·1604. 工程科学学报，第38卷，第11期 自波特兰水泥发明以来，混凝土在工程建设领域 对硬化后纤维混凝土的纤维分散，尚无成熟的方法来 发挥着其他材料无法替代的作用，成为现代工程中应 评定新拌混凝土中的纤维分散性能：同时，目前大多数 用最广泛的材料.但是，混凝土材料自身也存在一些 研究主要集中在改性聚酯纤维对混凝土力学性能、早 缺陷，如易开裂、抗拉和抗冲击韧性差皿.纤维混凝土 期抗裂性能等方面的改善，关于其抗碳化性、抗冻性等 就是以传统素混凝土为基体的新型复合材料.纤维混 耐久性能方面的研究尚不多见 凝土是在普通混凝土基体中掺入均匀分散的纤维，通 因此，本文针对上述问题，制备了不同纤维掺量的 过纤维的物理力学作用改善混凝土基体的内部结构， 改性聚酯纤维混凝土试件，建立并通过一种图像处理 并不改变混凝土中各材料自身的原有化学性能，从而 方法，编制相应的分析程序对不同方式搅拌后的混凝 抑制混凝土的早期开裂，提升混凝土的综合性能.在 土中纤维分散特性做定性和定量的分析研究，并通过 受力过程中混凝土发挥其抗压强度高的优势，而短纤 耐久性试验研究得到多种搅拌方式的改性聚酯纤维对 维发挥其抗拉强度高的优势，从而提高纤维混凝土的 混凝土强度、抗氯盐侵蚀、抗碳化和抗冻融等耐久性方 各项技术性能，使其抗弯、抗疲劳、抗拉、抗冲击等性能 面的影响程度和改善效果 得以提高，同时增加耐磨性和韧性.目前，关于聚丙烯 纤维、钢纤维、聚乙烯醇纤维、改性纤维等在水泥混凝 1原材料及试验方法 土中的研究和应用已较多，成为特殊工况下对普 1.1原材料 通混凝土材料的有力补充· 原材料主要有：Ⅱ级粉煤灰；北京金隅产P·0 改性聚酯纤维是国家“863”科技项目研发的一种 42.5普通硅酸盐水泥：45m筛余量为16%，烧失量 纤维，解决了聚酯纤维由于耐碱性差而只能用于沥青 为2.53%；首钢嘉华公司生产S95型磨细矿粉：水泥 混凝土和无碱混凝土的难题一@.改性聚酯纤维具有 和两种矿物掺和料的化学成分如表1所示：两种级配 高性能、低成本的特点和优势，满足了国家重点工程和 的碎石，5~16mm和16~31.5mm,比例为1：1：萘系减 国防建设的需要，在工程建设中有着广阔的发展前景. 水剂：细度模数为2.4的河砂：自来水；杜强华微（北 然而，改性聚酯纤维作为一种新的组分加入到混凝土 京)高新材料科技有限公司的改性聚酯纤维，其主要 中，纤维分散会影响混凝土的匀质性，当前研究主要针 技术指标如表2所示. 表1水泥、矿粉和粉煤灰的化学成分及其含量（质量分数） Table 1 Chemical composition of cement and mineral admixtures used in this project 号 原料 Cao Si0, A203 C02 Na20 K20 MgO TiO2 P203 CI- 水泥 53.03 19.80 7.18 3.63 3.28 9.22 0.960.48 1.48 0.44 0.10 0.03 S95矿粉 37.32 26.12 14.86 0.53 2.26 8.27 0.46 0.58 8.69 0.73 0.10 0.08 粉煤灰 1.54 37.61 23.28 2.81 0.8237.60 0.280.07 0.57 0.67 0.27 0.02 表2改性聚酯纤维的主要技术指标 Table 2 Main properties of modified polyester fibers used in this project 密度/ 长度/ 熔点/ 燃点/ 抗拉 伸长 弹性 耐 外观 纤度，D (g*cm-3) mm ℃ ℃ 强度/MPa 率/% 模量/MPa 酸碱 束状单丝无卷曲 0.9-1.31 9-13 20 167-260 ≥550 300~500 30 7000~12000断裂保持率≥95% 1.2试件制备 程中掺加1.1kg·m3和1.3kgm3的改性聚酯纤维， 试验制备了C30基准混凝土(R),详细配合比如 制备了两种不同纤维掺量的改性聚酯纤维增强混凝 表3所示.在基准混凝土的基础上，在混凝土搅拌过 土，分别编号F1.1和F1.3. 表3基准混凝土配合比 Table 3 Mix proportion of the reference concrete 混凝土原材料用量/(kg·am3) 编号 等级强度 水泥 粉煤灰矿粉 砂 石子1(16~31.5mm)石子2(5~16mm) 水 减水剂 C30 210 84 126 680 470 470 176 6.72工程科学学报，第 38 卷，第 11 期 自波特兰水泥发明以来，混凝土在工程建设领域 发挥着其他材料无法替代的作用，成为现代工程中应 用最广泛的材料． 但是，混凝土材料自身也存在一些 缺陷，如易开裂、抗拉和抗冲击韧性差［1］． 纤维混凝土 就是以传统素混凝土为基体的新型复合材料． 纤维混 凝土是在普通混凝土基体中掺入均匀分散的纤维，通 过纤维的物理力学作用改善混凝土基体的内部结构， 并不改变混凝土中各材料自身的原有化学性能，从而 抑制混凝土的早期开裂，提升混凝土的综合性能． 在 受力过程中混凝土发挥其抗压强度高的优势，而短纤 维发挥其抗拉强度高的优势，从而提高纤维混凝土的 各项技术性能，使其抗弯、抗疲劳、抗拉、抗冲击等性能 得以提高，同时增加耐磨性和韧性． 目前，关于聚丙烯 纤维、钢纤维、聚乙烯醇纤维、改性纤维等在水泥混凝 土中的研究和应用已较多［2--8］，成为特殊工况下对普 通混凝土材料的有力补充． 改性聚酯纤维是国家“863”科技项目研发的一种 纤维，解决了聚酯纤维由于耐碱性差而只能用于沥青 混凝土和无碱混凝土的难题［9--10］． 改性聚酯纤维具有 高性能、低成本的特点和优势，满足了国家重点工程和 国防建设的需要，在工程建设中有着广阔的发展前景． 然而，改性聚酯纤维作为一种新的组分加入到混凝土 中，纤维分散会影响混凝土的匀质性，当前研究主要针 对硬化后纤维混凝土的纤维分散，尚无成熟的方法来 评定新拌混凝土中的纤维分散性能; 同时，目前大多数 研究主要集中在改性聚酯纤维对混凝土力学性能、早 期抗裂性能等方面的改善，关于其抗碳化性、抗冻性等 耐久性能方面的研究尚不多见［11--15］． 因此，本文针对上述问题，制备了不同纤维掺量的 改性聚酯纤维混凝土试件，建立并通过一种图像处理 方法，编制相应的分析程序对不同方式搅拌后的混凝 土中纤维分散特性做定性和定量的分析研究，并通过 耐久性试验研究得到多种搅拌方式的改性聚酯纤维对 混凝土强度、抗氯盐侵蚀、抗碳化和抗冻融等耐久性方 面的影响程度和改善效果． 1 原材料及试验方法 1. 1 原材料 原材料 主 要 有: Ⅱ 级 粉 煤 灰; 北 京 金 隅 产 P·O 42. 5 普通硅酸盐水泥; 45 μm 筛余量为 16% ，烧失量 为 2. 53% ; 首钢嘉华公司生产 S 95 型磨细矿粉; 水泥 和两种矿物掺和料的化学成分如表 1 所示; 两种级配 的碎石，5 ～ 16 mm 和 16 ～ 31. 5 mm，比例为 1∶ 1; 萘系减 水剂; 细度模数为 2. 4 的河砂; 自来水; 杜强华微( 北 京) 高新材料科技有限公司的改性聚酯纤维，其主要 技术指标如表 2 所示． 表 1 水泥、矿粉和粉煤灰的化学成分及其含量 ( 质量分数) Table 1 Chemical composition of cement and mineral admixtures used in this project % 原料 CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 SO3 CO2 Na2O K2O MgO TiO2 P2O5 Cl － 水泥 53. 03 19. 80 7. 18 3. 63 3. 28 9. 22 0. 96 0. 48 1. 48 0. 44 0. 10 0. 03 S95 矿粉 37. 32 26. 12 14. 86 0. 53 2. 26 8. 27 0. 46 0. 58 8. 69 0. 73 0. 10 0. 08 粉煤灰 1. 54 37. 61 23. 28 2. 81 0. 82 37. 60 0. 28 0. 07 0. 57 0. 67 0. 27 0. 02 表 2 改性聚酯纤维的主要技术指标 Table 2 Main properties of modified polyester fibers used in this project 外观 密度/ ( g·cm － 3 ) 纤度，D 长度/ mm 熔点/ ℃ 燃点/ ℃ 抗拉 强度/MPa 伸长 率/% 弹性 模量/MPa 耐 酸碱 束状单丝无卷曲 0. 9 ～ 1. 31 9 ～ 13 20 167 ～ 260 ≥550 300 ～ 500 30 7000 ～ 12000 断裂保持率≥95% 1. 2 试件制备 试验制备了 C30 基准混凝土( Ｒ) ，详细配合比如 表 3 所示． 在基准混凝土的基础上，在混凝土搅拌过 程中掺加 1. 1 kg·m － 3 和 1. 3 kg·m － 3 的改性聚酯纤维， 制备了两种不同纤维掺量的改性聚酯纤维增强混凝 土，分别编号 F1. 1 和 F1. 3． 表 3 基准混凝土配合比 Table 3 Mix proportion of the reference concrete 编号 等级强度 混凝土原材料用量/( kg·cm － 3 ) 水泥 粉煤灰 矿粉 砂 石子 1 ( 16 ～ 31. 5 mm) 石子 2 ( 5 ～ 16 mm) 水 减水剂 Ｒ C30 210 84 126 680 470 470 176 6. 72 ·1604·