混掺纤维混凝土的力学特性与耐久性研究综述
A Review of the Mechanical Properties and Durability of Hybrid Fiber Reinforced Concrete
DOI: 10.12677/hjce.2026.155113, PDF,   
作者: 夏嘉峰, 王学志:辽宁工业大学土木建筑工程学院,辽宁 锦州
关键词: 玄武岩纤维秸秆纤维耐久性Basalt Fiber Straw Fiber Durability
摘要: 自19世纪末以来,随着工业化进程的加速、计算理论的完善、材料技术的革新以及城市建设的广泛推进,混凝土的用量急剧增长。传统混凝土主要由硅酸盐水泥、粗细骨料与水拌合而成,是一种广泛应用的无机胶凝材料。进入21世纪,建筑材料的发展理念已从单纯追求强度转向高性能与绿色环保并重。然而,传统混凝土在广泛应用中暴露出抗拉强度低、韧性差、易于开裂等固有缺陷。复合材料已成为当前混凝土技术创新发展的主流方向。玄武岩纤维作为一种新型无机环保材料,不仅具有优异的耐高温、耐腐蚀性能,还具备卓越的力学性能;而秸秆纤维作为农业副产物,具有良好的资源化利用潜力。将二者复合掺入混凝土,不仅可实现性能互补与协同增强,还能有效控制材料成本。尤其在极寒地区,如我国东北寒旱区及高纬度冻土区,冬季极端低温可达−30℃~−10℃,年冻融循环次数超过100次,且常伴随盐冻耦合侵蚀作用,导致混凝土结构出现冻胀开裂、强度衰减和耐久性失效等突出问题。在此类恶劣环境下,传统混凝土的服役寿命仅为常规地区的1/3至1/2,严重制约工程质量的保障。因此,开展玄武岩–秸秆混杂纤维混凝土的研究具有重要理论与工程应用价值。
Abstract: Since the late 19th century, with the advancement of industrialization, the refinement of computational theories, innovations in material technology, and the large-scale expansion of urban construction, the consumption of concrete has increased dramatically. Traditional concrete, primarily composed of Portland cement, aggregates, and water, has long served as a fundamental inorganic cementitious material. In the 21st century, however, the paradigm of material development has shifted from merely enhancing strength to pursuing high performance and environmental sustainability. Despite its widespread use, conventional concrete exhibits inherent limitations such as low tensile strength, poor toughness, and a tendency to crack. Against this backdrop, composite materials have emerged as a mainstream direction in concrete innovation. Basalt fiber, a novel inorganic eco-friendly material, not only offers outstanding resistance to high temperatures and corrosion but also possesses excellent mechanical properties. Meanwhile, straw fiber, as an agricultural byproduct, holds great potential for resource utilization. The combined incorporation of these two fibers into concrete not only enables complementary performance and synergistic enhancement but also helps to control material costs. In extremely cold regions—such as the cold and arid zones of Northeast China and high-latitude permafrost areas—where winter temperatures range from −30˚C to −10˚C and freeze-thaw cycles exceed 100 times annually, coupled with salt-freeze erosion, concrete structures often suffer from frost heave cracking, strength deterioration, and durability failure. Under such harsh conditions, the service life of traditional concrete is merely one-third to one-half of that in temperate regions, posing significant challenges to engineering quality. Therefore, research on basalt-straw fiber hybrid reinforced concrete is of great theoretical and practical significance.
文章引用:夏嘉峰, 王学志. 混掺纤维混凝土的力学特性与耐久性研究综述[J]. 土木工程, 2026, 15(5): 36-45. https://doi.org/10.12677/hjce.2026.155113

参考文献

[1] Ammari, M.S., Belhadj, B., Bederina, M., Ferhat, A. and Quéneudec, M. (2020) Contribution of Hybrid Fibers on the Improvement of Sand Concrete Properties: Barley Straws Treated with Hot Water and Steel Fibers. Construction and Building Materials, 233, Article ID: 117374. [Google Scholar] [CrossRef
[2] 吴杨. 混杂纤维混凝土力学性能与抗盐冻性能试验研究[D]: [硕士学位论文]. 合肥: 合肥工业大学, 2024.
[3] 孙传武, 王学志, 辛明, 等. 玄武岩-纤维素混杂纤维混凝土抗冻性能研究[J]. 混凝土与水泥制品, 2024(7): 65-69.
[4] 邵伟华, 刘金亮, 吕志豪, 等. 接枝纳米二氧化硅改性稻草秸秆纤维混凝土力学性能试验研究[C]//中冶建筑研究总院有限公司. 2022年工业建筑学术交流会论文集(中册). 哈尔滨: 东北林业大学土木工程学院, 2022: 398-405.
[5] 李圣彬, 李洪萍, 冯壮壮, 等. 改性秸秆纤维沥青胶浆路用性能研究[J]. 交通世界, 2024(Z2): 22-25.
[6] 王晓勇. 玄武岩纤维对混凝土耐久性能的影响研究综述[J]. 四川水泥, 2025(3): 12-14, 21.
[7] 孙天书, 周纯秀, 樊延超. 路用小麦秸秆纤维工艺与性能研究[C]//中国公路学会, 中国航海学会, 中国铁道学会, 中国航空学会, 中国汽车工程学会. 2024世界交通运输大会(WTC2024)论文集(公路工程). 2024: 258-264.
[8] 王林彬, 杨九林, 毛骥, 等. 纤维长度与纤维掺量对玄武岩纤维混凝土力学性能影响研究[J]. 广州建筑, 2025, 53(7): 74-78.
[9] 安红山, 黑鑫, 吴继囡, 等. 玄武岩纤维掺量对混凝土抗压强度的影响研究[J]. 材料导报, 2025, 39(S1): 249-251.
[10] 何孝龙. 短切玄武岩纤维在混凝土中的应用效果及机理[J]. 浙江建筑, 2025, 42(4): 34-37.
[11] 黎晓辉. 冻融循环作用下混掺纤维增强再生橡胶混凝土力学性能研究[D]: [博士学位论文]. 广州: 广东工业大学, 2024.
[12] 于志龙, 张天福, 夏军礼, 等. 玄武岩纤维混凝土抗弯特性与韧性研究[J]. 天津建设科技, 2025, 35(4): 75-80.
[13] Divyah, N., Thenmozhi, R., Neelamegam, M. and Prakash, R. (2020) Characterization and Behavior of Basalt Fiber‐reinforced Lightweight Concrete. Structural Concrete, 22, 422-430. [Google Scholar] [CrossRef
[14] 杨彬, 丁斌. 低温环境下麦秸秆灰改性碳纤维混凝土性能试验研究[J]. 混凝土与水泥制品, 2017(5): 49-52.
[15] 段燕妮. 玄武岩-聚丙烯纤维增强高性能混凝土性能试验研究[D]: [硕士学位论文]. 荆州: 长江大学, 2023.
[16] 程云虹, 王宏伟, 王元. 纤维增强混凝土抗碳化性能的初步研究[J]. 建筑材料学报, 2010, 13(6): 792-795
[17] 王志杰, 王奇, 孙长升, 等. 基于快速碳化试验的纤维喷射混凝土碳化深度预测研究[J]. 混凝土, 2014(2): 21-24.
[18] 程米春. 钢-聚丙烯纤维粉末混凝土碳化试验研究[J]. 四川建筑科学研究, 2018, 44(3): 97-101.
[19] 辛明, 王学志, 佟欢. 纤维混凝土耐久性能研究综述[J]. 辽宁工业大学学报(自然科学版), 2020, 40(1): 35-39.
[20] 周兆环, 黄道斌. 玄武岩-聚丙烯纤维混凝土力学性能及抗盐侵蚀性能研究[J]. 盐科学与化工, 2025, 54(10): 40-44.
[21] 范燕飞. 聚丙烯纤维与纤维素纤维混凝土的防裂抗渗性能[J]. 合成纤维, 2023, 52(12): 69-72.
[22] 程云虹, 王宏伟, 王元. 纤维增强混凝土抗渗性试验研究[J]. 公路, 2010(7): 142-144.
[23] 王彦硕, 赵文娟, 关启龙. 玄武岩纤维增强机制砂混凝土力学性能和抗渗性能研究[J]. 水利科技与经济, 2025, 31(4): 148-151.
[24] 余彦锋. 玄武岩纤维混凝土力学性能及抗渗性研究[J]. 科学技术创新, 2021(25): 135-138.