低溫作用下改性骨料-鋼纖維再生混凝土彎曲性能試驗

蘇駿,黃福,王淞波,許子揚,楊海鑫,李揚

（湖北工業大學 土木建筑與環境學院，武漢 430068）

隨著我國城市基礎設施建設的快速發展，建筑固廢排放量正逐年攀升，截止2021年，我國建筑固廢排放量高達30億噸，其中廢棄混凝土約占40%左右，大量廢棄混凝土不僅占用了大量的土地資源而且很難物盡其用[1]。同時建筑固廢也是歐盟等各國的主要廢棄物，其資源化利用率從90%下降到5%不等[2]。因此，將廢棄混凝土作為混凝土骨料回收再利用，不僅可以節約資源，緩解對土地的需求[3]，還可以減少CO2排放量[4]，同時對我國“雙碳”目標的實現具有重要的戰略意義。

再生混凝土(Recycled aggregate concrete，RAC)是指利用廢棄混凝土破碎加工而成的再生集料，部分或全部代替天然集料配制而成的新混凝土[5]。由于再生骨料表面具有較多的微裂縫和舊砂漿，使再生混凝土存在多個較薄弱的界面過渡區(ITZ)，導致再生混凝土的力學性能普遍低于天然混凝土[6]，致使再生混凝土的推廣應用遇到較大阻力。針對這一問題，國內外學者對再生骨料改性進行了大量的試驗研究，并取得一系列重要研究成果。主要包含有增強舊砂漿，如聚合物乳液浸泡[7]、碳酸鈣沉積[8]等；去除舊砂漿，如機械研磨[9]、浸酸分離[10]等；摻入纖維，如鋼纖維[11]、聚合物纖維[12]等。相較溶液浸泡帶來的次生化學污染及研磨等需要投入大量機械設備，采用水泥凈漿改性再生骨料優勢更明顯。曹鑫鋮等[13]研究表明，再生骨料經包漿處理后能有效降低混凝土板裂縫開展的離散程度，使裂縫更加均勻分布，從而提高再生混凝土的抗開裂能力。王興國等[14]研究發現，經水泥凈漿改性再生混凝土的抗壓強度和抗折強度均得到明顯提升，且在抗沖擊性能方面，水泥凈漿改性再生混凝土較納米SiO2溶液具有更高比吸能。Kim等[15]認為摻入鋼纖維可有效提高再生混凝土梁的彎曲強度和延性系數，鋼纖維的控裂作用減緩了再生混凝土的韌性和抗彎強度的降低。朱海堂等[16]研究表明，鋼纖維對再生混凝土韌度增強效果較天然混凝土更強。牛海成等[17]則發現當摻入1.5vol%鋼纖維和0.1vol%聚乙烯醇(Polyvinyl alcohol，PVA)纖維時再生混凝土的開裂荷載、抗彎承載力和延性性能均達到峰值，較普通再生混凝土分別提高了60.0%、4.2%和20.1%。因此，將再生骨料進行水泥凈漿預浸處理、摻入適量鋼纖維，能有效提升再生混凝土的力學性能和耐久性能。

隨著再生骨料改性及設計性能的逐步完善，再生混凝土逐漸在建筑物及構筑物中廣泛投入應用，北京冬奧會速滑館[18]在建造中也采用了低取代率的再生混凝土。由于我國南北部氣候差異顯著，北部地區冬季氣溫較南部更低，而低溫影響在北方地區混凝土結構設計中不容忽視。據氣象觀測資料顯示：北京冬季史載最低氣溫約為-27.4℃，而北部局部地區甚至達-52.3℃。已有研究表明，低溫作用下普通混凝土力學性能與常溫條件下相比有很大的區別，主要受溫度、含水率的影響較大[19]。但有關低溫作用對再生混凝土性能的影響尚未見文獻報道，本文將再生骨料進行水泥凈漿改性處理，并在再生混凝土中摻入適量的鋼纖維，研究低溫作用對改性骨料-鋼纖維再生混凝土彎曲性能的影響，研究結論為再生混凝土的性能優化設計及推廣應用提供參考。

1 試驗概況

1.1 原材料和試件制備

試驗選用P·O 42.5華新牌水泥，采用細度模數為2.5的天然河砂，減水劑采用聚羧酸高效減水劑，采用直桿形鍍銅微絲鋼纖維，其物理性能見表1。天然粗骨料(Natural aggregate，NA)選取武漢市自產骨料，再生粗骨料(Recycled aggregate，RA)為某商混站廢棄混凝土經破碎篩分得到，水泥凈漿改性再生骨料(Cement recycled aggregate，CRA)制作流程如圖1所示，各項物理指標見表2。經水泥凈漿改性再生骨料壓碎指標相對較低，使再生骨料具有較好的持荷能力，同時該改性可使其界面過渡區更均勻致密，進而可提升再生混凝土宏觀力學性能[20]。

表2 不同骨料物理指標Table 2 Physical indicators of different aggregates

試件制備時先將粗骨料(NA、CRA)、河砂、水泥依次倒入攪拌機中干拌2 min，隨后邊攪拌邊均勻添加鋼纖維，同時先加入一半的水，然后加入另一半水繼續攪拌2 min獲得拌合物，將其倒入模具中，同時將熱電偶加入其中以便后期監測試驗溫度，最后將其放置24 h脫模后，放入標準養護室進行養護28天。

1.2 試驗設計

試驗設計CRA質量取代率分別為30wt%和60wt%，鋼纖維體積摻量分別為0vol%、0.5vol%、1.0vol%、1.5vol% (wt%表示再生骨料質量占粗骨料用量比例，稱為質量取代率；vol%為鋼纖維摻量占試件體積分數，稱為體積摻量)，試件尺寸為100 mm×100 mm×400 mm，試件編號及配合比見表3，其中水泥、砂、基礎水和減水劑分別為406 kg·m-3、607 kg·m-3、195 kg·m-3和2.82 kg·m-3，每組試件制作且測試3個樣本，取其平均值探究低溫作用及纖維摻量對水泥凈漿改性再生混凝土(Cement recycled aggregate concrete，CRAC)彎曲性能的影響。

表3 試件編號及配合比Table 3 Number and mix proportion of specimens

1.3 試驗方法

1.3.1 降溫試驗

采用自主研制的深冷環境低溫箱進行降溫，降溫設備如圖2(a)所示。以我國北部寒區溫度為背景，分別設置20℃、0℃、-20℃、-40℃、-60℃的溫度梯度，采用通入液氮方式進行降溫使其達到目標溫度，降溫速率為2℃/min，當預埋置于試件中心的熱電偶及低溫箱內自帶環境溫度監控系統均達到略低于目標溫度時(設備詳見圖2(b)、圖2(c))，使其恒溫2 h，隨即進行加載試驗。

圖2 降溫及溫度傳感設備Fig.2 Cryogenic equipment and temperature sensor

1.3.2 彎曲性能試驗

參考CECS 13-2009[21]和 GB/T 50081-2019[22]，采用美特斯工業系統(中國)有限公司生產的CBT1105-D型微機控制四點彎曲試驗機(圖3)，以位移控制方式進行加載，加載速率為0.6 mm/min，用以研究低溫作用及鋼纖維摻量對CRAC彎曲性能的影響。由于在降溫試驗中，使低溫箱內環境溫度與試件核心溫度均達到略低于目標溫度并進行了恒溫，且單個試件進行加載試驗用時在5 min左右，故本試驗暫不考慮試件在加載過程中的溫度損失。

圖3 加載示意圖Fig.3 Loading diagram

同時，根據標準CECS 13-2009[21]提出的等效抗彎強度和彎曲韌性指標來表征低溫作用及纖維摻量對CRAC彎曲性能的影響，計算表達式如下：

式中：fe為等效彎曲強度；Ωk為跨中撓度為L/150的荷載-撓度曲線下面積；δk為跨中撓度為L/150時撓度值；L為試件跨度；b為試件截面寬度；h為試件高度。

本文采用史占崇等[23]提出的偏移法確定荷載-撓度曲線中的初裂撓度δ，并依據CECS 13-2009[21]計算其相應彎曲韌性指標，計算簡圖如圖4所示，計算表達式如下：

圖4 韌性指標計算簡圖Fig.4 Calculation diagram of toughness index

式中：I5為3倍初裂撓度值(3δ)處荷載-撓度曲線包絡面積與初裂撓度點處曲線包絡面積的比值；I10為5.5倍初裂撓度值(5.5δ)處荷載-撓度曲線包絡面積與初裂撓度點處曲線包絡面積的比值；Ωkδ為k倍的初裂撓度值處荷載-撓度曲線包絡的面積。

1.3.3 微觀試驗

采用Hitachi SU8010型場發射掃描電子顯微鏡(日本日立公司)對CRAC的微觀形貌進行觀察。

2 試驗結果與分析

2.1 CRAC荷載-撓度曲線與破壞形態

不同纖維摻量的CRAC試件荷載-撓度曲線如圖5所示?？梢钥闯?，在加載過程中，經低溫作用的試件強度會有顯著提升，但其脆性明顯增大，隨溫度進一步降低，荷載-撓度曲線表現出“跳崖”般突降趨勢，且纖維摻量越低，其變化越明顯。

圖5 不同溫度下水泥凈漿改性再生混凝土(CRAC)受彎荷載-撓度曲線Fig.5 Bending load-deflection curves of cement recycled aggregate concrete (CRAC) at different temperatures

圖5(a)為未摻入纖維的CRAC荷載-撓度曲線，在受彎過程中，隨荷載增加，試件中部出現沿截面發展的豎向裂縫并迅速貫穿整個截面，伴隨著劇烈聲響發生斷裂，表現出明顯脆性破壞特征，隨著溫度降低，其極限承載力明顯提高，較常溫狀態最大可提高約2.84倍；而摻入適量鋼纖維的試件在加載過程中表現出良好的韌性，其試驗過程可歸納為開裂前階段、裂縫發展階段和破壞階段，試件破壞形態見圖6。

圖6 1.5vol%SF/CRAC(60wt%CRA)試件破壞形態Fig.6 1.5vol%SF/CRAC(60wt%CRA) specimen damage pattern

從圖5(b)可以看出，在開裂前階段，當荷載較小時，纖維摻量為0.5vol%的CRAC截面應力和應變均較小，此時荷載-撓度曲線呈線性上升；隨著荷載逐漸增大，基體達到最大拉應變，試件底部出現細小裂縫，裂縫尖端產生應力集中并開始沿截面豎向發展，由于此時纖維含量相對較少，且纖維呈亂向分布，導致裂縫持續開展，繼而部分荷載-撓度曲線出現陡降“跳崖”趨勢，當裂縫尖端接觸到基體內鋼纖維時，此時鋼纖維在裂縫處發揮橋聯作用，緩解裂縫尖端應力的激增并將其均勻傳遞給纖維附近未開裂的基體，鋼纖維的橋聯作用限制了裂縫的進一步發展，使試件破壞具有韌性特征，延性增大；當荷載加載至峰值荷載的80%時，裂縫沿主裂縫進一步延伸，主裂縫寬度迅速增大，試件撓度增加，伴隨斷裂聲試件破壞，退出工作。圖5(c)、圖5(d)為纖維摻量1.0vol%、1.5vol%的CRAC，其試驗現象與0.5vol%試件相似，但承載力和變形能力均有不同程度的增長。此外，從圖5(d)可以看出，在常溫狀態時，鋼纖維摻量為1.5vol%的CRAC曲線出現二次強化現象(荷載出現二次峰值現象)，其主要原因是試件加載過程中裂縫尖端擴展到鋼纖維橋聯處時，尤其是在纖維摻量較高時，鋼纖維拔出需要消耗大量能量，從而導致荷載出現二次峰值[24]；但隨溫度降低該現象消失，主要是由于隨溫度降低試件承載力顯著提升，鋼纖維與基體內水分凍結連接，當受力破壞時纖維與基體形成粘結效應；由于一方面CRA界面過渡區寬度相對較大，使材料在受力破壞時較高體積摻量的鋼纖維發揮橋聯作用空間增大，另一方面1.5vol%鋼纖維易產生個別局部結團現象，從而導致常溫狀態下鋼纖維摻量為1.5vol%時，再生骨料取代率為60wt%的CRAC二次強化現象較30wt%更明顯，孔祥清等[24]也得到相似結果；同時對比30wt%和60wt%荷載-撓度曲線發現，隨溫度進一步降低，60wt%CRAC曲線較30wt%更“飽滿”，說明此時60wt%CRAC耗能能力更優。

2.2 CRAC彎拉強度

各試件彎拉強度見表4?？梢钥闯?，摻入適量纖維可提升CRAC彎拉強度，隨纖維摻量的增加，CRAC彎拉強度顯著提升，在常溫狀態下，30wt%和60wt%的CRAC均在纖維摻量為1.5vol%時彎拉強度提升最明顯，分別為0vol%的1.07倍、1.49倍；在低溫狀態下，CRAC彎拉強度整體隨溫度降低而提升，當溫度達到-60℃時，較常溫狀態下最大可提升約168%；由于普通混凝土材料是由固、液、氣三相組成的復合多孔材料，而CRAC由于再生骨料自身缺陷及新舊砂漿形成的界面過渡區會進一步使其孔隙率增大[25]。經低溫作用，材料中的毛細管孔隙水向冰的狀態過渡，水轉變成冰會填補CRAC內部孔隙缺陷，導致其對外部載荷的阻力顯著增加[26]，從而提升其整體密實性，使彎拉強度顯著提升。從表中可見彎拉強度出現部分離散現象，這與Cai等[27]試驗結果相似，主要是由于隨溫度降低，材料中毛細管孔隙中水逐漸向冰的狀態轉變，導致不同程度的體積膨脹，而膨脹產生的內應力使材料各項性能的離散性進一步增加。

表4 CRAC試件平均彎拉強度試驗值Table 4 Test values of average flexural tensile strength of each group CRAC specimens

2.3 CRAC等效彎曲強度

圖7為不同影響因素對CRAC等效彎曲強度的影響?？梢钥闯?，摻入適量纖維對CRAC性能有明顯提升，同時其等效彎曲強度隨纖維摻量增加而提升，30wt%和60wt%CRAC均在纖維摻量為1.5vol%時表現最優，分別較0.5vol%最大提升約85.80%和123.35%，主要是由于CRAC材料在受力破壞時，摻入適量纖維可有效發揮其橋聯作用，進而達到增韌阻裂的作用。

圖7 溫度對CRAC等效彎曲強度的影響Fig.7 Effect of temperature on equivalent bending strength of CRAC

溫度變化對CRAC等效彎曲強度有顯著影響，兩種再生骨料取代率下CRAC均表現出隨溫度降低，其等效彎曲強度呈先下降后上升的趨勢。同一纖維摻量下，當溫度達到-20℃時，30wt%CRAC等效彎曲強度較常溫最大降低34.86%，而在-60℃時達到最大值，較-20℃時最大提升135.96%；60wt%CRAC在0℃時其等效彎曲強度達到最小值，較常溫最大降低約44.79%，而在-60℃時較0℃最大提升123.16%?；诘蜏刈饔孟驴紫端Y晶成核及冰晶生長演化過程(圖8)可知，CRAC等效彎曲強度隨溫度降低呈先下降后上升的趨勢是由于經低溫作用時，CRAC中孔隙水會自發形成晶胚，當晶胚等于或大于臨界尺寸時會形成晶核[28]，而在此過程中由于晶胚通過能量屏障生長成晶核(孔隙水由液相轉變為固相)，造成CRAC中孔壁形成不同程度微裂縫，同時一部分孔隙水遷移至裂縫中，從而使CRAC形成內部損傷導致其性能降低；隨溫度進一步降低，冰晶臨界尺寸也隨之降低，即CRAC中一部分毛細管孔隙水凍結成冰，同時填充基體內部微裂縫，一部分冰晶發揮粘結、增韌阻裂作用[29]，進而使其性能提高。

圖8 低溫作用下孔隙水冰晶生長演化過程Fig.8 Evolution of pore water ice crystal growth under the effect of low temperature

從圖7中對比30wt%與60wt%CRAC可發現，其等效彎曲強度分別在-20℃、0℃時達到最小值；除0.5vol%外，其他試驗組當溫度低于0℃時60wt%的CRAC等效彎曲強度均大于30wt%。主要是由于孔隙水的冰點與孔徑大小有關，孔徑越小其冰點越低，同時在低溫作用下混凝土性能提升程度與其含水率成正比[28]，當溫度達到0℃時，由于60wt%CRAC具有較高孔隙率，而更多大孔隙水成冰造成的內部損傷較明顯，從而導致此時其等效抗彎強度略低于30wt%；由于當溫度在-20～-70℃時更小的毛細管孔隙水開始凍結[30]，同時使一部分損傷微裂縫得到填充，進而導致當溫度低于-20℃時，30wt%CRAC等效彎曲強度明顯提升，同時由于CRA與NA相比，CRA吸水率、含水率更高，導致當溫度低于0℃時，60wt%CRAC性能提升幅度大于其內部損傷，使其等效抗彎強度較30wt%更高。由于0.5vol%纖維摻量相對較少，且纖維在基體內呈不均勻分布，使纖維發揮橋聯作用不確定性增加，導致個別鋼纖維摻量為0.5vol%的60wt%CRAC 等效彎曲強度略低于30wt%。

2.4 CRAC彎曲韌性指標

彎曲韌性指標可表征材料耗能及發生變形后的殘余強度，依據CECS 13-2009[21]以初裂撓度δ的3.0、5.5的倍數撓度點與荷載-撓度曲線下包絡面積計算的相應韌性指數見表5。

表5 CRAC強度及韌性指標Table 5 Strength and toughness index of CRAC

不同影響因素下CRAC彎曲韌性指數變化趨勢如圖9所示?？梢钥闯?，不同再生骨料取代率下CRAC彎曲韌性指數均隨溫度降低呈先下降后上升的趨勢，1.5vol%纖維摻量CRAC表現出良好的抗低溫損傷效能，除0.5vol%纖維摻量外，隨溫度進一步降低60wt%CRAC彎曲韌性指數整體較30wt%更高，由此說明隨溫度進一步降低60wt%CRAC較30wt%更具耗能能力，并從圖9(a)、圖9(b)中可知，隨溫度進一步降低，CRAC彎曲韌性指數I5略高于其常溫狀態。為進一步探究其成因，分別截取常溫、-60℃狀態下CRAC破壞時鋼纖維拔出部分，通過SEM掃描(圖10(a)、圖10(b))可見，-60℃狀態下CRAC鋼纖維拔出損傷較常溫狀態更顯著，由此說明低溫狀態下鋼纖維拔出具有更高摩擦剪切阻力。同時結合圖11可知，不同溫度下CRAC受力破壞時，基體內鋼纖維均呈拔出、脫粘現象，而在-60℃作用下鋼纖維拔出附著冰晶并與基體粘結，由于基體內孔隙水冰晶生長作用，一方面使CRAC基體內部較常溫狀態下更密實，另一方面由于鋼纖維具有較高表面硬度，隨溫度進一步降低當水泥基體硬度高于鋼纖維時，使鋼纖維-水泥基體粘接性能顯著提高，進而提升材料峰后延性。

圖9 不同影響因素下CRAC彎曲韌性指數Fig.9 Bending toughness index of CRAC under different influence factors

圖10 不同溫度下鋼纖維損傷機制Fig.10 Steel fiber damage mechanisms at different temperatures

圖11 不同溫度下CRAC破壞機制Fig.11 CRAC destruction mechanisms at different temperatures

2.5 纖維對CRAC的增強效應

變形能是材料在受力破壞時的耗能能力，摻入適量鋼纖維可有效提升CRAC彎曲性能(變形能)。為更直觀反映低溫作用下鋼纖維對CRAC的增強效能，本文給出以不同鋼纖維摻量的CRAC變形能與0vol%纖維摻量下的CRAC荷載-撓度曲線包絡面積的比值(纖維增強效應系數)來表征。計算公式如下：

式中：Sk為纖維體積摻量為k時CRAC荷載-撓度曲線包絡面積；S0為纖維摻量為0vol%時荷載-撓度曲線下包絡面積；T為纖維增強效應系數。各試件計算結果見表6，纖維增強效應系數與溫度關系如圖12所示。

圖12 CRAC纖維增強效應與溫度的關系Fig.12 Relationship between fiber reinforcement effect of CRAC and temperature

表6 不同溫度下CRAC纖維增強效應系數Table 6 Fiber reinforcement effect coefficients of CRAC at different temperatures

可知，在常溫狀態下1.5vol%纖維摻量CRAC增強效應最為顯著，兩種取代率下較0.5vol%分別可提升59.86%和48.88%；經低溫作用，不同纖維摻量下CRAC纖維增強效應隨溫度降低整體均呈下降趨勢，而在同一骨料取代率下隨纖維摻量增加其纖維增強效應相應增大；對比兩種取代率CRAC可發現，再生骨料取代率為60wt%的CRAC纖維增強效應較30wt%更顯著，其主要原因是，鋼纖維呈亂向分布在基體中形成三維網狀穩固結構，同時經低溫作用孔隙水凍結成冰增大基體-纖維粘結作用，使當CRAC 破壞時纖維拔出所耗能量增加，進而提升其彎曲性能；并結合上文所分析可知，在低溫作用下，鋼纖維與CRAC具有良好協同作用，但隨溫度進一步降低，材料中冰晶生長作用是影響材料性能的主要因素。

3 CRAC微觀機制

常溫狀態下CRAC微觀結構如圖13所示，從圖13(a)可以看出，在CRA與基體界面過渡區出現氫氧化鈣(C-H)呈定向排列現象，同時在其中富集水化硅酸鈣(C-S-H)凝膠及少數(Aft)填充，使界面整體結構較均勻。由于再生骨料經水泥凈漿改性處理，一方面骨料表面漿層在拌和過程中吸水較多，而在水泥水化后期通過其緩釋作用一定程度上補充過渡區中水分(由此進一步闡釋上文低溫作用下60wt%CRAC性能提升現象)，從而使出現一部分水化產物C-S-H富集填充界面的現象。另一方面，再生骨料與基體間通過一層漿體過渡層粘結，使其中心質和介質之間的彈性模量與熱膨脹系數相對較小[31]，從而使在基體收縮及外力等因素作用下產生的局部應力降低。

圖13 CRAC微觀結構Fig.13 Microstructure of CRAC

從圖13(b)可以看出，CRA與基體界面過渡區寬度較NA更大，其主要原因是，雖然CRA中一部分水化產物C-S-H、Aft填充連接界面過渡區部分，但是產物尺寸細小且其臨界基體結構較NA更疏松，從而使其界面過渡區寬度與NA存在一定差距。同時進一步說明，CRA與基體較寬的界面過渡區為低溫作用下CRAC冰晶生長作用提供明顯發展空間。

經低溫作用CRAC微觀結構如圖14所示，從圖14(a)可以看出，經低溫作用CRA四周形成明顯微裂縫并向基體內部延伸，臨界基體部分存在較多大孔隙且結構疏松，由此進一步說明在低溫作用時，由于CRA較高含水率及其緩釋作用，使CRA-基體界面過渡區處冰晶生長作用較顯著。圖14(b)為CRAC孔隙結構微觀形貌，從中可見經低溫作用孔隙周圍形成多條擴散延伸至界面過渡區的微裂縫，并結合圖8進一步說明在低溫作用時，一方面孔隙水凍結成冰造成孔壁損傷，同時一部分孔隙水遷移至微裂縫中。另一方面，由于冰晶生長作用使各向損傷連接填充。

圖14 低溫作用對CRAC微觀結構影響Fig.14 Effect of low temperature action on the microstructure of CRAC

4 結 論

通過對低溫作用下不同再生骨料取代率及不同鋼纖維體積摻量的凈漿改性再生骨料混凝土(CRAC)進行四點彎曲性能加載試驗，得到了不同溫度作用下CRAC的彎拉強度及荷載-撓度曲線，通過計算分析得到了CRAC等效彎曲強度、彎曲韌性指標；并提出低溫作用下再生混凝土的纖維增強效應表達式，分析了低溫作用及纖維摻量對CRAC彎曲性能的影響，并通過SEM掃描CRAC微觀結構，得到以下主要結論：

(1) 常溫狀態下CRAC彎拉強度隨鋼纖維摻量增加得到明顯提升，且在纖維摻量為1.5vol%時表現最優，其最大可達0vol%纖維摻量的1.49倍，同時其彎拉強度隨溫度降低明顯提升，較常溫條件下最大可提升168%；

(2) 由于受CRAC孔隙水中冰晶生長作用及水泥凈漿改性再生骨料(CRA)骨料特性影響，兩種再生骨料取代率下鋼纖維CRAC彎曲韌性隨溫度降低均呈先下降后上升的趨勢；其中，隨溫度進一步降低再生骨料取代率為60wt%的CRAC耗能能力較30wt%更優；

(3) 低溫作用下，摻入適量鋼纖維可有效提升CRAC彎曲性能，兩種再生骨料取代率下均在鋼纖維摻量為1.5vol%時其彎曲性能達到最佳增強效應，且鋼纖維的摻入對60wt%CRAC增強效應較30wt%更顯著；同時鋼纖維與CRAC具有良好協同作用，但隨溫度的降低，CRAC材料中孔隙水的冰晶生長作用是影響其彎曲性能的主要因素。