两种及以上纤维共同掺加被称为混杂纤维，相比单种纤维，混凝土基体内存在多种纤维时，纤维之间存在的混杂效应会使纤维混凝土性能变化机理更加复杂。通过纤维混杂作用，可能实现混凝土性能的进一步改善。许多文献探究了不同种类和比例的混杂纤维对混凝土性能的影响，本文简要介绍了一些文献中的混杂纤维混凝土研究。

Liu等[1, 2]向混凝土中掺加了不同比例的PVA-钢混杂纤维，并测试了混杂纤维增强混凝土的力学性能和破坏形式。如图1和图2所示，结果表示提升混杂纤维中的钢纤维比例时，混凝土的抗弯强度和抗拉强度都出现了显著提高，而PVA纤维混杂比例提升则对抗弯强度的影响较小，掺量较高时还会降低试样的拉伸强度。

图1 不同纤维混杂比例混凝土抗弯强度变化

图2 不同纤维混杂比例混凝土拉伸强度变化

作者认为PVA纤维和钢纤维对混凝土在拉伸破坏中的裂缝开展过程起到不同作用，如图3所示为混凝土拉伸过程的三个主要阶段。阶段1为弹性加载阶段，在此阶段纤维杂化效应的贡献有限，应力-应变曲线与普通混凝土基本一致。随着应力的增大，混凝土开始出现微裂纹后应力-应变曲线进入第二阶段，此时PVA纤维和钢纤维与混凝土基体发生相互作用，阻止微裂缝的形成和进一步发展，抑制宏观裂缝的产生。此外，由于PVA纤维具有更小的几何形状和更好的柔韧性，在增强混凝土基体方面比钢纤维发挥更重要的作用。随着应力的不断增加，微裂纹相互连接开始形成宏观裂纹。由于纤维的杂化效应，在加载过程中可能会形成并扩展多个宏观裂纹。最初，钢纤维和PVA纤维都可以桥接宏观裂纹，但随着加载的增加，宏观裂纹逐渐张开，导致其宽度增大，PVA纤维首先被拉出或在大裂缝处断裂。此时，宏观裂纹中仅钢纤维主导桥梁作用，应力-应变曲线进入第三阶段，在此阶段，应变迅速增加，而应力迅速减小。应力-应变曲线峰后阶段的拐点可视为区分第二阶段和第三阶段的临界点。到达该拐点后，宏观裂纹趋于连通并快速张开。与此同时，主裂缝开始形成并发展。

图3 混杂纤维混凝土裂缝产生过程

文献[3]使用了PVA与PP纤维混杂掺加混凝土，对其静态和动态力学性能(抗压、拉伸和抗冲击)进行了初步研究。如图4和图5所示，结果表明混杂纤维制备的混凝土材料抗压强度和弹性模量随混杂纤维中PP纤维体积比的增大而减小，且在纤维总体积掺量相同的情况下，部分混杂PP纤维的混凝土抗压强度和抗拉强度低于纯PVA增强混凝土。此外，随着PP纤维在混杂纤维中的比例增大，混杂纤维混凝土的抗拉强度和极限拉伸应变增大，抗冲击性能也有所增强。

图4 不同混杂纤维抗压应力应变曲线

图5 不同混杂纤维拉伸应力应变曲线

文献认为混杂纤维对混凝土力学性能的影响主要表现在两个方面。一方面是纤维在混凝土基体中起到了桥接作用，抑制了裂纹的出现和发展，提高了材料的延性。另一方面是纤维的不均匀分布增加了基体孔隙率造成性能的负面影响，这导致基体中存在的初始缺陷数量增多，其抗压强度降低，纤维的低弹性模量对混凝土的抗压强度也有不利影响。此外，在混杂纤维中，由于PP纤维和PVA纤维对基体的粘合性能不同，导致PVA和PP纤维的对混凝土作用机制也有差异，纯PVA的拉伸应力在PVA纤维拉拔过程中基本保持不变，而对于混杂纤维混凝土，由于PVA纤维的拔出后PP纤维仍在承受载荷，拉伸应力出现持续增长。综合来看，混杂纤维对混凝土力学性能受到多种作用的共同影响。

同种纤维的不同类型也可混杂掺入混凝土实现增韧效果，文献[4]等将不同类型的PVA纤维（涂油和不涂油）以适当比例混杂，制备具有应变硬化和稳态多重开裂的高韧性混凝土材料，并测试了其力学性能。

将未涂油的PVA纤维与涂油的PVA纤维按适当比例混合，制成PVA-ECC材料。如图6所示，M17和M21分别为混杂PVA纤维和纯涂油的PVA纤维试样，混杂PVA纤维的应变硬化效应在裂缝开始出现时更为明显。之后，随着未涂油的PVA纤维开始断裂，应变硬化趋势逐渐消失。对于涂油的PVA-ECC，裂纹开始时的应变硬化效应不明显，应力-应变曲线近似水平。随着位移的增加，涂油后的PVA纤维与基体之间发生滑移硬化，应变硬化特征更加明显。两种试样拉伸过程中都出现了多重平行裂纹的现象，如图7所示。

图6 混杂PVA纤维与纯PVA纤维混凝土拉伸应力应变曲线

图7 多重平行裂纹

纤维混凝土的纤维掺量通常小于2%，纤维掺量较低时混凝土仍然呈现出完全脆性破坏特征，此时混凝土的韧性随着纤维掺量提高而增大，但超过最高掺量可能造成混凝土拌合物工作性降低而影响纤维分散，不利于纤维混凝土内部均匀性。丝状纤维含量提高会增大纤维在基体内团聚的数量，团聚纤维会扩大混凝土孔隙率，降低力学性能和耐久性[5]。此外，纤维取向对混凝土的增韧效果也有较大影响[6, 7]。混凝土拌合时纤维取向的随机分布限制了混凝土韧性提升范围，硬化混凝土发生断裂时，在断裂面倾斜角较高的纤维会出现桥接作用弱化，降低混凝土韧性。混凝土的工作性和浇筑流动方向会影响纤维取向[6]，纤维在良好工作性的混凝土中按拌合物浇筑方向排布的可能性较大。

[1] LIU F, DING W, QIAO Y. Experimental investigation on the flexural behavior of hybrid steel-PVA fiber reinforced concrete containing fly ash and slag powder [J]. Construction and Building Materials, 2019, 228.

[2] LIU F, DING W, QIAO Y. Experimental investigation on the tensile behavior of hybrid steel-PVA fiber reinforced concrete containing fly ash and slag powder [J]. Construction and Building Materials, 2020, 241.

[3] LIN J-X, SONG Y, XIE Z-H, et al. Static and dynamic mechanical behavior of engineered cementitious composites with PP and PVA fibers [J]. Journal of Building Engineering, 2020, 29: 101097.

[4] PAN Z, WU C, LIU J, et al. Study on mechanical properties of cost-effective polyvinyl alcohol engineered cementitious composites (PVA-ECC) [J]. Construction and Building Materials, 2015, 78: 397-404.

[5] SINGH M, SAINI B, CHALAK H D. Performance and composition analysis of engineered cementitious composite (ECC) – A review [J]. Journal of Building Engineering, 2019, 26.

[6] ŞANAL İ, ÖZYURT ZIHNIOĞLU N. To what extent does the fiber orientation affect mechanical performance? [J]. Construction and Building Materials, 2013, 44: 671-81.

[7] HUANG H, GAO X, LI L, et al. Improvement effect of steel fiber orientation control on mechanical performance of UHPC [J]. Construction and Building Materials, 2018, 188: 709-21.