纳米CaCO3与混杂纤维协同增强混凝土的性能研究与数值模拟分析
Performance study and numerical simulation analysis of nano-CaCO3 and hybrid fiber synergistically reinforced concrete
关键词：
纳米CaCO3；混杂纤维；混凝土；工作性；力学性能；弯曲韧性；断裂性能；数值模拟
Key words：
Nano-CaCO3; Hybrid fiber; Concrete; Workability; Mechanical property; Bending toughness; Fracture performance; Numerical simulation
刊期：
2026年第3期
DOI：
10.19761/j.1000-4637.25010034
文章编号：
基金项目：
铁路基础研究联合基金项目（U2268213）。
作者：
周辰泠，苏 谦，吕 悦
单位：
西南交通大学 土木工程学院，四川 成都 610031
摘要
摘 要：研究了纳米CaCO3掺量（0、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%）对钢-聚丙烯混杂纤维增强混凝土工作性、力学性能、弯曲韧性和断裂性能的影响，并进行了数值模拟分析。结果表明：随着纳米CaCO3掺量的增加，混凝土拌和物的流动度先增大后减小，试件的28 d抗折强度、抗压强度、弯曲韧性和断裂能均先增大后减小；综合考虑性能，纳米CaCO3的最佳掺量为1.5%；所建立的纳米CaCO3与混杂纤维协同增强混凝土的数值模型精度较高，28 d抗折强度、抗压强度模拟值与试验值的误差均小于10.00%，可用于该类混凝土的性能预测。研究结果可为该类高性能混凝土在超高层建筑、大跨度桥梁等工程中的规模化应用提供参考。
Abstract: The effects of the content (0, 0.5%, 1.0%, 1.5%, 2.0%, 2.5%) of nano-CaCO3 on the workability, mechanical properties, bending toughness, and fracture performance of steel-polypropylene hybrid fiber reinforced concrete were studied, and the numerical simulation analysis was conducted. The results show that with the increase of the content of nano-CaCO3, the flowability of the concrete mixture first increases and then decreases, and the 28 d flexural strength, compressive strength, bending toughness, and fracture energy of the specimens first increase and then decrease. Considering performance comprehensively, the optimal content of nano-CaCO3 is 1.5%. The numerical model established for the nano-CaCO3 and hybrid fiber synergistically reinforced concrete has high accuracy. The error between the simulated and experimental values of 28 d flexural strength and compressive strength is less than 10.00%, which can be used for predicting the performance of this type of concrete. The research findings can provide a reference for the large-scale application of this type of high-performance concrete in projects such as super high-rise buildings and long-span bridges.
结论
（1）随着纳米CaCO3掺量的增加，混凝土拌和物的流动度呈先增大后减小的趋势，试件的28 d抗折强度、抗压强度、弯曲韧性和断裂能均先增大后减小。综合考虑工作性、力学性能、弯曲韧性和断裂性能，建议纳米CaCO3的最佳掺量为1.5%。
（2）本文建立的纳米CaCO3与混杂纤维协同增强混凝土的数值模型精度较高，可为相关研究及该类高性能混凝土在超高层建筑、大跨度桥梁等工程中的规模化应用提供借鉴。
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引用本文
周辰泠,苏谦,吕悦.纳米CaCO3与混杂纤维协同增强混凝土的性能研究与数值模拟分析[J].混凝土与水泥制品,2026,53(3):27-32. ZHOU C L,SU Q,LYU Y.Performance study and numerical simulation analysis of nano-CaCO3 and hybrid fiber synergistically reinforced concrete[J].China Concrete and Cement Products,2026,53(3):27-32 (in Chinese).
上一个： 丁苯乳液与纳米SiO2对PVA纤维增强砂浆力学性能的优化研究
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