本文模拟青藏铁路建设工程现场混凝土的温度变化环境(日气温变化为5～-15°C),测试了聚丙烯腈纤维掺入后对混凝土抗压、抗拉和抗弯强度的影响；研究了快速冻融试验条件下聚丙烯腈纤维混凝土的抗冻性能,对纤维的作用机理进行了分析。
1 试验用原材料
P.O 42.5R水泥、高炉矿渣微粉；中河砂，碎石；FDN高效减水剂和JQ高性能引气剂；海川路威○R2000型聚丙烯腈纤维。该纤维弹性模量随温度降低而提高,见图1所示。
2 力学性能研究方法
混凝土为C50。高炉矿渣微粉为胶凝材料总质量的40%。混凝土试件设计见表2所示。计算劈拉强度时,取劈拉荷载～位移全曲线第1峰值所对应的荷载,而非最大荷载，见图2。
3 试验结果与讨论
3.1 低温环境下聚丙烯腈纤维对混凝土强度增长趋势的影响
养护温度为5°C和-15°C各12h。对照组试件置于标准环境中养护。表3为混凝土各龄期强度。基准混凝土C0在28d龄期之前就出现了冻坏现象。低温下混凝土的韧性均大于标准环境下的混凝土。图4为3组混凝土荷载～挠度全曲线的比较图。
3.2 聚丙烯腈纤维对混凝土抗冻性能的影响
表4中显示,基准混凝土C0的抗冻融性最差。掺入引气剂的混凝土C1的抗冻性明显提高,掺入微细聚丙烯腈纤维后的混凝土，抗冻融性能的提高幅度更加显著。
从表3可见,普通混凝土在低温干燥及吸水饱和状态下,抗冻融性能大大低于其它混凝土。掺入聚丙烯腈纤维提高了混凝土的极限拉应变。其弹模随温度降低而提高对混凝土低温环境下抵抗冻胀破坏有正面效应；聚丙烯腈纤维具有明显的阻裂效应,增加了混凝土冻融损伤过程中的能耗,有效抑制了混凝土的冻胀开裂。
4 结论
低掺量聚丙烯腈纤维可以有效缓解由低温循环而引起的混凝土损伤,同时纤维的阻裂机制使混凝土能抵抗较大的温度应力并具有较高的弯曲韧性。聚丙烯腈纤维的弹性模量随温度降低而提高的特性对纤维混凝土低温环境下抵抗冻胀破坏具有正面加强效应。微细聚丙烯腈纤维改善了混凝土的早期内部缺陷,降低了原生裂隙尺度,提高了混凝土的抗拉极限应变和断裂能,有益于混凝土低温环境下的强度增长和混凝土抗冻融耐久性的提高。
