土抗折强度增幅变化很小，为15.6%，而珊瑚混凝土的抗折强度增幅继续增大，达到48.5%.纤维掺量为4.5 kg/m3时，普通混凝土与珊瑚混凝土的抗折强度增幅均有所下降，分别为14.5%和43.4%.当剑麻纤维掺量为6kg/m3时，两者的抗折强度下降趋势明显.一定范围内掺入剑麻纤维有利于提高两者的抗折强度，这是因为合适掺量的剑麻纤维延缓受折试块内原有细微裂缝的扩展并抑制新裂缝的生成，起到阻裂作用.剑麻纤维掺量为1.5～3.0 kg/m3的普通混凝土抗折强度达到最大值，而珊瑚混凝土抗折强度则在剑麻纤维掺量为3.0～4.5 kg/m3时达到最大值.这是因为建筑材料珊瑚骨料不同于碎石粗骨料，其特殊形状要求更多水泥石包裹珊瑚骨料以便得到较好的施工性能[10].剑麻纤维达到相同分布密度时，珊瑚混凝土的水泥砂浆比例较大，分散在其中的剑麻纤维也相应增多.正因为珊瑚混凝土可以与更多的纤维协同受力，所以剑麻纤维对珊瑚混凝土抗折强度的影响更为显著.2.3 劈裂抗拉强度由表2可知，当掺入3.0，4.5 kg/m3剑麻纤维时, 珊瑚混凝土的劈裂抗拉强度比素珊瑚混凝土分别提高16%和16.9%, 这说明当掺入3.0～4.5 kg/m3剑麻纤维时，珊瑚混凝土的劈裂抗拉强度达到最大值.珊瑚混凝土的压折比与压拉比随着剑麻掺量增加的变化趋势相似，均呈现出先减小后增加的趋势，在剑麻纤维掺量为3.0～4.5 kg/m3时两者达到最小值.由此可见，掺量为3.0～4.5 kg/m3的剑麻纤维可以有效改善珊瑚混凝土的抗变形性能.未掺加剑麻纤维的珊瑚混凝土的初裂状态和极限状态几乎是同时发生的，试件一开裂即断，如图6所示.掺入一定量的剑麻纤维的试件在发生初裂后，试件还能继续承受一定的荷载才达到极限状态，在试件达到极限荷载破坏时，可以看到试件上存在明显的裂缝、剑麻纤维横跨裂缝两侧，试件裂而不断，破坏类型具有一定的延性，如图7所示.针对剑麻纤维增强珊瑚混凝土微观结构的特点，采用扫描电镜重点观察了剑麻纤维增强珊瑚混凝土中珊瑚骨料-浆体、剑麻纤维-浆体两类界面过渡区形貌与微观结构特征.3.1 珊瑚骨料-浆体界面过渡区利用SEM观察剑麻纤维增强珊瑚混凝土中的珊瑚骨料-浆体界面过渡区，见图8与图9，左边部分为珊瑚骨料，右边为水泥浆体.通过观察图8与图9均可观察到清晰的珊瑚骨料-水泥浆体界面过渡区.从图8放大950倍的电镜照片中，可以清楚地看到珊瑚骨料内部多孔的微观结构，正是这种多孔结构使得珊瑚骨料表面粗糙、吸水率较大；珊瑚骨料不仅内部多孔，其表面也呈现出高低起伏状不平整的表面，在珊瑚混凝土硬化之前，水泥浆体会进入珊瑚骨料表面地势较低的部分，填补这些空洞，以至于强化了珊瑚骨料与水泥浆体的界面啮合作用，使得珊瑚骨料-水泥浆体的界面黏结力较普通骨料-水泥浆体的界面黏结力大.从图9放大5 000倍的电镜照片中，在骨料-浆体处很难发现结晶完好的六方板状 Ca(OH)2 晶体存在.因为珊瑚骨料由于其多孔结构具有吸水和供水作用——吸水作用使珊瑚骨料附近处于局部低水灰比的状态,不利于Ca(OH)2 晶体的发育，减少珊瑚混凝土的薄弱部分；供水作用使珊瑚骨料附近的水泥在后期能充分水化，进一步增加了珊瑚骨料表面附近水泥石的密实度.3.2 珊瑚骨料-浆体界面过渡区利用 SEM 观察了剑麻纤维增强珊瑚混凝土的纤维-浆体界面过渡区，如图10所示. 观察图10可以发现，剑麻纤维-浆体界面区中剑麻纤维与硬化水泥浆体之间的间隙很小，结合比较紧密.分析原因，剑麻纤维具有亲水性与吸湿性[11]，因此纤维-浆体界面区具有较浆体小的水灰比，Ca(OH)2 晶体在生长过程中，将受到限制，不易于在纤维表面定向排列，有利于C—S—H凝胶与纤维表面的接触，提高其黏结力.通过对剑麻纤维增强珊瑚混凝土力学性能进行测试发现，随着剑麻纤维掺量的增加，其立方体抗压强度、抗折强度及劈裂抗拉强度的变化趋势大相径庭，均呈现出先增大后减小的趋势.强度等级为C30的珊瑚混凝土破坏形态表现为骨料破坏.剑麻纤维的掺入对珊瑚混凝土立方体抗压强度影响很小，但可以显著改善其抗折强度与劈裂抗拉强度，使其破坏类型具有一定的延性，最佳掺量为3.0～4.5 kg/m3.通过对剑麻纤维增强珊瑚混凝土微观结构分析可知，其骨料-浆体界面过渡区与纤维-浆体界面过渡区的黏结情况良好，使剑麻纤维增强珊瑚混凝土成为一种整体性能优良的复合材料.E-mail：****************【相关文献】[1] 王磊，赵艳林，吕海波.珊瑚骨料混凝土的基础性能及研究应用前景[J].混凝土，2012(2):99-113.[2] 刘博.高性能纤维混凝土力学性能试验研究[D].西安：长安大学，2012.[3] 袁健松，庞育阳，尤培波.低掺量钢纤维混凝土静压弹性模量影响因素[J].人民黄河，2013,35(8):134-136.[4] 姜袁，郝景文，戚永乐.钢纤维混凝土应变速率敏感性及本构模型研究[J].新型建筑材料，2010(2)：5-8.[5] 高洪. 剑麻的性能及应用[J].山东纺织科技，2010(3):44-45.[6] 贾哲,姜波,程光旭，等.纤维增强水泥基复合材料研究进展[J].混凝土，2007(8):65-68.[7] 包惠明,覃峰，余文成，等.剑麻纤维混凝土力学性能试验研究[J].人民长江,2008,39(13)：88-91.[8] 包惠明，孟汉卿.剑麻纤维混凝土力学性能试验研究[J].混凝土，2011(3):63-66.[9] 韩超.海水拌养珊瑚混凝土基本力学性能试验研究[D].南宁：广西大学，2011.[10] 邵永健.轻骨料混凝土材料的强度指标及其统计参数[J].工业建筑,2007，37(8)：82-85.[11] 梁小波,杨桂成,曾汉民.剑麻纤维增强复合材料的研究进展[J].材料导报，2005，19(2)：63-66.。
新型剑麻纤维增强复合材料的制备与性能研究随着科技的不断发展，新型材料的研究与应用成为了各行各业的热门话题。
本文将聚焦于新型剑麻纤维增强复合材料的制备与性能研究，并探讨其在材料工程领域的潜在应用前景。
首先，我们需要了解剑麻纤维在复合材料中的优势。
剑麻纤维具有质轻、高强度、良好的耐热性和耐化学性等特点。
这些特性使得剑麻纤维成为了一种理想的增强材料，可用于提高复合材料的强度和韧性。
接下来，让我们来看一下制备新型剑麻纤维增强复合材料的方法。
目前，制备这种复合材料的方法主要有两种：注射法和层压法。
注射法可以实现复合材料的形状自由设计，从而满足不同工业领域的需求。
而层压法则可以改善复合材料的界面结合强度，提高材料的综合性能。
除了制备方法以外，我们还需要探讨剑麻纤维增强复合材料的性能研究。
通过对这种复合材料的性能进行研究，可以评估其在实际应用中的可行性。
我们可以从强度、韧性、耐热性、耐化学性等方面进行评估，并与传统材料进行对比。
通过对比，可以得出新型剑麻纤维增强复合材料的优势和不足，为进一步提高其性能提供指导。
随着技术的进步，新型剑麻纤维增强复合材料在各个领域的应用前景也越来越广阔。
在航空航天领域，由于其轻量化、高强度的特点，这种复合材料可以用于制造飞机和宇航器的结构部件，进一步提高飞行器的性能。
在汽车工业中，新型剑麻纤维增强复合材料可以用于制造汽车外壳，增加汽车的安全性和燃油经济性。
在建筑领域，这种复合材料可以用于制造高层建筑的外墙材料，提高建筑的抗风压能力和耐久性。
然而，虽然新型剑麻纤维增强复合材料具有巨大的潜力，但仍然存在一些挑战需要克服。
首先，制备过程中的成本较高，需要进一步优化工艺流程，降低生产成本。
其次，材料的稳定性和寿命需要进一步研究，以保证在实际应用中能够长时间稳定地发挥作用。
此外，需要加强其环境友好性研究，以减少对环境的负面影响。
综上所述，新型剑麻纤维增强复合材料的制备与性能研究具有重要意义。
剑麻纤维增强自密实轻骨料混凝土力学性能的研究董健苗;聂浩;燕元晶;王亚东;杜亚聪【摘要】在C40自密实轻骨料混凝土中掺加剑麻纤维,用于提高自密实轻骨料混凝土的劈裂抗拉强度及抗裂性.研究了剑麻纤维的长度及掺量对自密实轻骨料混凝土抗压、劈裂抗拉强度的影响.结果表明,剑麻纤维对提高自密实轻骨料混凝土抗压强度的贡献不大,甚至降低7d抗压强度,但对劈裂抗拉强度有大幅提高作用.剑麻纤维长度为10mm、掺量为3 kg/m3时,自密实轻骨料混凝土的28 d劈裂抗拉强度较基准混凝土提高54.2％.【期刊名称】《新型建筑材料》【年(卷),期】2016(043)008【总页数】3页(P89-91)【关键词】自密实轻骨料混凝土;剑麻纤维;长度;掺量;力学性能【作者】董健苗;聂浩;燕元晶;王亚东;杜亚聪【作者单位】广西科技大学,广西柳州545006;广西科技大学,广西柳州545006;广西科技大学,广西柳州545006;广西科技大学,广西柳州545006;广西科技大学,广西柳州545006【正文语种】中文【中图分类】TU528.2自密实轻骨料混凝（SCLC）是在普通自密实混凝土技术基础上，用轻骨料代替普通骨料配制的一种表观密度小于1950 kg/m3的新型高性能混凝土[1-2]。
自密实轻骨料混凝土解决了普通混凝土的自重大和施工时需要振捣等问题，但并没有解决混凝土韧性和抗裂性差等缺点[3]。
目前，国内外主要选用钢纤维和合成纤维（聚丙烯、尼龙等）增强混凝土，选用植物纤维增强自密实轻骨料混凝土相关研究较少。
剑麻纤维的微观结构复杂，连续长度长，具有较小的密度、较高的拉伸强度及较好的物理特性和加工工艺性，且来源广、价格低、可再生，是代替合成纤维的理想材料之一[4]。
本文参考GB/T 50081—2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》和JGJ/T 283—2012《自密实混凝土应用技术规程》，研究不同掺量和长度的剑麻纤维对自密实轻骨料混凝土抗压和劈裂抗拉强度的影响。
TECHNICAL INNOVATION目前，纤维增强复材（FRP）约束混凝土柱在基础工程、海上建筑、道路工程和桥梁工程等领域都进行了一系列的应用[1]。
Mirmiran 等[2]于1996年最先提出了FRP管约束钢筋混凝土的概念，其实施路径为首先制作FRP管，其次浇筑混凝土于FRP管内从而制作成FRP管约束混凝土柱[3]。
JFRP管可以作为约束再生混凝土试件的模板，在施工过程中大大提高效率[4]，FRP管约束混凝土芯可显著增强其在三向受力状态下的力学性能[5]。
Davol 等[6]提出了一种新的设想，即将FRP管约束混凝土作为一种弯曲构件应用于土木工程，当FRP管约束的混凝土柱受力弯曲时，外侧FRP管的局部因承受荷载会受到屈曲破坏，为防止这一缺陷，混凝土柱芯在内部对外侧的FRP管进行支撑[7]。
除此之外，在受力状态下，环向荷载作用FRP管约束混凝土柱的过程中会产生环向破坏而导致混凝土柱失效，内部混凝土产生脆性破坏，这一破坏形式的缺陷阻碍了它的进一步发展[8]。
在实际工程中，混凝土承受荷载发生破坏时难以察觉，总是突然发生，这就使得建筑工程的安全性大大降低[9]。
大量的试验得出结论：掺入适量的纤维能够增强混凝土的韧性[10]。
目前国内外的研究热点是研究FRP增强天然纤维混凝土柱的力学性能，本试验探究在JFRP管约束混凝土柱并且在混凝土中掺加剑麻纤维共同作用下的力学性能的规律，从而增强JFRP－剑麻纤维混凝土柱体系的抗压强度、抗折强度和延性。
本试验采用黄麻纤维布制成的JFRP管与AF，通过对JFRP层数与AF掺量的组合设计，研JFRP约束剑麻纤维混凝土力学性能研究何 翔 姜景山 朱兆悦 沈 浪 乔月来 陆欣源 周海玥南京工程学院建筑工程学院，江苏 南京 211167摘要：纤维增强复材（FRP）作为一种混凝土加固约束材料，具有质量轻、强度高、耐久性好等优点，可以有效提高混凝土柱的力学强度并且在土木工程中得到了一定的应用。
Value Engineering0引言由于使用再生骨料，我们可以将废旧的建筑材料加以利用[1]，并且可以避免对自然资源的浪费。
这对我们来说非常重要，因为它既可以提高我们的建筑质量，又可以降低我们的成本。
然而，由于再生骨料的制造方法，它的表层会出现微裂纹，并且RAC 结构中会出现两个界面，一个是天然骨料，另一个是旧砂浆，这两个界面都是相互连接的。
由于RAC 的基础材料的力学特征明显低于自然材料，因此，重新配制的再生材料已经成为了许多工程项目的首选材料，如公共汽车底盘、地面铺装、绿化带以及街头小品等。
1910年，美籍科学家H.F.Porter [2]首先尝试探索添加植物纤维的新式建筑材料，而1988年，国内也开始尝试探索，以此来改善传统的建筑材料结构[3-5]，同时也开始探索添加绿色环保材料，如麦秸、玉米杆、稻草、棉秆，以及它们的工程性能。
PVA 纤维作为一种先进的化工产品，能够极大地提升它在水泥中的黏着力，从而实现更高的抗压和抗拉能力。
随着技术的发展，再生混凝土的力学性能研究已经取得了长足的进步，但是由于对其构件或结构的研究仍然有待加强，这就阻碍了再生混凝土的普及和应用。
因此，本文针对再生粗骨料混凝土，设计了3根配筋及构造相同，但具有不同骨料、不同纤维的混凝土梁，并对其进行了四点弯性能试验，以期获得更加准确的结果，为再生混凝土的应用提供参考[3-5]。
1试验材料1.1剑麻纤维经过实验证明，剑麻纤维的特点非常明显：它的弹性极佳，结构紧密，抗压能力极佳，抗腐蚀能力极佳，而且能够迅速吸收和排出水分，因此，它被认定为一种优秀的环境友好型材料。
根据表1，我们使用了12mm 的剑麻纤维。
1.2PVA 纤维PVA 纤维，又名PVAL 纤维，是一种经过尖端科学工艺制备的新型高分子材料。
它的特点是抗拉、抗压、抗化学稳定，并能够在各种工程中得到广泛应用。
此外，它还能够良好地粘结在水泥、塑料上，并保证其安全使用。
在实验过程中，我们使用了一种PVA ，它的尺寸为12mm ，直径为31μm 。
剑麻纤维加筋水泥土力学性能试验
王凤池;王昱宁;张晨阳;孙畅;许罡
【期刊名称】《沈阳建筑大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2024(40)2
【摘要】目的研究纤维掺量、纤维长度及养护龄期对剑麻纤维加筋水泥土无侧限抗压强度及巴西劈裂抗拉强度的影响规律。
方法设置纤维掺量为0~0.8%,加筋长度为7~19 mm,养护龄期为7 d、28 d及90 d,对不同影响因素下剑麻纤维加筋水泥土进行无侧限抗压强度试验及巴西劈裂试验。
结果剑麻纤维的掺入提升了水泥土的无侧限抗压强度及巴西劈裂抗拉强度,随着纤维掺量及加筋长度的增加呈现出先增大后减小的规律;当加筋长度为11 mm、纤维掺量为0.4%时,加筋效果最显著,无侧限抗压强度提高幅度达30.2%;剑麻纤维加筋水泥土的抗拉强度、拉压比与纤维掺量呈线性关系。
结论剑麻纤维的掺入改善了水泥土的脆性,提高了水泥土的破坏韧性;采用幂函数对试验数据进行拟合,得到了养护龄期与纤维掺量共同作用下剑麻纤维加筋水泥土无侧限抗压强度的预测模型,可以为实际工程提供参考。
【总页数】9页(P313-321)
【作者】王凤池;王昱宁;张晨阳;孙畅;许罡
【作者单位】沈阳建筑大学交通与测绘工程学院;沈阳建筑大学土木工程学院;中冶沈勘工程技术有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TU411.3
【相关文献】
1.随机分布剑麻纤维加筋土力学性能试验研究
2.纤维加筋水泥土力学性能研究
3.棕榈纤维加筋粉质黏土力学性能试验研究
4.不同种类纤维加筋土力学性能试验研究
5.聚丙烯纤维加筋水泥土力学强度和耐久性试验研究
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第３７卷第１期２０２２年２月安㊀徽㊀工㊀程㊀大㊀学㊀学㊀报J o u r n a l o fA n h u i P o l y t e c h n i cU n i v e r s i t y V o l ．３７．N o ．１F e b ．,２０２２文章编号:１６７２Ｇ２４７７(２０２２)０１Ｇ００４６Ｇ０６收稿日期:２０２１Ｇ０１Ｇ１０㊀作者简介:俞亚楠(１９９５Ｇ),男,安徽淮南人,硕士研究生.通信作者:卢小雨(１９７８Ｇ),男,江苏滨海人,副教授,博士.剑麻纤维混凝土力学性能试验研究俞亚楠１,卢小雨１,２∗(１．安徽理工大学土木建筑学院,安徽淮南㊀２３２００１;２．安徽理工大学力学与光电物理学院,安徽淮南㊀２３２００１)摘要:作为一种可替换人工纤维和矿物纤维的绿色改良材料,剑麻纤维具有无污染㊁便于取材及性能良好等特性.为更加全面地了解剑麻纤维混凝土(S i s a l F i b e rC o n c r e t e ,S F C )的性能,本文进行不同体积掺量S F C 抗压强度㊁劈裂抗拉强度及抗折强度性能试验,分析得出剑麻纤维的最佳掺量,同时探究最佳掺量范围内S F C 的抗冲击性能.结果表明:剑麻纤维有利于增强混凝土劈裂抗拉强度和抗折强度,并且当剑麻纤维掺量为０ ４５％时,增幅最大,分别为１９ ０８％和１４ ６７％,其抗压强度也相应提升到２ ５３％;与素混凝土相比,S F C 抗冲击性能有一定增强,当在最佳含量范围内,其抗冲击能量差最大可达到素混凝土的８ ５倍.关㊀键㊀词:混凝土;剑麻纤维;力学性能;抗冲击;最佳掺量中图分类号:T U ５２８．５７２㊀㊀㊀㊀文献标志码:A 随着混凝土材料的广泛应用,其对环境的影响越来越受到人们的重视,如何研制高性能㊁环保的绿色混凝土,是现在研究的一个主要课题.而天然植物纤维正好可以满足这一需求[１Ｇ３],其来源丰富,物美价廉,可以循环利用.因剑麻纤维具有拉伸效果好㊁抗酸碱腐蚀以及满足循环经济等要求[４],在分析剑麻纤维混凝土(S i s a lF i b e rC o n c r e t e ,S F C )的力学性能中具有可操作性;董健苗等[５]将一定掺量的剑麻纤维和聚丙烯纤维加入到C ４０自密实轻骨料混凝土中,由抗冻融循环试验及抗压强度线性回归模型,探索纤维质量损失的变化规律;王雪等[６]发现一定掺量剑麻纤维可增强混凝土的抗压强度,其中掺量为２k g /m ３时其抗压强度达到最佳;包惠明等[７]发现剑麻纤维在最佳掺量范围内,混凝土工作性㊁劈裂抗拉强度㊁抗折强度㊁抗干缩和抗冲击等性能处于最优水准;刘存鹏[８]对不同龄期剑麻纤维增强珊瑚混凝土试件的强度进行回归分析,由相对抗压强度和龄期的关联得出其抗压强度的变化趋势;赵洪等[９]发现随着剑麻纤维掺量的递增,活性粉末混凝土的跨中位移㊁开口位移㊁断裂能和延性指数均显著提高.相比以上研究,本文以剑麻纤维体积掺量为变量,进行抗压㊁劈裂抗拉以及抗折试验,来确定剑麻纤维的最佳掺量范围.在此基础之上进行S F C 抗冲击试验,探究剑麻纤维掺量与混凝土抗冲击性能之间的关系,为S F C 的大规模应用提供理论支撑和参考准则.１㊀试验准备１．１㊀原材料因考虑到水泥用量及其成本,本试验选用淮南市八公山牌普通硅酸盐水泥,水泥等级为P ．O ４２．５;粗骨料为５~２０mm 连续级配碎石,按C ３０混凝土等级进行配比;细骨料为淮河中砂;选用广西龙州强力麻业有限公司生产的剑麻成品,用剪刀剪成１０~１５mm 的短剑麻后,用浓度为１％的N a O H 溶液浸泡３０m i n,清洗干净,自然晾干,剑麻纤维特性参数如表１所示.剑麻纤维外观如图１所示.表１㊀剑麻纤维的性能指标密度/(g /c m ３)纤维直径/mm 抗拉强度/M P a 弹性模量/G P a 断裂延伸率/％吸水率/％１．４７０．４４７０２５５６５１．２㊀试验方案为更好分析S F C 的力学特性,本次试验在参考国内外相关文献的研究结果下,将剑麻纤维分别以不同掺量加入C ３０普通混凝土中进行相关试验.试验主要分成两部分:①将剑麻纤维以０％㊁０ １５％㊁０ ３％㊁０ ４５％㊁０ ６％的体积掺量加入到混凝土中,进行抗压性能㊁劈裂抗拉性能以及抗折性能相关试验,共计５组,一共４５个试块;②制作同等掺量的抗冲击试块,进行落锤冲击试验,共计５组,有３０个试块.图１㊀剑麻纤维外观１．３㊀试验配合比及试验方法基于一系列室内配比试验,设计配合比如表２所示,其中S F C 代表剑麻纤维混凝土.(单位:k g /m ３)表２㊀剑麻纤维混凝土配合比编号水泥砂子石子水S F C４３８．７７６７１．７１１４２．６２１５根据混凝土类型和其力学试验要求,选择抗拉压试件大小为１００mmˑ１００mmˑ１００mm ,抗折试件为１００mmˑ１００mmˑ４００mm ,落锤冲击试件模具直径为１５２mm ㊁厚度为６３ ５mm ,并带有底膜;混凝土试块制作过程为:按比例配置材料ң搅拌机搅拌均匀ң将均匀的混合料倒入模具中ң振动去泡ң养护２４h 拆模ң标准养护２８d ;养护后开展性能试验测试.２㊀试验结果及分析２．１㊀静态力学强度试验结果各组S F C 抗压强度㊁劈裂抗拉强度及抗折强度结果如表３所示.素混凝土(P C )抗压破坏形态以及S F C 抗压破坏形态分别如图２㊁３所示.表３㊀各组S F C 参数纤维掺量/％抗压强度/M P a 劈裂抗拉强度/M P a 抗折强度/M P a ０３５．６３．０４４．０９０．１５３５．８３．４０４．４１０．３３６．３３．５４４．５６０．４５３６．５３．６２４．６９０．６３６．４３．５７４．６１图２㊀P C 抗压破坏形态图３㊀S F C 抗压破坏形态７４ 第１期俞亚楠,等:剑麻纤维混凝土力学性能试验研究(１)S F C 抗压强度试验结果分析.结合图２㊁３可知,P C 在加载过程中,其表面开始会出现剥皮,并出现一些竖向裂缝,随后这些裂缝将逐渐扩展,并在外加荷载达到最大时,试件会毫无征兆地崩裂;而掺入剑麻纤维后受压破坏形态明显改善,试件达到极限抗压强度后出现细小裂缝但没有贯穿,更不会发生突然地破坏,仍具有一定的抗压能力.S F C 抗压强度折线图如图４所示.由表３和图４可知,S F C 抗压强度与其掺量整体上保持先增后减的趋势,同时与P C 相比,当剑麻纤维掺量为０ ４５％时,其抗压强度为最大值,增幅达到２ ５３％,而后随掺量提高,其抗压强度出现小幅降低.S F C 抗压强度应力Ｇ应变曲线图如图５所示.由图５可知,当S F C 受外荷载作用时,刚开始一小段应力应变曲线接近于直线,此时应为弹性阶段;而后曲线由直线变为上凸的曲线,呈现出了非线性特征,此时试件内部的裂纹开始扩展,纤维开始发挥作用,有效抑制了裂纹的扩展;随着荷载不断增加,当应力临近峰值时,此时混凝土内部的纤维作用效果更加突出,延缓了基体间裂纹的扩展,有效提高了峰值点的应变;而超过峰值应力时,依旧残存部分应力,这是因为经过峰值应力后,纤维的衔接作用使之对混凝土的约束增强,提高了混凝土的延性.图４㊀S F C 抗压强度折线图图５㊀S F C 抗压强度应力Ｇ应变曲线图由以上试验结果可知,通过加入一定掺量的纤维,可以抑制混凝土压缩时产生的横向变形,延缓混凝土破坏过程,在一定程度上提高混凝土的压缩性;而当纤维含量超过最佳掺量时,其界面薄弱部分明显增多,则混凝土受到荷载作用后,因纤维与混凝土中的粘接力减弱,从而削弱了其对混凝土基材的强化效果.(２)S F C 劈裂抗拉强度试验结果分析.P C 劈裂抗拉破坏形态如图６所示,S F C 劈裂抗拉破坏形态如图７所示.结合图６㊁７可知,当达到极限承载力时,素混凝土试件会立刻劈成两半,并生成一条深裂缝段;而掺有剑麻纤维的混凝土试件中,表面会形成一条弯曲的主裂缝,裂缝宽度较细,周围会有一些很小的裂缝,并且破坏后试件仍较为完整.图６㊀P C 劈裂抗拉破坏形态图７㊀S F C 劈裂抗拉破坏形态S F C 劈裂抗拉强度折线图如图８所示.由表３和图８可知,当剑麻纤维掺量不断增加,混凝土劈裂抗拉强度也表现出先升高后下降的变化规律,同时当其掺量为０ ４５％时,混凝土劈裂抗拉强度增幅最大,达到１９ ０８％,而当剑麻纤维掺量超过０ ４５％时,混凝土劈裂抗拉强度出现下降趋势.由试验结果可以看出,在纤维到达最佳掺量前,纤维掺量与混凝土劈裂抗拉强度整体上满足正相关规 ８４ 安㊀徽㊀工㊀程㊀大㊀学㊀学㊀报第３７卷律,这是因为混凝土中分布的纤维可承担一部分拉荷载,可延缓裂缝扩展速度,同时裂缝间隙也存在一部分残余应力;而随着荷载不断增加,逐渐扩展的裂缝使间隙处的残余应力逐渐减少,但由于纤维具有变形的特性,其在折断或被拔出之前,可以继续承受横截面的荷载作用,可增强混凝土的抗拉强度;而当纤维掺量超过最佳掺量时,很难让纤维在混凝土中均匀分布,纤维和混凝土基体的微裂缝数量增加,容易产生应力集中等现象,减弱了纤维的强化效果;但由于纤维增强混凝土的拉伸作用仍大于其弱化作用,其劈裂抗拉强度仍高于素混凝土.图８㊀S F C 劈裂抗拉强度折线图(３)S F C 抗折强度试验结果分析.P C 抗折破坏形态如图９所示,S F C 抗折破坏形态如图１０所示.结合图９㊁１０可知,当受到外荷载作用下,素混凝土试件的抗折强度较低,破坏过程较短,试件迅速裂成两半,同时在加载区域边缘底部位置出现一系列纵向小裂纹,然后迅速发展为宽裂纹,破坏特征比较明显;而掺入剑麻纤维的混凝土试件,在加载过程中,边缘底部会生成一条很细的纵向裂缝,然后裂缝沿倾斜方向随机发展,最后上下开裂,直至试件破坏;但与P C 相比,其裂缝明显较细,无断裂,并且在加载过程中未听到试件开裂的响声,可见纤维对混凝土抗折强度起到了明显的增韧作用.图９㊀P C 抗折破坏形态图１０㊀S F C 抗折破坏形态S F C 抗折强度折线图如图１１所示.由表３和图１１可知,S F C 抗折强度整体上与其掺量呈现出先增后减的趋势,同时当剑麻纤维掺量为０ ４５％时,与P C 相比,其抗折强度提升幅度最优,为１４ ６７％.S F C 抗折强度荷载Ｇ位移曲线图如图１２所示.由图１２可知,S F C 荷载Ｇ位移曲线整体上满足先上升后下降的变化规律,刚开始荷载增速很快,但随着位移不断增加,增速逐渐减缓,当荷载达到峰值荷载时,曲线斜率接近于零,接着荷载随位移增加反而逐渐减少,但仍有部分荷载;在其掺量达到最佳时,峰值荷载同时达到最大,为１２ ２６k N .与混凝土抗压强度㊁劈裂抗拉强度类似,在进行混凝土抗折强度试验中,由于混凝土基体内部本身存在着微裂缝,一方面,加入纤维可减少微裂缝的数量,缩减裂缝宽度,并降低端部应力集中的现象;另一方面,试验中纤维阻止了微裂缝的扩展,当混凝土断裂时,截面两侧的纤维起到拉伸作用,可有效缩减断面之间的距离,避免进一步破坏混凝土试件.２．２㊀S F C 抗冲击试验结果材料的抗冲击性能为其受到一次或多次迅速冲击荷载下,抵抗损伤破坏的能力;本试验选用简易落锤９４ 第１期俞亚楠,等:剑麻纤维混凝土力学性能试验研究装置,让质量为４ ５４k g 的铁锤从高度为４５７mm 处,经中轴线处自由下落,向下不停地冲击,混凝土表面生成第１条清晰可见的裂纹时,定为初裂抗冲击性能,P C 和S F C 的初裂形态如图１３㊁１４所示.另外,考虑到耐冲击次数和抗冲击能量相差幅度不大,则可用抗冲击能量差来表征纤维掺量与混凝土抗冲击性能的关系,更易直观得出剑麻纤维可提升混凝土的抗冲击性能,相关试验结果如表４所示.由表４可知,混凝土抗冲击能量差与剑麻纤维掺量呈现正相关的变化规律,同时当纤维掺量从０ １５％增加到０ ６％时,其抗冲击能量差是素混凝土的２ ２~８ ５倍;其主要原因是剑麻纤维掺入混凝土中,分担了一部分混凝土自身承受的外加荷载,同时吸收了冲击过程中产生的能量,相应改善了混凝土本身受到的损伤破坏,进一步提升了混凝土的抗冲击性能.图１１㊀S F C 抗折强度折线图图１２㊀S F C 抗折强度荷载Ｇ位移曲线图图１３㊀P C 初裂形态图１４㊀S F C 初裂形态表４㊀各组S F C 抗冲击性能试验结果纤维掺量/％初裂平均次数破坏平均次数初裂抗冲击能量/(N m )破坏抗冲击能量/(N m )抗冲击能量差/(N m )０６７７１１３６３．６９１４４５．１１８１．４２０．１５８３９２１６８９．３５１８７２．５３１８３．１８０．３１０９１２９２２１８．５４２６２５．６１４０７．０７０．４５１４２１７６２８９１．２１３５８２．２３６９２．０２０．６１３３１５７２７０７．０３３１９５．５１４８８．４８３㊀结论向混凝土中掺入一定含量的剑麻纤维可大幅度提升其劈裂抗拉强度和抗折强度,同时当剑麻纤维含量为０ ４５％时,提高效果达到最佳,相应增加了１９ ０８％和１４ ６７％;在落锤冲击性能试验中,与P C 相比,掺入剑麻纤维有利于提升混凝土的抗冲击性能,同时当剑麻纤维处于最佳含量范围内时,其抗冲击能量差最大可达到素混凝土的８ ５倍;当适量剑麻纤维掺入混凝土中,可削弱基体内部微裂纹的生成,缓解裂缝尖端的应力集中现象,同时承受横截面的外荷载作用,起到一定增强增韧作用,明显提升混凝土的劈裂抗拉性能㊁抗折性能及抗冲击性能等.０５ 安㊀徽㊀工㊀程㊀大㊀学㊀学㊀报第３７卷参考文献:[１]㊀杨世玉,赵人达,曾宪帅,等．用自然纤维增强地聚物材料:综述[J ]．材料导报,２０２１,３５(７):７１０７Ｇ７１１３．[２]㊀白诗淇．植物纤维混凝土性能研究[J ]．中国新技术新产品,２０２０(２４):７３Ｇ７５．[３]㊀I V A N O V AI V E L I N A ,A S S I H J U L E S ,D O N T C H E V D I M I T A R．I n v e s t i ga t i o no f t h em e c h a n i c a lb e h a v i o ro fn a t u r a l v e g e t a b l e f i b e r s u s e d i nc o m p o s i t em a t e r i a l s f o r s t r u c t u r a l s t r e n g t h e n i n g [J ]．K e y e n g i n e e r i n g ma t e r i a l s ,２０２１,６２０５:１５Ｇ２１．[４]㊀郭俊杰,姜景山,张超,等．剑麻纤维混凝土力学性能研究进展[J ]．海峡科技与产业,２０２０(３):２６Ｇ２８．[５]㊀董健苗,庄佳桥,王亚东,等．纤维增强自密实轻骨料混凝土抗冻性能试验研究[J ]．广西科技大学学报,２０２１,３２(２):７Ｇ１２,２５．[６]㊀王雪,翟颠颠,郭远臣,等．剑麻纤维增强混凝土力学性能研究[J ]．硅酸盐通报,２０１７,３６(７):２４８８Ｇ２４９１．[７]㊀包惠明,覃峰,余文成,等．剑麻纤维水泥混凝土性能试验研究[J ]．人民长江,２００８(１３):８８Ｇ９０,１０４．[８]㊀刘存鹏．剑麻纤维珊瑚混凝土抗压龄期强度研究[J 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p r o p e r t i e s o f s i s a l f i b e r c o n c r e t e ,t h i s p a p e r c a r r i e d o u t c o m p r e s s i v e s t r e n g t h ,s p l i t t i n g t e n s i l e s t r e n g t ha n d f l e x u r a l s t r e n g t h t e s t s o f s i s a l f i b e r c o n c r e t ew i t hd i f f e r e n t v o l u m e d o s a g e ,a n a l y z e d t h eo p t i m a l d o s a g e o f s i s a l f i b e r ,a n d e x p l o r e d t h e i m p a c t r e s i s t a n c e o f s i s a l f i b e r c o n c r e t ew i t h i n t h e o p Ｇt i m a l d o s a g e r a n g e ．T h e r e s u l t s s h o wt h a t s i s a l f i b e r c a n e n h a n c e t h e s p l i t t i n g t e n s i l e s t r e n g t ha n d f l e x Ｇu r a l s t r e n g t ho f c o n c r e t e ,a n dw h e n s i s a l f i b e r c o n t e n t i s ０．４５％,t h e i n c r e a s e r a t e i s １９．０８％a n d １４．６７％,r e s p e c t i v e l y ,a n d t h e c o m p r e s s i v e s t r e n g t ho f s i s a l f i b e r i s a l s o i n c r e a s e d t o ２．５３％．C o m p a r e dw i t h p l a i n c o n c r e t e ,s i s a l f i b e r c o n c r e t eh a s a c e r t a i ne n h a n c e m e n t o f i m p a c t r e s i s t a n c e ．W i t h i n t h eo p t i m a l c o n t e n t r a n g e ,i t s i m p a c t r e s i s t a n c e e n e r g y d i f f e r e n c e i s u p t o ８．５t i m e s o f p l a i n c o n c r e t e ．K e y w o r d s :c o n c r e t e ;s i s a l f i b e r ;m e c h a n i c a l p r o p e r t i e s ;s h o c k ;t h eb e s t d o s a g e １５ 第１期俞亚楠,等:剑麻纤维混凝土力学性能试验研究。
剑麻纤维对水泥砂浆的力学性能的影响研究作者：司雪婷刘雪婷陈苗来源：《科学导报·学术》2020年第61期【摘要】为研究剑麻纤维掺入水泥砂浆后的力学性能，采用对比试验法进行试验，向水泥砂浆中掺入不同掺量、不同长度的剑麻纤维进行抗折强度、抗拉强度等性能试验研究，并于空白组进行对比发现掺入一定量的剑麻纤维可以提高水泥砂浆的力学性能。
【关键词】剑麻纤维水泥砂浆;抗折强度;抗拉强度;试验研究水泥及水泥基材料是建筑工程中应用最大、使用面较广的建筑材料之一，随着我国经济的不断发展，建筑市场前景发展较好，人们对住房要求越来越高，砂浆须具备防潮、不开裂等特点，因此墙体的开裂以及其对环境的影响越来越受人们的关注。
剑麻纤维是一种天然植物纤维，具有较好的物理力学性能，将其加入混凝土或砂浆中能够有效改善混凝土或砂浆的物理力学性能，与其他方式相比，掺入纤维增加水泥抗裂性具有施工方便、安全便利等特点被广泛关注。
试验试将质地坚韧的剑麻纤维加入到水泥砂浆中，研究分析剑麻纤维水泥砂浆抗折、抗压数据的变化规律，提出剑麻对水泥砂浆性能的影响機理，为“绿色建材”的研究提供参考。
1试验原材料让每组试验使用材料和所处试验条件相同，避免其他因素的干扰，可准确的分析出掺量、长度不同因素对水泥砂浆力学性能的影响，试验材料均符合水泥砂浆试验规程的要求：（1）水泥：试验采用西安冀东水泥“盾石”牌的P.O42.5普通硅酸盐水泥，适用规范GB 175-2007。
（2）水：采用饮用自来水，水中不得含有不溶性杂质。
（3）细集料：用厦门艾思欧标准砂有限公司生产的标准砂，符合规范GB 17671-1999，其技术指标如表1所示。
（4）剑麻纤维：采用广西剑麻集团生产的剑麻纤维，其性能如表2所示。
2试验配合比试验通过设置对照组分析各因素对水泥砂浆力学性能的影响，将水泥、标准砂和剑麻纤维同时放进搅拌锅里干拌，一段时间后加入水湿拌，避免了加水搅拌剑麻纤维在砂浆中成团分布不均匀，以确保其均匀性和试验结果的准确性。
剑麻纤维混凝土力学性能研究进展作者：郭俊杰姜景山张超徐凡杜远航徐立城戈泽淼周海玥黄鑫来源：《海峡科技与产业》2020年第03期摘要：剑麻纤维混凝土作为一种新型的纤维混凝土可以有效阻止混凝土裂缝的发展，它综合了混凝土的抗压性能和剑麻纤维的抗拉性能，可有效改善混凝土的力学性能。
文章简要阐述了剑麻纤维增强混凝土力学性能的作用机理，并从抗压强度、抗拉强度和坍落度3个方面总结了剑麻纤维混凝土力学性能研究的进展。
最后结合剑麻纤维混凝土的实际工程应用，提出对剑麻纤维混凝土的进一步研究方向。
关键词：剑麻纤维混凝土;力学性能;作用机理;强度;裂缝;工程应用中图分类号：S969.19 文献标识码：A混凝土是一种常用的建筑材料，具有抗压性能强、取材方便、造价便宜等优点，被广泛应用于建筑工程中。
然而混凝土同时也存在抗拉性能差、韧性低的劣势。
剑麻纤维作为天然植物纤维的一种，具有韧性高、抗拉抗腐蚀性好的优点。
将剑麻纤维经适当处理后掺入混凝土中，可以有效改善混凝土的力学性能，特别是对混凝土抗拉性能的提升效果显著，并且采用剑麻纤维替代传统的混凝土掺和料，可以解决剑麻纤维因用途范围小而经常被丢弃的问题，符合当今时代绿色环保、节约发展的理念。
掺入剑麻纤维也成为目前提升混凝土力学性能的一种有效、经济的新型混凝土加固方法。
1 剑麻纤维混凝土改善性能的作用机理混凝土由水泥、粗骨料、细骨料、水和外加剂等组成，在水泥硬化后，水泥浆将石子等粗骨料胶结在一起，形成混凝土抵抗压力的主要强度支撑。
而石子等粗骨料因颗粒粒径和体积较大，颗粒之间会产生很多空隙，因此采用砂等细骨料作为填充材料，提升混凝土的整体密度。
即便如此，混凝土内部仍然会存在许多大小不一的空隙与裂缝，在实际工作环境下，混凝土会因受力不均、应力集中等影响而使孔隙间所受压力增大，导致裂缝的产生与发展，最终致使整体结构的破坏。
剑麻纤维具有抗拉强度高、韧性强的优点[1]。
一方面，剑麻纤维的掺入可以填补部分空隙使混凝土结构更加紧密;另一方面，在混凝土裂缝产生时，剑麻纤维通过与混凝土内部基体的牢固粘结，对细微裂缝的产生与发展起到很好的限制和约束作用[2]63。
董健苗等[3]通过剑麻纤维自密实轻骨料混凝土梁裂缝宽度试验研究发现，不同的纤维长度与纤维掺量会使混凝土的力学性能有不同的改变。
当纤维长度为10 mm、掺量为3 kg/m3时，对混凝土的抗拉强度的提高较大，剑麻纤维的掺入有效提高了试验梁的开裂荷载，改善了裂缝形态，证明剑麻纤维掺入混凝土中可明显提升混凝土的力学性能。
此外，剑麻纤维的长度选择，纤维掺量等因素会直接影响到剑麻纤维与混凝土砂浆的粘结度，使混凝土的力学性能产生不同的变化。
長度过短、掺量过少的剑麻纤维并不会对混凝土内部产生紧密的效果;长度过长、掺量过多的剑麻纤维会让纤维失去弹性伸张和吸收能量的作用，反而使混凝土更容易发生脆性破坏[4]。
所以对剑麻纤维的长度及掺量做出合适的选择也是一个值得思考的问题。
2 剑麻纤维对混凝土力学性能的影响研究2.1 抗压性能混凝土的抗压强度是其力学性能中最基本，也是最重要的一项，所以剑麻纤维混凝土的抗压性能是研究其力学性能的重要内容。
包惠明和孟汉卿[2]在剑麻纤维混凝土力学性能实验中开展了剑麻纤维混凝土力学性能的研究，结果表明，剑麻纤维可以有效提高混凝土的早期强度，随着龄期的增长，强度增加幅度减缓，但总体上仍呈上升趋势。
董健苗[5]在单掺与混掺纤维增强自密实轻骨料混凝土力学性能试验研究中发现，纤维掺量在0～1 kg/m3范围内，纤维的掺入会使得自密实轻骨料混凝土机体结构发生变化，降低混凝土的抗压强度;纤维掺量在1～1.5 kg/m3范围内，纤维的掺入使纤维与混凝土内部的粘结性能增强，对混凝土受压时产生的横向变形有较好的约束效果，从而使混凝土抗压强度得到提高;纤维掺量继续增大，纤维间会发生团聚，而使混凝土强度降低。
包惠明[6]等通过剑麻纤维混凝土试验发现，随着剑麻纤维掺量的增加，剑麻纤维水泥混凝土抗压强度略有增加，当剑麻纤维掺量为3～4.5 kg/m3时，剑麻纤维水泥混凝土抗压强度达到最大;当剑麻纤维掺量大于4.5 kg/m3时，随着剑麻纤维掺量的增加，剑麻纤维水泥混凝土抗压强度还略有降低，造成剑麻纤维水泥混凝土抗压强度降低的主要原因是随着剑麻纤维掺量的增大，混凝土中含气量增加引起混凝土抗压强度降低。
综合以上分析，剑麻纤维对混凝土的抗压性能有所提高，但是性能提高有限，由于影响因素众多，且对于在不同水胶比的条件下，其抗压性能的试验研究较少涉及，需要对其进行更深入的研究。
2.2 抗拉性能混凝土抗拉性能弱是工程师们长久以来致力于解决的难题，剑麻纤维具有质地坚韧、富有弹力、拉力强等优点，剑麻纤维的掺入对于改善混凝土抗拉性能的具体效果还需要深入进行研究。
包惠明和孟汉卿[2]通过对比含有不同量的剑麻纤维的混凝土试块抗拉能力的试验中，研究发现剑麻纤维对混凝土的影响主要在于剑麻纤维可以有效抑制细微裂缝的发展。
戴文亭[7]等的剑麻纤维水泥加固土的路用性能实验中，通过对比相等剑麻纤维掺量的制件标准养护至7 d、18 d、90 d，对其劈裂抗拉性能进行对比，由此得出：加入剑麻纤维后，路面的早期强度升高，后期强度增长迅速，间接抗拉强度较高。
由此可见，剑麻纤维的掺入对于增强混凝土的抗拉性有着较为理想的效果。
黄琼念[8]等开展了剑麻纤维水泥混凝土复合材料性能试验，记录不同的剑麻纤维掺量的混凝土试块在7 d、28 d养护下的抗拉能力，并进行对比，实验结果表明，随着剑麻纤维掺量的增加，剑麻纤维的劈裂抗拉强度不断增加，而当剑麻纤维的掺量达到3.0 kg/m3左右时，剑麻纤维水泥混凝土的劈裂抗拉强度达到最大值。
谭曦、苏有文[9]在对剑麻纤维混凝土物理力学性能试验研究中，通过在混凝土试块制作过程中掺入不同量的剑麻纤维对其劈裂抗拉强度进行对比，发现：随着剑麻纤维掺量的增加，剑麻纤维混凝土的劈裂抗拉强度逐渐减小，但总体来说剑麻纤维混凝土试块的劈裂抗拉强度有所增强。
在陈晚香所撰写的《钢纤维混凝土的增强机理及抗裂性能分析》[10]一文中提及普通混凝土结构具有非匀质性，当它受拉时，内部产生不规则应力集中，极易产生开裂的现象，而因为钢纤维的抗拉强度远远高于普通混凝土，在混凝土中掺入钢纤维能够有效地抑制和延缓开裂等现象，从而提升纤维混凝土的劈裂抗拉强度，同样的道理可以沿用于剑麻纤维混凝土上，我们可以认为，剑麻纤维混凝土的掺入，会提升普通混凝土的劈裂抗拉能力。
综上所述，剑麻纤维的掺入对于混凝土的抗拉性能有着显著的改善效果，而剑麻纤维的掺量是增强混凝土抗拉性能的重要影响因素。
2.3 坍落度坍落度是针对混凝土在经过一段时间后逐渐变稠、黏聚性升高但是流动性却不断下降的现象所采取的一种流动性表征指标。
坍落度由水泥中矿物质组成成分、搅拌过程的水胶比、衡器的称量误差、外加剂的种类和用量、外界环境的温度和湿度等因素综合决定。
混凝土搅拌过程中具有难检测性，难观察性，易受外界环境的影响。
而坍落度则可以提前反映混凝土的质量的高低。
若坍落度指标低，可预知混凝土的设计强度不符合工程要求，须采取有效措施保证工程质量。
2.3.1 水胶比对坍落度的影响混凝土是水硬性材料，在其硬化过程中需要进行水化作用，坍落度也受其水胶比的影响。
董桃桃[11]在测试自密实混凝土坍落度影响因素中发现水胶比不当易造成坍落度降低，一旦坍落度降低可能导致无法通过加减水量来规避坍落度的损失，以至于混凝土内部分布不均，降低工程质量，影响建筑物的安全。
吴利子[12]在测试不同水胶比对混凝土强度的影响时发现，在水泥用量不变的情况下，水胶比愈小，混凝土拌合物的流动性愈小，坍落度愈小，会使施工困难，同时不能保证混凝土的密实性;如果水胶比过大，又会导致混凝土拌合物的黏聚性和保水性不良，严重影响混凝土的强度。
2.3.2 剑麻纤维体积率对坍落度的影响在混凝土中加入剑麻纤维会吸收其中一部分的水分，合适的纤维体积率可以改善混凝土凝固的三维结构，但纤维体积率过大也会造成坍落度的损失增大。
3 剑麻纤维混凝土在工程中的应用目前剑麻纤维混凝土已广泛应用于高速公路、桥梁路面、隧道、码头铺面、机场道面、国防工程、水利工程（如大坝）、工业建筑地面、刚性防水、修复工程（如水池类结构裂缝渗水修复、坝体及挡墙修复）、建筑墙面（如墙体保温板）等工程中[13]，在结构复杂应力区、抗冲磨结构、抗爆结构、抗震结构（如连梁，利用纤维混凝土的变形吸收地震能量）中也有应用[14]。
相关研究结果表明，剑麻纤维的掺入对混凝土抗裂性能有明显的改善，剑麻纤维的掺入能使混凝土的裂隙消除率达到90%以上，足以见得纤维掺入对混凝土抗裂性能提高的效果之明显[15]。
此外，剑麻纤维混凝土作为植物纤维复合建筑材料，具有低碳环保的优点。
在制作保温板方面，剑麻纤维混凝土构件不仅能提升平均热阻值，而且材料上也更加节能减排[16]。
铺设路面用剑麻纤维混凝土耐久性高，造价低廉，可以满足大型工程中施工运输的要求。
水电站主厂房水下结构中的普通混凝土，常因混凝土中存在较多微裂纹及普通混凝土的开裂而降低了其防渗能力，潮湿的环境对机电设备的正常运行造成不同程度的影响，剑麻纤维混凝土有較高的抗裂防渗性能，被广泛运用于水下工程中。
不仅如此，纤维混凝土在施工中可为诸多工程建造提供有效而便捷的帮助，如隧道工程，在爆破开挖形成隧道后，隧道表面的岩体凹凸不平，以往做法是挂钢筋网浇筑混凝土保护，施工难度大。
现在可以直接喷射钢纤维混凝土，施工方便质量好，然后再进行下一道工序（如做防水层，永久支护结构等）。
由此可见，不仅是对于剑麻纤维混凝土，大多数纤维混凝土均已投入实际工程应用中并且用途广泛。
4 结语大量的试验研究与工程应用证明剑麻纤维的掺入对混凝土力学性能有着显著的提高，剑麻纤维混凝土将剑麻纤维的抗拉性和混凝土的抗压性两种优点相结合，不仅有效提升了混凝土的力学性能，而且对于较多废弃的剑麻纤维，可以回收利用于混凝土的掺和料，对于践行绿色环保的发展理念有着重要意义。
然而不同的纤维掺量与混凝土水胶比对纤维混凝土的力学性能改善也不尽相同，如何确定最佳的纤维掺量与混凝土水胶比，以此发挥剑麻纤维混凝土的最佳性能用于服务工程实际仍是一个亟待解决的重要课题，值得进一步深入研究与探讨。
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