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【摘要】随着建筑行业的发展，设计规范的不断更新，各种灾害的不利影响，以及施工过程中出现的工程质量问题等多方面因素，引发一些已建或在建的建筑物混凝土结构的承载不足、安全性不足等，混凝土结构破坏的事故在国内外屡见不鲜，并有愈演愈烈之势，亟待对其进行加固处理。纤维材料（ERP）加固是现代土木工程应用中最具有前景的加固技术，而混杂纤维(HFRP)是未来加固技术中占据主导地位。因此文章重点就混杂纤维HFRP加固钢筋混凝土结构技术现状进行论述，以供参考。
【关键词】混杂纤维材料；加固钢筋；混凝土结构
一、混杂纤维复合材料概述
HFRP定义为由两种或两种以上纤维材料增强同一种树脂基体的复合材料，它是近些年来逐渐用于混凝土结构加固修复兴起的一种新型复合材料，也是当前复合材料领域研究的一个重要方向。其发挥出的性能并不是组成混杂材料中的几种单一纤维材料性能之间的和，是因为纤维之间协调匹配，在加固受力时充分发挥单一纤维的各自优势，取长补短，达到单一纤维加固所不能实现的效果。不同纤维进行混杂可以表现出良好的综合力学性能，具有较高的强度和韧性，扩大设计自由度，使成本降低。因此，混杂材料在建筑加固领域逐渐受到广泛的研究与应用。HFRP基本性能如下：①提高并改善复合材料的某些性能。将几种纤维、几种树脂基体进行混杂，在成分、体积比例及混杂方式等因素改变下而组成不同的混杂材料，以发挥FRP的综合力学性能。②结构设计和材料设计的统一性。与单一FRP相比，HFRP的设计比较灵活，可以依据各结构对使用性能不同要求，可以通过改变量、混杂方式、混杂体积比等因素进行不同加固方案的设计。③扩大设计自由度与工艺实现的可能性。因混杂材料试件工艺实现的几率的比较大，则相对的会提高试件的设计自由度。④降低成本。如果性能允许的条件下，价格较高的纤维材料被价格低的材料部分取代是降低加固成本的有效方法。这仅是从表面的价格分析，从其他角度考虑混杂加固后可以发挥综合性能、降低能耗等以此带来更大的经济效益。
二、混杂纤维加固钢筋混凝土结构技术现状
（一）加固钢筋混凝土梁
从单一纤维到混杂纤维，对加固钢筋混凝土梁的抗弯、抗剪，始终是国内FRP加固钢筋混凝土结构中研究最多的一个方向。熊光晶等首次提出混合采用玻璃纤维布和碳纤维布对钢筋混凝土梁进行加固的思路，并进行了用了高强玻璃纤维、碳纤维混杂材料加固混凝土梁的抗弯试验研究，为了更合理的评价试件的延性，重新定义了挠度延性和能量延性。试验表明，在保证提高承载力的前提下混杂纤维加固梁的挠度延性、能量延性分别比碳纤维加固梁高89.5%和57.9%，加固价格低38.2%，而刚度仅低10%分别仅比普通梁低13.7%和21.4%。
（二）加固钢筋混凝土楼板
板由于种种原因出现承载力不足的问题，需要进行加固，通过研究表明，用FPR加固结构板能够提升板承载力，所以广大研究者针对混杂纤维加固板结构进行了深入的研究。在以往的这方面研究中，主要都是研究混杂纤维加固普通混凝土板、单项受力板的各种性能，在现今几年中又出现了对混杂纤维加固钢板剪力墙的这种非单向受力板结构的各种性能的研究。在彭晓彤用有限元分析和非线性分析的方法对混杂纤维加固剪力钢板结构的抗震性能进行了研究。实验结果表明，混杂纤维的加固效应比单一纤维较好，混杂纤维既保留了混杂的各种纤维各自的优点，同时还获得了更为优异的综合性能，荷载有不同纤维共同承担，能够发挥出不同种纤维的优势。试验中纤维加固后的试件相比参考试件抗拉抗压能力都有显著的提高，增大了钢板的屈服极限，增加了钢板使用范围。
（三）加固钢筋混凝土柱
随着科技和时代的发展，大跨度、大空间型的建筑频频出现，而这些建筑往往避免不了设立大量的钢筋混凝土柱。但钢筋混凝土柱在长期腐蚀、碰撞等不利地效应下，往往需要进行加固处理，传统的加固方式造价高，不宜操作，单一纤维加固鲜果也受到单一纤维性质的局限，而采用混杂纤维片进行柱体结构加固具有可行性高、造价低、等特点，也有不错的结构抗压效应和抗剪效应效果。尹毓良对单一纤维和混杂纤维加固的短柱进行了轴心受压和偏心受压的物理效应做了对比分析研究。实验结果表明，相对于不加固的的混凝土短柱、加固的短柱达到应力极限时不会成爆裂性破坏，而是随着纤维布的破坏而逐渐破坏，而且极限应力提高。通过对不同混凝土形状和纤维成分比较实验得知混凝土形状为无倒角，相对脆性的纤维材料更适宜作为抗压加固材料。
三、混杂纤维自身特性研究技术现状
（一）混杂纤维合理配比
混杂纤维是解决单一纤维突出缺点的有效途径，它能充分发挥单一纤维材料的优势，扬长避短，并且可能表现出特有的性质。混杂纤维在发挥其高强、轻质等特点的时候很重要的因素就是其合理配比，由于混杂纤维的混杂材料和混杂方式都是不确定的，不同的材料和方式会产生不同的混杂效果，不一定混杂后就能达到预期的效果。国内外许多学者对这进行研究和分析但它的不确定性给研究带来很多种可能。纪梓斌对CF和S-GF材料进行混合时，当CF体积分数为0.198和0.247的HFRP强度高，延性好并且价格低，但刚度略低，匹配相对合理。
（二）混杂纤维的耐久性、徐变性
混杂纤维加固混凝土结构，除了要求加固后的结构能够承受更多的荷载外，还要求其能够使用更长的时间，或者说是能够在一定比较长的时间内保持力学特性，所以对于混杂纤维加固的结构的耐久性、徐变性的研究一直都未间歇过。徐娜等通过ANSYS软件对施加低周反复荷载的混杂纤维加固的混凝土柱进行刚度退化和抗剪作用进行了分析，研究结果表明，随着荷载的增加，等效粘制阻尼系数急剧增加，破坏附近变化不大，但参入混杂纤维的系数增加幅度要远大于未参入混杂纤维的试件，可以得出混杂纤维加固能提升混凝土柱的耐久性；混凝土柱的刚度退化均是屈服前较快，屈服之后速度减缓，混杂纤维的参入能够有效地减缓混凝土柱的刚度退化效应，而且减缓作用随着纤维参入量的增加而增强。在王学志等中通过研究玄武岩纤维-聚丙烯纤维混杂纤维的抗冻性、抗渗性来评价混杂纤维加固构件的耐久性性能。研究表明，随着该混杂纤维的参量增加，试件的抗冻性和抗渗性反而减小，而单参入纤维反而增加，证明该混杂纤维耐久性比该混杂纤维的组成纤维单独使用的耐久性弱；多参入玄武岩的混杂纤维比多参入聚丙烯的混杂纤维抗冻性和抗渗性强，说明该种混杂纤维的耐久性主要靠玄武岩纤维含量来决定；当玄武岩纤维和聚丙烯纤维等比例参入时，其抗渗性和抗冻性随着纤维参入量成正比，说明该种混杂纤维的性质可能会随着组成纤维参入比例改变而不同。
总之，目前在国内外学者对混杂纤维的研究看来混杂纤维加固钢筋混凝土的优势越来越明显，也在实际补强加固及震损加固工程中站主导地位。但其一些缺点的存在也让它的广泛普及受到了一定的限制。若想获得性能高的混杂纤维可以进行系统的实验研究得到最优纤维混杂比例，进一步明确它的力学性能和加固方式，并绘制图表建立统一的模型，便于工程实际应用。混杂纤维技术在加固钢筋混凝土具有其科学性、先进性、独特性使其将有广泛的应用前景。
参考文献
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