混杂纤维体系对混凝土性能的影响研究
Study on the influence of hybrid fiber system on the performance of concrete
关键词：
混杂纤维；GA-BP神经网络模型；抗裂性能；抗氯离子渗透性能；干燥收缩；增强机理
Key words：
Hybrid fiber; GA-BP neural network model; Cracking resistance; Chloride ion penetration resistance; Drying shrinkage; Enhancement mechanism
刊期：
2025年第7期
DOI：
10.19761/j.1000-4637.2025.07.061.06
文章编号：
基金项目：
中冶集团非钢领域重大研发专项项目（21-02）。
作者：
王 剑，贾 洋，张剑峰，刘仕琪，程 铠，孙万万
单位：
中冶武汉冶金建筑研究院有限公司，湖北 武汉 430081
摘要
摘 要：选取了不同尺寸的聚丙烯纤维、玄武岩纤维、硫酸钙晶须以单掺、双掺、三掺的形式掺入混凝土中，研究了其对混凝土性能的影响；构建了GA-BP神经网络模型，优选出了最佳混杂纤维体系，对优选后的混杂纤维体系试件进行了抗裂性能、抗氯离子渗透性能、干燥收缩测试。结果表明：单掺宏观纤维XW18、细观纤维XW6或微观纤维PL30组试件的力学性能相对较好；双掺时，PP19-XW6、XW6-PL30组试件的28 d力学性能相对较好；三掺时，PP19-XW6-PL30组试件的力学性能相对较好；PP19-XW6-PL30优选组试件的抗裂性能、抗氯离子渗透性能、干燥收缩均较好；3种维度的纤维相互协同，相辅相成，增加了混凝土密实度，抑制了裂缝产生与发展，实现了混凝土增强增韧。
Abstract: Different sizes of polypropylene fibers, basalt fibers, and calcium sulfate whiskers were selected to be added to concrete in the form of single, double, and triple admixtures, and their effects on the properties of concrete specimens were studied. A GA-BP neural network model was constructed to select the optimal hybrid fiber system, and crack resistance, chloride ion penetration resistance, and drying shrinkage tests were conducted on the optimal hybrid fiber system specimens. The results show that the mechanical properties of the specimens with the single addition of macro fiber XW18, meso fiber XW6, or micro fiber PL30 are relatively good. When fiber is double doped, the 28 d mechanical properties of PP19-XW6, XW6-PL30 group specimens are relatively good. When fiber is triple doped, the mechanical properties of PP19-XW6-PL30 group specimens are relatively good. The crack resistance, chloride ion penetration resistance, and drying shrinkage of the PP19-XW6-PL30 optimized group specimens are all good. The 3 dimensions of fibers work together and complement each other, increasing the density of concrete, suppressing the generation and development of cracks, and achieving reinforcement and toughening of concrete.
结论
（1）单掺宏观纤维XW18、细观纤维XW6或微观纤维PL30时，试件的力学性能相对较好；双掺时，PP19-XW6、XW6-PL30组试件的28 d力学性能相对较好；三掺时，PP19-XW6-PL30组试件的力学性能相对较好。
（2）通过GA-BP神经网络模型优选了混杂纤维体系，发现PP19-XW6-PL30优选组试件的抗裂性能、抗氯离子渗透性能、干燥收缩均较好。
（3）在混凝土中，粗长的聚丙烯纤维主要在碎石之间发挥桥接作用，中长的玄武岩纤维主要在砂之间发挥桥接作用，短细的硫酸钙晶须纤维则在胶凝材料之间发挥桥接作用，3种维度的纤维相互协同，相辅相成，增加了混凝土的密实度，抑制了裂缝的产生与发展，实现了混凝土的增强增韧。
参考文献
[1] 赵凯月,王艳,张金团,等.混杂纤维混凝土研究现状[J].混凝土,2018(3):132-137,140.
[2] KOBAYASHI K,CHO R.Flexural characteristics of steel fiber and polyethylene fiber hybrid reinforced concrete[J].Composites,1982,13(2):164-168.
[3] 姚武,蔡江宁,陈兵,等.混杂纤维增韧高性能混凝土的研究[J].三峡大学学报(自然科学版),2002(1):42-44.
[4] 邓宗才,彭书成.哑铃型钢纤维粉煤灰混凝土的弯曲疲劳特性[J].湘潭矿业学院学报,2003(4):46-50.
[5] 丁一宁,董香军.混杂纤维自密实混凝土的强度和抗弯韧性[J].建筑材料学报,2005,8(3):294-298.
[6] CHEN B,LIU J.Contribution of hybrid fibers on the properties of the high-strength lightweight concrete having good workability[J].Cement and Concrete Research,2004,35(5):913-917.
[7] 张文彬.硫酸钙晶须-玄武岩纤维混凝土性能试验研究[D].郑州:郑州大学,2021.
[8] 夏冬桃,周博儒,刘向坤,等.低掺量三元混杂纤维混凝土轴拉性能试验[J].华中科技大学学报(自然科学版),2013,41(11):41-45.
[9] 吕浩源.混掺钢纤维混凝土性能试验研究[D].大连:大连交通大学,2023.
[10] 赵敏.基于遗传算法优化神经网络的再生保温混凝土强度预测[D].太原:太原理工大学,2018.
[11] 白浩杰,刘元珍,郭耀东,等.基于GA-BP神经网络的再生保温混凝土强度预测[J].混凝土,2020(11):16-19,25.
[12] 张广泰,陈浩,郭锐,等.纤维混凝土高温性能及作用机理研究综述[J].混凝土与水泥制品,2016(1):62-68.
[13] 李福海,李继芸,唐慧琪,等.混杂纤维UHPC力学性能试验研究[J].混凝土与水泥制品,2022(8):56-59.
引用本文
王剑,贾洋,张剑峰,等.混杂纤维体系对混凝土性能的影响研究[J].混凝土与水泥制品,2025(7):61-65,70.
WANG Jian, JIA Yang, ZHANG Jianfeng,et al.Study on the influence of hybrid fiber system on the performance of concrete[J].China Concrete and Cement Products,2025(7):61-65,70.
上一个： 冷压成型匀质微孔复合保温材料的性能研究
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