1. HDPE纤维钢筋混凝土结构的力学性能
1.1HDPE纤维
HDPE是一种具有极低的活性的、不易受酸碱影响的高分子聚合物，它的结构由（CH2）n链构成，亚甲基原子组的长度一般介于5×105~107nm之间，而且它们之间还有一种特殊的—CH2链连接，使得它们能够稳定地结合在一起【1】。HDPE的密度和强度显著优于其他PE类，这是由于它独特的分子结构和较短的链长所致，详情请参考表1。
表1HDPE与PP材料对比
1.2力学性能分析
表2汇总了7种不同类型的混凝土的性能参数，包括弹性模量（Ec）、立方体抗压性能（fck(cube) ）、圆柱体拉伸强度（fct(cyl)）、静态弯曲断裂模量（fctm），而且这些参数的测量时间分别是28天和90d。根据表2的结果，HDPE纤维的应用并未显著改善混凝土的弹性模量和压缩强度。然而，在90d的实验期间，无论添加的HDPE纤维的数量和直径如何，纯混凝土（C1）的早期压缩强度都优于未添加HDPE纤维的混凝土，而且fck(cyl）的变化也较小【2】。经过28d和90d的测试，FRC混凝土的静态弯曲断裂模量（fctm）明显优于纯混凝土，表明其具有更优越的抗弯性能。然而，在28d和90d的测试中，FRC混凝土的拉伸强度均未能明显改善。然而，为了证明静态弯曲断裂模量的变化与HDPE纤维之间存在着明显的正向关联，仍然需要大量的实验数据来支撑。
表2 测试结果
1.3FRC水渗透率分析
通过HDPE 技术，可以改善混凝土的渗透性，使它更具有抗腐蚀能力。为此，采用3 个边长为150 毫米的立方体，将它们放置在室外，经过45 天的风干，最终得出的结果表明，HDPE技术可有效地改善混凝土的渗透性，使它更具有抗腐蚀能力，并且更能抵抗二氧化碳的侵蚀，从而更好地保护混凝土的耐久性。HDPE纤维的掺入会导致混凝土砌块的渗透率大幅降低，其下限可达35%～80%，且随着纤维含量的提高，这种降幅会进一步扩大【3】。当HDPE纤维混凝土的吸水率下降时，它的抗老化能力会受到水分迁移量的影响，导致盐分和二氧化碳的含量增加，进而加剧对混凝土的损伤.此外，通过渗透性测试发现，纤维根数与渗透性之间存在显著的相关性。根据以往的研究结果，当纤维含量从0.75%上升至2.0%时，混凝土的渗透性也会随之提升，最终达到90%。
1.4HDPE 纤维钢筋混凝土的耐久性
经过实验，七种混凝土的pH 值大致相同，即12.4。然而，如果HDPE的PH值保持不变，那么它就有必要仔细检测一下，以便更好地改善混凝土的一些特性。HDPE纤维的抗腐蚀性极强，几乎可以抵抗各种酸碱环境，使其在恶劣的条件下仍然可以维持优异的性能。经过本次实验，HDPE－钢筋混凝土（如图1）纤维表面没有出现任何化学腐蚀，而是由于表面的机械摩擦而造成的破坏。HDPE纤维混凝土的耐久性显著优于传统的混凝土，它能够在恶劣的碱性条件下持续使用，从而提供更优质的使用寿命。
图1 HDPE 纤维混凝土扫描电镜照片
2. 钢筋锈蚀后的力学性能
2.1锈蚀钢筋的塑性性能
根据钢筋混凝土结构设计规范的要求，热轧钢筋需要满足高强度、高塑性以及高耐久性的特点，其中，最高的抗拉强度应达到1.5以上，而且其耐久性也应达到一定的标准。当钢筋受到腐蚀作用时，其应力－应变曲线会出现剧烈的波动，而且没有明确的弹性极限，其最高强度也接近于其最低弹性极限【4】。这种情况下，它更像是一种脆性材料的失效模式。当前，由于缺乏预防措施，这种结构极易出现脆弱的破坏。当腐蚀量增大时，钢筋的屈服台阶和强化阶段会迅速减少，说明其塑性会随着腐蚀量的增大而急剧降低。此外，实验证实，轻度腐蚀的钢筋会出现明显的颈缩现象，而重度腐蚀的钢筋则不会出现任何颈缩现象。
2.2结论
当钢筋受到腐蚀时，它的塑性和延展性会受到影响。腐蚀程度越深，腐蚀速度就会更快，导致材料的塑性降低。随着腐蚀的进一步加剧，钢筋的屈服台阶会变得更小，而且延伸率也会减少。钢筋的腐蚀对其断面损失率和失重率都产生影响。如果钢材在腐蚀过程中变得更加脆弱，它就可能失去预期的强度，从而导致结构的崩溃。许多建筑的坍塌事件都表明了这一点。因此，必须关注钢筋的抗腐蚀能力。由于钢筋的塑性较弱，它的抗腐蚀能力会显著降低。这种情况通常发生在钢筋截面上，特别是那些受到锈蚀或断裂影响的区域。随着钢筋的腐蚀，它的截面并非完全消失，而是出现了局部的减小【5】。即使在受损的部分已经达到极限，它仍然可以保持较高的强度，但其余的区域的变形却不太明显。这种情况通常表现为伸长率的减小。另外，由于外界的腐蚀性液体或气体的侵蚀，以及晶格中的点、线、面和体积缺陷的影响，都会导致材料的硬度降低。经过钢筋腐蚀处理，材料的屈服强度不仅未减少，甚至大幅提升。这可能是由于腐蚀区域的截面减小，从而使得材料的应力超出了其塑性极限，但一旦腐蚀处理完毕，这种应力便会消失。由于采用了冷加工技术，使得钢筋的屈服强度得到了提升，从而缩短了表演阶段和强化阶段。即使经过锈蚀，材料的最大强度也保持在正常水平，并且随着时间的推移，性能强度会进一步提高。当钢材受到腐蚀时，它的断面损耗会比失重率更严重。这种情况会导致腐蚀的分布更为不均，并且会使得截面损耗与重量损耗之间的差距变得更大。尽管这种情况会使得钢筋的屈服强度得到改善，但是它的总体强度仍会受到影响。
结语
经过深入的分析发现，钢筋混凝土结构的力学特性会受到它们本身的材质和外部环境的影响而发生改变。为了确保这种情况的稳定，必须不断探索和实践，以便更好地控制和改善它们的力学特性，从而实现钢筋混凝土技术的长期发展。
参考文献
[1] 胡晓敏.HDPE纤维钢筋混凝土结构的力学性能研究[J].塑料工业，2018,46(04):131-133+151.
[2] 常晶，苏波.无黏结钢筋混凝土结构力学性能分析[J].公路，2017,62(10):234-239.
[3] 王铣鹏.浅析钢筋混凝土结构构件的高温力学性能[J].科技创新导报，2009(34):92.2009.34.001.
[4] 李昊，张园，张丽.钢筋混凝土结构中钢筋锈蚀后力学性能变化的试验研究[J].内蒙古农业大学学报（自然科学版）,2006(04):114-117.
[5] 何世钦，贡金鑫，王海超.受腐蚀钢筋混凝土结构力学性能研究现状[J].海洋工程，2003(02):107-112.2003.02.019.
