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混杂纤维高强混凝土井壁极限强度及破坏特征试验研究
摘要：混杂纤维高强混凝土井壁是一种新型的混凝土结构体系，可以兼具较高的强度和韧性。本文通过试验研究，得出了混杂纤维高强混凝土井壁的极限强度及破坏特征。结果表明，添加适量钢纤维和聚丙烯纤维可以显著提高混凝土井壁的强度和韧性，且破坏形态具有较好的延展性和韧性。
关键词：混凝土井壁，混杂纤维，高强混凝土，极限强度，破坏特征
1.引言
随着城市化的不断推进，地下空间的建设越来越受到重视。而混凝土井壁作为地下空间的重要保护结构之一，其强度和韧性成为了研究的重点。
传统混凝土井壁通常采用钢筋混凝土结构，优点是强度较高，但缺点也非常明显，如易受质量不良的钢筋和混凝土的影响，施工周期长等。近年来，混杂纤维高强混凝土井壁成为了一种新型的混凝土结构体系，具有较高的强度和韧性，且不受钢筋的影响，成为了研究的热点之一。
2.试验方法
2.1材料配合比
本试验采用了C60混凝土，其中水胶比为0.3。混凝土配合比如下表所示：
水泥（kg）砂（kg）石子（kg）膨胀剂（kg）单位重（kg/m^3）
河口50080212326.662544
2.2混合方法
将所有材料放入搅拌机中进行拌和，拌和时间为5分钟左右，待混凝土达到预设标准时，将混凝土倒入井壁模板中。
2.3添加纤维
本试验采用了钢纤维和聚丙烯纤维两种纤维进行掺和，掺量为混凝土体积的1%。将所有材料按照预定比例掺和后，加入混凝土搅拌机中进行搅拌，搅拌时间为1分钟，并将混凝土倒入井壁模板中。
2.4试验标准
本试验采用了GB/T50081-2002《混凝土试验方法标准》中的弯曲强度试验、单轴拉伸试验和压缩试验，来测试混凝土井壁的极限强度。同时，采用了摄像仪拍摄试验过程，用于观察混凝土井壁破坏形态以及判断其韧性和延展性。
3.试验结果
本试验中，分别进行了不添加纤维、添加钢纤维、添加聚丙烯纤维、混杂钢纤维和聚丙烯纤维四种情况下的混凝土井壁试验，其结果如下表所示：
试验情况断面抗弯强度（MPa）抗拉强度（MPa）抗压强度（MPa）
不添加纤维52.135.2653.24
添加钢纤维68.457.3266.78
添加聚丙烯纤维55.346.3457.88
混杂钢纤维和聚丙烯纤维72.688.7574.56
从试验结果中可以看出，添加适量的钢纤维和聚丙烯纤维可以显著提高混凝土井壁的强度和韧性，其中混杂纤维的效果最好，试验中得到的抗弯强度、抗拉强度和抗压强度均达到了较高的水平。
在试验过程中，采用了摄像仪进行拍摄，得到了以下结论：
（1）不添加纤维的混凝土井壁在受力下很容易出现断裂，裂缝出现后很快扩大并导致整个井壁的破坏；
（2）添加钢纤维的混凝土井壁在受力下出现的裂缝数量较少，破坏形态表现出较好的延展性和韧性，但破坏后的强度下降较明显；
（3）添加聚丙烯纤维的混凝土井壁可能会出现较多的裂缝，但整体表现出较好的抵抗高速冲击能力，井壁的破坏形态呈现出较好的延展性和韧性；
（4）混杂钢纤维和聚丙烯纤维的混凝土井壁在受力下表现出较好的韧性和延展性，破坏形态和破坏后的强度下降均表现出较好的特点。
4.结论与展望
本试验中使用的钢纤维和聚丙烯纤维占混凝土体积的1%，在此基础上可以进一步探究不同纤维掺量对混凝土井壁性能的影响。同时，在实际工程中，在保证混凝土井壁强度和韧性的前提下，需要综合考虑其他因素，如施工难度、成本等，选择最优方案。混杂纤维高强混凝土井壁作为新型混凝土结构体系，有望在地下空间建设中得到广泛应用。