**摘要**
本研究探讨了通过添加摻合料（SCMs）和混合纖維（HFs）来提升再生骨料混凝土（RAC）性能的方法。研究使用了含有10%硅灰和100%再生粗骨料的二元混合物作为對照組。三元混合物则包含了15%的元高嶺土和稻殼灰、20%的粉煤灰和廢玻璃粉以及30%的磨細粒化高爐渣，并分别考察了添加和不添加混合纖維（1%鋼纖維+0.5%玻璃纖維）的情況。研究評估了包括抗壓強度、彈性模量和劈裂抗拉強度在內的力學性能，以及吸水率、氯離子滲透和耐酸性等耐久性指標。結果表明，摻合料主要提高了耐久性，而混合纖維則显著增强了力學性能和耐酸性。摻合料與混合纖維的聯合使用產生了協同效應，其綜合效果优于單獨使用任何一種材料。在所有混合物中，含有15%元高嶺土和稻殼灰並添加混合纖維的配方表現最佳，不仅在強度上有了顯著提升，还降低了吸水率和氯離子滲透率，耐酸性也得到显著增强。这些發現突顯了將摻合料與混合纖維結合使用在生產具有優良機械性和耐久性特性的可持續高性能RAC方面的有效性，使其適用於結構工程。
**研究亮点**
1. **雙重性能提升策略**：本研究首次將摻合料（SCMs）與混合纖維（HFs）結合使用，同時提升了再生骨料混凝土（RAC）的強度和耐久性，有效解决了RAC材料的两大缺陷。
2. **可持續與循環創新**：通過使用100%的再生粗骨料以及工業/農業廢物摻合料（如MK、RHA、FA、WGP和GGBS），該研究推動了符合循環經濟原則的低碳混凝土技術發展。
3. **協同增效作用**：研究表明，摻合料主要提升耐久性，而混合纖維显著增強力學性能和耐酸性；二者結合使用可實現單獨使用時无法達到的最佳效果。
4. **最佳新材料的確定**：含有15%元高嶺土和稻殼灰並添加混合纖維的配方產出了最高的力學強度和耐久性，為未來高性能RAC的設計提供了優化方案。
**對RAC技術的貢獻**
本研究填補了在完全再生粗骨料混凝土中整合多種摻合料與混合纖維方面的知識空白，展示了其在實際結構級可持續混凝土中的應用潜力。底部一行展示了稻壳灰、废玻璃粉、粉煤灰和粒化高炉矿渣。每种材料都以一堆的形式展示，并在下方标注了名称。这些材料用于提升混凝土的机械性能和耐久性，具体内容在上下文信息中有详细说明。全尺寸显示
这些替代水泥材料（SCMs）不仅能提高混凝土的性能，还具有环境可持续性，因为它们能够减少二氧化碳排放，并减少所需添加的波特兰水泥量，因此成为改善混凝土机械性能和环境性能的可行选择（Barbhuiya, Das, Dibyendu等人，引用2025年）。这些材料的规格符合ASTM提供的标准规范。表1列出了化学性质，表2则包含了根据ASTM标准测试确定的物理性质（ASTM C150-C150M-22，引用2025年；《混合胶凝材料规范》，引用2021年）。表1：主要和次要粘合剂的化学性质。下载CSV 显示表格
表2：主要和次要粘合剂的物理性质。下载CSV 显示表格
本研究使用的钩端钢纤维（HSF）是通过冷拔工艺制成，并用粘合剂连接在一起的，两端都有钩子。这种纤维的长度为40毫米，直径为0.85毫米，抗拉强度约为2200兆帕，密度为7750千克/立方米。表3详细介绍了HSF的属性。值得注意的是，在混合过程中使用的粘合剂很容易被去除，而且纤维在混凝土基体中的分布更加均匀。在混凝土中应用HSF已经得到了广泛的研究，许多研究表明HSF可以显著提高混凝土的机械性能，如抗压强度、抗拉强度和抗弯韧性。先前的研究发现，钢纤维通过封闭裂纹来增强混凝土的后期抗裂性和耐久性，从而避免裂纹迅速扩展和材料整体变脆的现象（R. Y. Ma, Yang, 和 Peng，引用2023年）。钢纤维还能提高混凝土的抗冲击性、疲劳寿命、抗断裂韧性和动态载荷下的整体耐久性。钩端设计有助于改善粘合性和裂纹控制，提高抗压强度和抗弯韧性，而2%的纤维含量是平衡工作性和机械性能的最佳比例（Liao等人，引用2025年）。研究中使用的HSF如图2所示。表3：钩端钢纤维和玻璃纤维的属性。下载CSV 显示表格
图2：研究中使用的HSF和GF。阅读该图的详细描述。图片显示了两种类型的纤维：左边的钩端钢纤维堆，右边的三组玻璃纤维，每组长度不同。旁边有一把尺子作为参考，刻度从0到25厘米。钢纤维经过冷拔并用粘合剂粘合；玻璃纤维的长度各不相同，从排列方式可以看出。图片突出了这两种纤维之间的物理差异。全尺寸显示
CEM-Fil 62切短玻璃纤维（GF）也被用作混凝土的增强材料，其详细属性列在表3中。这些纤维由E玻璃制成，E玻璃是一种以其优异的机械性能和耐久性而闻名的高性能材料。本研究使用的玻璃纤维长度分别为6毫米、12毫米和18毫米，这为它们的分散和增强效果提供了灵活性。玻璃纤维在强度重量比方面非常强，具有耐腐蚀性，易于与复合材料结合，已被广泛研究用于改善胶凝材料的性能（Ahmad等人，引用2022年）。玻璃纤维能够提高混凝土的抗裂性和能量吸收能力，同时对工作性的影响很小，可以轻松应用于不同的混合设计中。CEM-Fil 62纤维质量高，能在水泥基体中形成均匀分布，从而提高抗压和抗弯性能。纤维的长度经过优化，以便更好地分散短纤维，使混合物更加均匀，而长纤维则提供更多的机械增强效果。
本研究中的砂和粗骨料来自Lawrance Pur采石场，采用的是巴基斯坦结构混凝土生产中常用的中粒度砂。当地可用的Margalla品牌碎石被用作天然粗骨料（NCA），这种骨料在混凝土混合物中以其出色的强度和耐久性而受到认可（Khan, Shah, 和 Usman，引用2022年）。由于Taxila地区缺乏建筑和拆除废弃物回收设施，粗骨料（RCA）是通过破碎和筛分抗压强度超过30兆帕的混凝土试样手工制备的。这种方法确保了RCA保持足够的强度和物理完整性，这也得到了先前研究的强调（Shinde等人，引用2025年；Tam, Soomro, 和 Evangelista，引用2018年）。为了保持一致性，RCA和NCA的粒径控制得几乎相同，最大骨料尺寸限制为12.5毫米。如先前研究所述，保持回收骨料和天然骨料之间的相似粒径可以减少机械性能和工作性的变化（Safiuddin等人，引用2013年）。研究中使用的砂和RCA如图3所示：图3：研究中使用的砂和RCA。阅读该图的详细描述。图A显示了一堆由细小颗粒组成的砂；图B显示了形状不规则的粗骨料，标签上写着“回收混凝土骨料”。全尺寸显示
表4列出了粗骨料和细骨料的物理性质，便于对比它们的特性。使用Margalla骨料（以其低孔隙率和高的机械强度著称）以及经过系统处理的RCA，可以确保结构级混凝土的可靠性能。粒径控制符合ASTM C33/C33M标准，支持混合设计和机械测试的均匀性（《混凝土骨料规范》，引用2024年）。表4：细骨料和粗骨料的性质。下载CSV 显示表格
本研究在普通混凝土和玻璃纤维增强混凝土混合物中使用了高效减水剂Sikament 520来达到所需的工作性。这种由三乙醇胺和硫氰酸钠制成的减水剂比重为1.12克/立方厘米。它通常用于提高混凝土的流动性，而不降低其强度和耐久性，特别是在高强度和纤维增强混合物中（Shah，2025年）。高效减水剂对新鲜混凝土和硬化混凝土的性能及强度发展有影响（引用2025年）。这种添加剂可以减少水分含量，同时确保纤维在混凝土基体中充分分散（Kang, Kim, 和 Lee，引用2019年）。研究中使用的是饮用水进行混凝土搅拌。根据ASTM C94/C94M等标准建议，必须使用清洁无污染的水，以避免对水化过程和其他混凝土性能产生不利影响。
实验程序分为两个阶段。第一阶段，主要使用43级普通波特兰水泥（OPC）作为粘合剂，并加入10%的钢纤维（SF）和其他辅助胶凝材料（SCMs）来制备三元混合物，以改善混凝土性能，包括MK、RHA、FA、WGP和粒化高炉矿渣（GGBS），这种混合物被称为SF-RAC。第二阶段，加入混合了钩端钢纤维（HSF）和玻璃纤维（GF）的混合纤维，同时使用SCMs，这种混合物被称为混合纤维增强-硅灰-再生骨料混凝土（HF-SF-RAC）。随后对比了普通混凝土和纤维增强混凝土的性能。共浇筑了432个混凝土样品，进行了多种测试，如抗压强度（CS）、抗弯韧性（STS）、弯曲强度（CP）和抗拉强度（AR）。样品分为两类：216个为普通混凝土，另外216个为混合纤维增强混凝土。纤维的添加量为：钩端钢纤维体积的1%（即7750千克/立方米），玻璃纤维体积的0.5%（即2600千克/立方米）。对照混合物为SF-RAC，目标抗压强度为40兆帕。所有混凝土混合物的水灰比统一标准化为0.35；但在HF-SF-RAC中增加了减水剂的用量以保持各组之间的 slump（流动性）一致。混凝土骨料使用的是RCA，在SSD条件下制备。通过添加减水剂，获得了80至110毫米的理想slump范围。研究的详细混合设计见表5：表5。下载CSV 显示表格
混凝土搅拌使用的是旋转速度可调节的机械搅拌机。整个过程分为三个步骤以实现均匀混合：首先，粗骨料和粘合剂以每分钟60转的速度干燥混合2分钟；然后加入50%的水和减水剂，继续搅拌2分钟；最后加入玻璃纤维（GF）和剩余的水及减水剂，以每分钟120转的速度搅拌4分钟。每个批次总共搅拌10分钟，确保混合物均匀。之后将混凝土放入钢模具中制作样品，并用聚乙烯覆盖以防止水分蒸发。新浇筑的样品放置24小时后干燥。所有混凝土样品在测试前都浸泡在自来水中进行养护。
为了确定混凝土混合物的机械性能，进行了抗压强度（CS）和抗拉强度（STS）测试，并利用CS的结果计算弹性模量。所有实验都在高度和直径分别为20厘米和10厘米的圆柱形混凝土试样上进行。抗压强度测试按照ASTM-C39标准进行（《圆柱形混凝土试样的抗压强度测试方法》，引用2012年）；弹性模量根据ASTM C469标准测定（《混凝土压缩状态下的静态弹性模量和泊松比测试方法》，引用2010年）；抗拉强度测试按照ASTM C496标准进行（《圆柱形混凝土试样的抗拉强度测试方法》，引用2017年）。CS和STS测试均在UTM机器上进行，该机器的加载能力为3000千牛（压缩），加载速率为200,000帕/秒。在浇筑后28天、56天和90天，分别测量了混合物的机械性能。为了研究耐久性，还对样品进行了WA测试（抗折强度测试）、CP测试（弯曲强度测试）和AR测试（抗拉强度测试）。所有涉及耐久性的测试都是使用直径为100×200毫米的混凝土圆柱体进行的。预先养护了28天、56天和90天的试样按照ASTM C948标准（《玻璃纤维增强混凝土薄截面的干密度、湿密度、吸水率和表观孔隙率测试方法》）进行了WA测试。在抗氯离子侵蚀（CP）测试中，所有混合物的试样都在直径为100×200毫米的圆柱体中养护了28天，然后在60°C的烤箱中干燥了3天。干燥后，试样被浸泡在10%的氯化钠（NaCl）溶液中。在分别浸泡28天、56天和90天后，将试样从NaCl溶液中取出，并沿直径切割，接着在空气中干燥，并喷洒0.1 N-硝酸银（AgNO3）溶液以监测氯离子的渗透情况。每个试样在六个点上进行了CP测试。每个测试龄期的结果是基于三个样本的平均值，整个过程都遵循ASTM C1543标准（《确定混凝土中氯离子渗透的标准测试方法》）。由于基于电导率的测量在含有钢纤维和火山灰混合料（SCMs）的混凝土中可能会产生误导，因此采用了基于浸渍的方法（ASTM C1543类型）进行CP测试。为了测试抗酸碱（AR）性能，所有混凝土混合物的10×20厘米圆柱体试样都养护了28天。处理后，这些试样再次在空气中干燥，然后在60°C的烤箱中完全干燥。干燥后，根据ASTM C1898标准（《确定混凝土产品对酸侵蚀的化学抗性的标准测试方法》），将试样浸泡在5%的硫酸（H2SO4）溶液中。在整个养护期间，都严格检查了酸的pH值以保持其稳定。在达到相应养护龄期后，对试样进行了称重。初始质量是指养护28天后的试样总体积，最终质量是通过减去因酸侵蚀而形成的白色沉积物得到的。通过计算试样初始质量与最终质量的百分比变化来确定质量损失。尽管缺乏标准阈值，但质量损失仍被用作一种通用的比较指标。这种方法优先考虑了实际的耐久性评估，尽管氯离子测试耗时较长，且AR测试的结果仅为相对比较。
**结果与讨论**
**机械性能**
### 压缩强度
图4展示了不同火山灰混合料（SCMs）加入SF-RAC和HF-SF-RAC混合物后的压缩强度（CS）测试结果，这些结果为三个样本的平均值。总体而言，加入HF后HF-SF-RAC的CS略有提高（3-5 MPa）。相反，SCMs可以显著提高HF-SF-RAC的CS，并增强整个组合的CS。与HF增强剂相比，SF-RAC在28天、56天和90天时的CS分别提高了3.81 MPa、4.05 MPa和4.08 MPa。这表明HF通过增加混凝土基体的约束效应来提高粘结剂的刚性。钩状钢纤维和玻璃纤维由于其较高的抗拉强度、弹性模量以及钩状端部，可以抑制裂缝扩展并改变化合物的开裂行为，从而增强CS（Yang等人，2022年）。图4显示了SF-RAC和HF-SF-RAC的压缩强度对比。
两个分组柱状图显示了随时间变化的压缩强度（MPa）。图A标题为“10% SF加上100% RAC”，包括以下类别：CON-I、MK-15%、RHA-15%、FA-20%、WGP-20%、GGBS-30%。强度范围为40至60 MPa，28天时的虚线为48 MPa。28天、56天和90天的数值分别为：CON-I（48、50、51），MK-15%（52、54.5、56），RHA-15%（52.5、55.5、56.5），FA-20%（49.5、52、53），WGP-20%（51、54、55），GGBS-30%（50.5、53.5、54.5）。图中包含了误差范围。图B标题为“1% HSF加上0.5% GF加上10% SF加上100% RAC”，包括以下类别：CON-II、MK-15%、RHA-15%、FA-20%、WGP-20%、GGBS-30%。强度范围为40至65 MPa，28天时的虚线为52 MPa。28天、56天和90天的数值分别为：CON-II（52、55、55.5），MK-15%（56.5、60、61），RHA-15%（57、60.5、62），FA-20%（54、57、58），WGP-20%（56、59、60），GGBS-30%（55、58、59）。图中同样包含了误差范围。
高表面积和活性二氧化硅的存在是一些使RHA表现优异的因素，使其比其他SCMs更能有效应对游离氢氧化钙（CH）。由于其颗粒的细腻性，RHA提高了粘结剂颗粒的堆积密度，从而增加了混凝土的整体强度和耐久性（Barbhuiya等人，2025年）。此外，超细的RHA颗粒增强了RAC与粘结剂之间的界面过渡区（ITZ），从而形成了更强的结合和更高的结构完整性。MK的效率略低于RHA，但其性能优于FA、WGP和GGBS，这是因为其颗粒更细小，因此与氢氧化钙反应更活跃，生成更多的钙硅酸盐水合物（C-S-H）。MK的非晶态铝硅酸盐结构和大的表面积使其与CH反应更快，进一步增强了混凝土的强度和稳定性。秦等人（2023年）观察到，MK的高比表面积不仅使其相对于FA具有更强的火山灰反应性，还提供了更高的填充效果，从而提高了粘结剂的堆积密度。相比之下，FA、WGP和GGBS在早期对强度的提升作用较小，因为它们的颗粒较大，导致火山灰的反应较慢。RHA和MK混合物在28天内达到了大部分强度，而含有FA、WGP和GGBS的混合物则在28天、56天和90天之间逐阶段提升强度。这种性能的提高也可以归因于SCMs产生的额外C-S-H增强了纤维与粘结剂之间的结合（Ali等人，2020年）。此外，SCMs还优化了粘结剂的堆积方式，改善了纤维与粘结剂基体之间的界面过渡区。
**压缩强度的提高**
图5显示了由于添加HF和SCMs，HF-SF-RAC的CS有所提高。根据SCMs的种类和养护天数，所有SCMs都使SF-RAC的CS提高了3-17 MPa。其中，15%的RHA提高最为显著，其次是15%的MK。具体来说，15%的RHA在28天、56天和90天后分别提高了9.37%、15.82%和17.90%的CS；15%的MK分别提高了8.22%、13.63%和16.56%的CS。此外，20%的FA、20%的WGP和30%的GGBS与28天时的SF-RAC相比分别提高了3-10%、6-14%和5-13%的CS。HF与SCMs的混合使用显著提高了HF-SF-RAC的CS（见图5）。例如，HF与15%的RHA混合后，28天、56天和90天的CS分别提高了4%、10.36%、16.87%和19.08%。类似的混合比例，如HF+15% MK、HF+20% FA、HF+20% WGP和HF+30% GGBS，在28天、56天和90天时的提高幅度分别为约9-17%、4-11%、8-16%和6-14%。SCMs的加入还增强了纤维与粘结剂之间的结合，从而提高了净CS值。例如，15%的RHA和1% HSF加上0.5% GF在28天时分别提高了10.36%、16.87%和19.08%（见图5），即它们的组合效应比单独使用时提高了6-10%。其他SCMs（包括MK、WGP、GGBS和FA）也与纤维结合时表现出类似的协同效应。
**协同指数和相互作用系数**
表6显示了协同指数（SI）和相互作用系数（IC），这些指数定量衡量了不同SCMs、HF和基于SF的RAC之间的相互作用效果。这些指数表明，组合系统（SF+SCMs+HF）产生了微观结构和机械性能的协同改进，其中SCMs诱导的孔隙细化和ITZ致密化增强了纤维-基体之间的结合和裂缝桥接效率，从而超越了传统添加剂的预期效果。SI和IC的计算方法分别采用以下公式：
$$
SI = \frac{P_{scm} \times P_{con}{SCM\% \text{替代}} \times P_{con}
$$
$$
IC = \frac{P_{scm} \times P_{con}{SCM\% \text{替代}}
$$
在10% SF-100% RAC混合物中，加入MK、RHA、FA、WGP和GGBS后的性能优于简单的替代效应，因为所有经过SCMs改性的混凝土在28天、56天和90天时都显示出正的SI值。MK-15%和RHA-15%的较高SI和IC值可以归因于它们较高的火山灰反应性和细度，这有助于更好地细化孔隙和致密化基体。添加HF（1% HSF-0.5% GF）在所有养护天数和所有类型的SCMs中都使SI和IC持续上升，表明纤维增强对SCM-SF系统的效果显著。这种效果与更好的裂缝桥接和应力传递过程有关，从而抑制了微裂缝的进一步发展，并允许更充分地利用精细的水泥基体。此外，显著更高的跨组协同指数证实了SCMs引起的微观结构变化与纤维增强之间的耦合作用。随着养护时间的延长，IC值的逐渐增加表明这些协同效应得到了增强，这与更多的二次水化和纤维与基体之间更强的结合有关。总体而言，研究结果表明，SF、SCMs以及混合纤维的相互作用显著提升了RAC的结构性能。
**弹性模量**
图6显示了加入HF和不同SCMs后SF-RAC的弹性模量的变化。所有SCMs都使SF-RAC的弹性模量提高了3-17 MPa。其中，15%的RHA的提高最为显著，其次是15%的MK。具体来说，15%的RHA在28天、56天和90天后分别提高了9.37%、15.82%和17.90%的CS；15%的MK分别提高了8.22%、13.63%和16.56%的CS。此外，20%的FA、20%的WGP和30%的GGBS与28天时的SF-RAC相比分别提高了3-10%、6-14%和5-13%的CS。HF-SCM的混合物显著提高了HF-SF-RAC的CS（见图5）。例如，HF与15%的RHA混合后，28天、56天和90天的CS分别提高了4%、10.36%、16.87%和19.08%。类似的混合物，如HF+15% MK、HF+20% FA、HF+20% WGP和HF+30% GGBS，在28天、56天和90天时的提高幅度分别为约9-17%、4-11%、8-16%和6-14%。SCMs的加入还增强了纤维与粘结剂之间的结合，从而通过纤维增强提高了净CS值。例如，15%的RHA和1% HSF加上0.5% GF在28天时分别提高了10.36%、16.87%和19.08%（见图5），即它们的组合效应比单独使用时提高了6-10%。其他SCMs（包括MK、WGP、GGBS和FA）与纤维结合时也表现出类似的协同效果。
表6显示了不同SCMs和混合纤维与SF-RAC的协同指数（SI）和相互作用系数（IC）。这些指数提供了定量框架，证明组合系统（SF+SCMs+HF）产生了微观结构和机械性能的协同改进，其中SCMs诱导的孔隙细化和ITZ致密化增强了纤维-基体之间的结合和裂缝桥接效率，从而超越了传统添加剂的预期效果。应当提到的是，在混凝土（CS）中，高韧性纤维（HF）的作用相当有限，因为纤维在混凝土受压时的性能并不显著，而且它们的抗拉强度也无法得到完全利用（Li和Deng，引用2021年）。对照混合物的基础性能显示，在两种情况下弹性模量都有小幅度的增加。然而，添加特殊水泥矿物（SCMs）显著增强了这一特性，尤其是当添加了火山灰质活性粉末（RHA）和铁粉（MK）后，改善更为明显。在仅添加SCMs的SF-RAC中，大多数混合物在28天时的弹性模量接近或略高于对照混合物（32.53 GPa），而在所有养护时间点上，RHA和MK的表现都优于其他混合物。RHA在90天时达到了最高的弹性模量（35.32 GPa），其次是MK（35.12 GPa）和WGP（34.86 GPa），这表明了它们卓越的火山灰活性以及对基体密实的贡献。图6显示了SF-RAC和HF-SF-RAC的弹性模量对比。
两个条形图比较了弹性模量：A) 10% SF加100% RAC：类别包括CON-I、MK-15%、RHA-15%、FA-20%、WGP-20%、GGBS-30%。Y轴：弹性模量（GPa），范围30-37。图例：28天、56天、90天。数值：CON-I约32.6、33.3、33.6；MK-15%约33.8、34.6、35.1；RHA-15%约34.0、35.0、35.3；FA-20%约33.0、33.9、34.2；WGP-20%约33.6、34.5、34.8；GGBS-30%约33.5、34.4、34.6。参考线位于32.5附近。B) 1% HSF加0.5% GF加10% SF加100% RAC：类别包括CON-II、MK-15%、RHA-15%、FA-20%、WGP-20%、GGBS-30%。Y轴：弹性模量（GPa），范围30-39。图例：28天、56天、90天。数值：CON-II约33.8、34.7、35.0；MK-15%约35.3、36.4、36.7；RHA-15%约35.5、36.6、36.9；FA-20%约34.5、35.4、35.7；WGP-20%约35.1、36.1、36.4；GGBS-30%约34.9、35.8、36.1。参考线位于33.8附近。包含误差条。
A和WGP在早期表现出较低的刚性，但在56天和90天时显著提高，这与它们较慢的反应速度相符。GGBS提供了平衡的性能，特别是在后期由于其潜在的水化特性而表现出色（Bameri等人，引用2022年）。与HF相比，后者含有1% HSF-0.5% GF和10% SF，在所有混合物中都显示出明显的刚性提升。即使对照混合物也受益于HF的增强，在所有养护年龄下弹性模量都有所改善。在SCM混合物中，这种提升最为明显。RHA-15%在90天时记录了最高的弹性模量（36.89 GPa），这表明RHA的慢反应硅酸盐、SF的超细颗粒和HF的裂缝桥接能力共同作用形成了最耐久的微观结构。MK-15%紧随其后，长期弹性模量也较高（90天时为36.71 GPa），进一步证实了其作为高活性火山灰的地位。GGBS在这种改良系统中的表现也更好（90天时为36.19 GPa），早期和长期的刚性都有所提高。即使在未改良的混合物中表现不佳的FA和WGP，在混合系统中也显示出相当大的提升，这表明SF的密实效应抵消了它们缓慢的火山灰作用。这种比较评估强调了使用100%回收骨料生产高性能、耐久且可持续混凝土的多组分系统的潜力。
图7显示了添加HF和各种SCMs后SF-RAC的弹性模量总体趋势。当HF加入到SCMs中时，SF-RAC的弹性模量提高了3-4%。这一小幅上升可以解释为混凝土在受压负荷下变得更加坚硬。添加15% RHA和MK的混合物在弹性模量上的提升最为显著（3-7%），因为这两种材料（SF和RHA）的颗粒尺寸较小，也有助于RAC流变结构的密实化。早期研究（Mardani-Aghabaglou、Inan Sezer和Ramyar，引用2014年）强调了SF对弹性模量的显著贡献，归因于其火山灰反应和孔隙大小的减小（填充效应）。在28天时，即使添加FA和GGBS，弹性模量也仅有轻微的增加（1-2%）。然而，在90天后，FA和GGBS分别导致了4-6%的显著提升，这是因为FA和GGBS的颗粒需要更长的时间来反应并形成C-S-H进行火山灰反应。本研究中使用的FA量较少，但对RAC的弹性模量有积极影响。然而，大量使用FA会导致混凝土基质中CaO含量的降低，从而影响火山灰对水泥基质的火山灰作用（Alaneme George和Mbadike Elvis，引用2019年）。或者，RAC的弹性模量提升也可能归因于SCM和CH在RCA中的额外火山灰反应。图7显示了SF-RAC和HF-SF-RAC的弹性模量提升百分比。
Kou、Poon和Etxeberria（引用2011年）的研究表明，将SCMs加入混凝土后，它们不仅增加了RAC的特性，还改变了原始骨料混凝土的参数。另一方面，WGP在早期通常会降低混凝土的弹性模量，类似于FA和GGBS，这是由于稀释效应。总体而言，WGP在早期降低模量和长期提高模量之间提供了良好的平衡。通过SCMs和HF的协同作用，RAC的弹性模量可以提高3-12%，具体取决于所使用的SCMs类型和测试天数。含有HF和RHA的SF-RAC在90天时的弹性模量变化最大，相比参考SF-RAC提高了11.81%（见图7）。通过使用SCMs，HF对弹性模量的提升效果更为明显。在一个案例中，当养护时间为28天时，单独添加15% RHA和HF分别使弹性模量提高了4.39%和4%；而共同添加RHA和HF则提高了约8.39%。同样，MK和HF分别使弹性模量提高了3.88%和4.11%；当它们一起使用时，弹性模量的提升幅度超过了7.99%。同样地，当在SF-RAC中同时添加不同的SCMs（如FA、WGP和GGBS）时，也观察到了弹性模量的进一步提升。第一节已经提到，纤维增强和混凝土内部结合强度的增强可以归因于SCMs和HF的协同效应。
图8展示了三个样本的平均分裂拉伸强度（STS），以表示SF-RAC和HF-SF-RAC之间的实验比较。不同SCMs的使用对STS的发展有显著影响。尽管对照混合物的结果最差，但在添加了RHA后，其28天的STS提高了超过40%，达到8.46 MPa而不是5.02 MPa，这证实了SCMs的密实作用以及纤维桥接裂缝的能力（Chen等人，引用2023年）。基于RHA和MK的混合物在90天时的STS值分别为9.13 MPa和8.49 MPa，而在添加HF后分别提高到了12.19 MPa和11.43 MPa，增加了25.1%和25.72%。这可以解释为RHA和MK是高度火山灰质材料，它们细化了孔结构并增强了界面层（ITZ）的强度，同时HF在裂缝扩展方面也有机械优势（Mohseni等人，引用2017年）。纤维增强也改善了FA和WGP等SCMs的性能，这些SCMs在90天时的STS通常表现中等，但在添加纤维后分别提高了10.24 MPa和10.95 MPa。纤维不仅提高了抗拉能力，还使强度在同一时间框架内得到发展。
图8中的两个分组条形图展示了28天、56天和90天的分裂拉伸强度（STS）。A图的X轴显示了类别：CON-I、MK-15%、RHA-15%、FA-20%、WGP-20%、GGBS-30%，STS范围为3至10 MPa。5.0 MPa的虚线作为参考。28天、56天、90天的条形高度分别为：CON-I（5.0、5.2、5.4）、MK-15%（7.9、8.3、8.5）、RHA-15%（8.5、9.0、9.1）、FA-20%（6.5、6.8、7.0）、WGP-20%（7.3、7.7、7.9）、GGBS-30%（7.0、7.3、7.5）。包含误差条。B图的X轴类别相同，但STS范围为4至13 MPa，7.4 MPa的虚线作为参考。28天、56天、90天的条形高度分别为：CON-II（7.4、7.7、8.2）、MK-15%（10.6、11.2、11.4）、RHA-15%（11.3、12.0、12.2）、FA-20%（9.5、10.0、10.2）、WGP-20%（10.2、10.8、11.0）、GGBS-30%（9.8、10.4、10.6）。包含误差条。
即使是最不活跃的GGBS，通过添加GF也能使其90天的STS提高了29.15%（从7.43 MPa提高到10.53 MPa）。有趣的是，两种系统RHA和MK之间的SCM性能相对排名没有差异，RHA领先，其次是WGP、GGBS和FA，但在基础强度较低的混合物中（包括OPC和FA），STS的提升幅度最大，这表明HF在脆性或性能较低的基质中具有更强的转化效果。这种拉伸强度的提高也意味着弹性模量的相应提升，这一点在文献中已有报道，尤其是在同时存在火山灰细化和纤维桥接的情况下。总体而言，HF和SCMs的综合应用，结合SCMs的高反应性，不仅有助于纠正RAC的缺点，还能超越传统OPC混凝土的性能。这些结果强烈支持通过RHA和MK等SCMs设计高性能、耐用的纤维增强RAC系统，用于对拉伸强度和刚性要求较高的结构应用。
图9显示了在加入SCMs和HF后SF-RAC的拉伸性能如何提升。结果表明，添加HF后拉伸强度显著增加了约31-38%。对于结合了HF的SCMs，提升幅度更大，根据所使用的SCMs类型和养护时间，提升幅度在45%到97%之间。分裂拉伸强度比CS和弹性模量更受纤维增强的影响。这主要是由于玻璃纤维和钩状钢纤维本身的抗拉强度较高（Choi和Yuan，引用2005年；Iqbal Khan和Abbas，引用2023年）。HF的重要性在于能够在峰值载荷之前桥接微裂纹，并在之后调节宏观裂纹。此外，钩状钢纤维的末端增加了锚固效果，提高了拔出阻力。RHA和MK的拉伸强度提升最大，分别提高了约68-81%和56-69%。FA、WGP和GGBS在不同养护时间点的贡献分别为29-38%、46-57%和38-48%。这些改进主要归因于火山灰反应的活动，这些反应增强了粘合剂的基质，并且加强了RCA与基质之间的界面（ITZ），进一步促进了抗拉强度的提升（Fatiha等人，引用2025年）。在STS（ splitting tensile strength）中观察到的趋势与各种SCMs（short-cut materials）中的CS（carbon skeleton）趋势几乎相似，因为决定CS增强的C-S-H（calcium-silicate hydrate）的微观结构发展同样也决定了抗拉强度的提高。HF（high-foaming agent）和SCMs的应用使SF-RAC的STS提高了31-38%。引入HF和15%的RHA（rare-earth hydroxide）后，STS的最大提高达到了RAC对照组的82-97%。同样，添加HF和15%的MK（mullite ceramic fiber）后，抗拉强度也显著增加了68-81%。吴等人（Wu, Shi和Khayat，引用2016年）提出，由于更多的C-S-H形成以及纤维周围界面（ITZ）的加强，钢纤维的拔出强度得到了提高，这提高了基质的微观硬度并增强了纤维与基质的结合。图9展示了SF-RAC和HF-SF-RAC的抗拉强度改善情况。
该图表在纵轴上表示STS改善百分比（从20%到100%），横轴上标注了不同的混合物类型：MK-15%、RHA-15%、FA-20%、WGP-20%、GGBS-30%和CON-ID。比较了两组样本：10% SF-100% RAC和1% HSF-0.5% GF-10% SF-100% RAC，在28天、56天和90天时的表现。对于10% SF-100% RAC：- 28天时：RHA-15%组最高（68），FA-20%组最低（30%）；- 56天时：RHA-15%组最高（79），FA-20%组最低（36%）；- 90天时：RHA-15%组最高（82），FA-20%组最低（39%）。对于1% HSF-0.5% GF-10% SF-100% RAC：- 28天时：RHA-15%组最高（83），FA-20%组最低（46%）；- 56天时：RHA-15%组最高（94），FA-20%组最低（54%）；- 90天时：RHA-15%组最高（97），FA-20%组最低（56%）。RHA-15%组在整个观察期内始终显示出最高的改善幅度。
基于硅灰的RAC的耐久性能：水吸收
图10显示了含有SCMs（short-cut materials）和HF（high-foaming agent）的SF-RAC三个样本的平均水吸收值（WA）。在两种系统中，由于RAC的多孔性，对照组的SF-RAC在所有固化时间点的水吸收值都是最高的。特别是RHA和MK（mullite ceramic fiber）的加入显著提高了抗水吸收能力。在仅含SF的混合物中，15% RHA和15% MK的水吸收值在90天时分别降低了2.7%和3.06%；而在含HF的SF-RAC混合物中，这一数值进一步降低到大约2.66%和2.93%。这意味着HF增强了材料的强度，同时使基质更加致密，连接了微裂纹并减少了孔隙的连通性。RHA和MK基混合物在水吸收值上的进一步降低表明火山灰反应持续进行，并且微观结构随时间得到改善（Čepčianska等人，引用2025年）。对于中等到反应速度较慢的SCMs（如FA、WGP和GGBS），虽然趋势相似，但最终的水吸收值略高。FA-20%、WGP-20%和GGBS-30%在仅含SF的混合物中的90天水吸收值为3.29-4%，而加入HF后平均值降至3.11-3.7%。尽管降低程度不如MK和RHA混合物明显，但这些发现证实HF可以有效替代这些SCMs的延迟火山灰效应，从而增强微观结构，防止渗透引起的裂纹。所有混合物中水吸收值随着固化时间的延长而持续减少，这证明了火山灰反应和纤维桥接作用的持续作用。总体而言，混合系统在抗渗透性方面比仅含SF的混合物更有效，尤其是与高反应性SCMs结合使用时。图10比较了SF-RAC和HF-SF-RAC的水吸收情况。
两个分组条形图展示了水吸收随时间的变化。图A（标题为“10% SF - 100% RAC”）显示了28天、56天和90天的数据。X轴上的分类包括：CON-I、MK-15%、RHA-15%、FA-20%、WGP-20%、GGBS-30%。Y轴表示水吸收百分比（0-6%）。CON-I的水吸收值分别为5.6、5.2、4.8；MK-15%为3.6、3.3、3.1；RHA-15%为3.3、3.0、2.8；FA-20%为4.7、4.3、4.0；WGP-20%为3.9、3.5、3.3；GGBS-30%为4.3、4.0、3.7。图中标注了“28天水吸收值”。
水吸收值的降低
图11展示了SCMs和HF对SF基RAC抗水吸收能力的影响。SF-RAC的水吸收值相对较高，这主要是由于RCA中存在渗透性砂浆。研究发现，SCMs的加入使抗水吸收能力提高了数倍，而单独使用HF仅能带来小幅度的提升。具体而言，HF在28天、56天和90天的固化时间点分别使抗水吸收能力提高了约0.25%、0.65%和1%。纤维的这种多孔性效应可以这样解释：(1) 在混凝土基质中形成额外的界面（ITZ），可能减少了水吸收（Srikrishna等人，引用2025年）；(2) 抑制了干燥过程中和水泥水化热引起的微裂纹，从而降低了水吸收。HF在控制裂纹方面似乎发挥了更重要的作用，这一点在本研究中表现得更为明显，相比之下，界面（ITZ）的效应仅导致小幅度的降低。Afroughsabet等人（Afroughsabet, Biolzi和Ozbakkaloglu，引用2017年）也指出，纤维增强通过减少微裂纹的发展和降低混凝土的孔隙率来提高抗水吸收能力。SCMs在所有混合物中都一致提高了抗水吸收能力，例如在28天时，含15% MK、15% RHA、20% FA、20% WGP和30% GGBS的SF-RAC中，抗水吸收能力分别提高了34.65%、40.57%、16.52%、30.34%和22.62%。在SCMs存在的情况下，SF-RAC的抗渗透性提高主要归因于C-S-H的进一步发展，这使得孔隙结构和网络得到优化。结合火山灰反应，SCMs的致密化效应还减小了孔隙大小和孔隙网络。SF（Gonen和Yazicioglu，引用2007年）、GGBS（Afroughsabet, Biolzi和Ozbakkaloglu，引用2017年）、FA（Gonen和Yazicioglu，引用2007年）、WGP（Muhedin和Ibrahim，引用2023年）、MK（Khatib和Clay，引用2004年）和RHA（Koushkbaghi等人，引用2019年）对抗水吸收能力的有益影响通常归因于火山灰活性和填料特性。与HF结合使用时，水吸收值的降低幅度约为18-49%，具体取决于固化时间和SCMs的类型。最大的变化出现在SF-RAC和15% RHA中（40-49%），其次是SF-RAC和15% MK（35-44%）。SCMs和HF的使用还额外增强了HF与粘合剂之间界面（ITZ）的强度，提高了约5-7%。图11显示了SF-RAC和HF-SF-RAC水吸收值的百分比降低情况。
图11展示了一个折线图，包含三个时间点（28天、56天和90天）的数据。纵轴表示水吸收值的降低百分比（0-60%），横轴列出了不同的混合物类别：MK-15%、RHA-15%、FA-20%、WGP-20%、GGBS-30%，并分别标出了两组样本：10% SF-100% RAC和1% HSF-0.5% GF-10% SF-100% RAC。28天系列的数据如下：MK-15%（35）、RHA-15%（40）、FA-20%（17, 19）、WGP-20%（30, 31）、GGBS-30%（23, 24）、CON-II（5）；56天系列的数据如下：MK-15%（40, 41）、RHA-15%（46）、FA-20%（23, 25）、WGP-20%（36, 37）、GGBS-30%（29, 30）、CON-II（12）；90天系列的数据如下：MK-15%（45）、RHA-15%（50）、FA-20%（28, 30）、WGP-20%（41, 42）、GGBS-30%（34, 35）、CON-II（18）。
chloride渗透测试
氯化物离子渗透阻力是衡量混凝土耐久性的重要指标，尤其是在海洋环境和除冰盐环境下，因为Cl^-离子是导致钢筋腐蚀的主要原因之一，进而影响混凝土的耐久性。RAC的多孔性较高，因此其抗氯离子（CP）能力可能低于NAC（normal Portland cement，引用Kurda，引用2018年）。加入SCMs后，抗氯离子能力得到显著提升，因此暴露在氯化物环境中的混凝土样品寿命延长。图12展示了三个样本的平均结果，表明当纯SF混合物被HF增强的混合物替代时，耐久性明显提高。使用SF-RAC作为对照组时，随着时间的推移，氯离子渗透率逐渐增加，28天时最高为10.36毫米，90天时约为12.57毫米，显示出SF-RAC对离子渗透的敏感性。然而，高反应性的SCMs如15% MK和15% RHA的加入大大减缓了氯离子的渗透，90天时的渗透率分别降至8.44毫米和7.91毫米。当系统中加入HF后，抗氯离子能力进一步提升。图12比较了SF-RAC和HF-SF-RAC的氯离子渗透情况。
两个条形图对比了不同时间点的氯离子渗透情况。图A（标题为“10% SF - 100% RAC”）显示了28天、56天和90天的数据。X轴的分类包括：CON-I、MK-15%、RHA-15%、FA-20%、WGP-20%、GGBS-30%。Y轴表示水吸收百分比。CON-I的水吸收值分别为5.6、5.2、4.8；MK-15%为3.6、3.3、3.1；RHA-15%为3.3、3.0、2.8；FA-20%为4.7、4.3、4.0；WGP-20%为3.9、3.5、3.3；GGBS-30%为4.3、4.0、3.7。图B（标题为“1% HSF - 0.5% GF - 10% SF - 100% RAC”）也涵盖了相同的时间点。X轴的分类相同。图A和图B的水吸收值分别为：CON-II、MK-15%、RHA-15%、FA-20%、WGP-20%、GGBS-30%。图B中，MK-15%和RHA-15%的水吸收值分别为5.3、4.9、4.6；FA-20%为3.4、3.1、2.9；RHA-15%为3.1、2.8、2.6；FA-20%为4.3、4.0、3.7；WGP-20%为3.7、3.4、3.1；GGBS-30%为4.0、3.7、3.4。图B中标注了“28天水吸收值”。
在HF+SF系统中，相同的MK和RHA混合物在90天时的氯离子渗透值降低了约6.01毫米和5.56毫米，比对照组低约29%，比仅含SF的混合物低1.5毫米。这种性能的提升归因于SCMs的火山灰反应的协同作用、SF对基质的致密化作用（Hakeem, Althoey和Hosen，引用2022年）以及HF对裂纹的 bridge 形成作用限制了氯离子的传输（Santhanam等人，引用2026年）。中等反应性的SCMs，包括FA、WGP和GGBS，在加入纤维后，90天时的氯离子渗透值也有所降低，从SF仅含混合物的9.13-10.32毫米降至HF-SF-RAC混合物的约6.47-7.34毫米。HF通过早期固化阶段减少裂纹宽度和孔隙连续性来消除这种延迟效应。所有混合物中随着固化时间的延长，水吸收值的持续降低表明微观结构持续得到优化，尤其是在同时使用了高反应性粘合剂和机械增强剂的系统中（He等人，引用2025年）。总体而言，HF+SF系统在降低氯离子渗透方面比仅含SF的系统更有效，因此是提高RAC在含氯环境中长期性能的有效方案。
图13展示了在RAC中加入HF和SCMs后氯离子渗透深度的降低。SCMs和HF都提高了SF-RAC的抗氯离子能力，纤维增强使抗氯离子能力降低了9-16%。HF的抗氯离子能力的提升可以归因于降低了样本的渗透性。这些结果与Frazao等人（Frazão等人，引用2025年）的报告相反。引用2015年，观察到随着钢纤维的添加，混凝土的抗氯离子（CP）能力下降。结果的变化可能是因为测量CP抗性的方法不同所致。Frazao等人采用了快速迁移技术，通过外部电荷迫使氯离子通过试样；而在当前研究中则使用了浸渍技术，这种技术使氯离子以较慢的速度进入试样，以模拟实际条件。当施加外部电荷时，由于混凝土的导电性较高（Afroughsabet, Biolzi, 和 Ozbakkaloglu引用2017），钢纤维增强混凝土的CP抗性也可能增加。因此，可以推测快速迁移方法会导致对HF增强混凝土CP抗性的错误读数。加入钢纤维混合物（SCMs）后，SF-RAC的CP抗性最多可降低38%。以下是按改进程度从低到高的排序：15% FA-SF-RAC（降低0.34-18.24%），30% GGBS-SF-RAC（降低5.21-22.68%），20% WGP-SF-RAC（降低11.86-28.28%），15% MK-SF-RAC（降低18.53-33.98%），以及RHA-SF-RAC（降低23.7-38.51%）。图13显示了SF-RAC和HF-SF-RAC在28天、56天和90天的氯离子穿透百分比减少情况。该图表使用三角形、菱形和正方形标记分别表示这三个时间段。纵轴表示CP抗性减少百分比（0-50），横轴列出类别：MK-15%、RHA-15%、FA-20%、WGP-20%、GGBS-30%和CON-II。这些被分为10%SF-100% RAC和1% HSF-0.5% GF-10% SF-100% RAC两组。数据显示：- 28天时：1% HSF-0.5% GF-10% SF-100% RAC组中的RHA-15%具有最高的减少率（48%）。- 56天时：RHA-15%仍最高（41%）。- 90天时：RHA-15%最高（37%）。- 在10%SF-100% RAC组中，FA-20%的减少率最低（0%）。趋势显示28天的数据始终高于56天，而56天的数据又高于90天的数据。值得注意的是，在10%SF-100% RAC组中，FA-20%从28天的18%下降到90天的0%。在1% HSF-0.5% GF-10% SF-100% RAC组中，RHA-15%在所有时间段内都保持最高值。SCMs提高CP抗性的主要原因是由于胶凝基质渗透性的降低，这是由于火山灰反应和填充剂效应（Basnett等人引用2025）所致。氧化铝的胶凝剂含量越高，混凝土的CP抗性越好（Dinakar, Babu, 和 Santhanam引用2008）。FA和GGBS在CP抗性方面变化最大，这可以解释为它们的氧化铝含量高于OPC胶凝剂，从而使C3A含量增加，从而更强地结合氯离子（Dinakar, Babu, 和 Santhanam引用2008）。这些发现与Kou等人的研究结果一致（Basnett等人引用2025），其中改善顺序为GGBS、FA、SF。SF和RHA混凝土的CP抗性提高主要归因于额外的C-S-H结构的形成和密实化作用；而在FA混凝土和GGBS混凝土中，高氧化铝浓度还增强了氯离子的结合。使用HF和SCMs相结合可以将混凝土的CP渗透率从17%提高到48%，具体取决于SCMs的种类及其固化时间。HF和15% RHA的组合在CP抗性上的提升最为显著，提高了37-48%。将SCMs和HF结合起来使用的协同效应比单独使用它们时要高。例如，15% RHA和HF分别单独使用时，CP抗性提高了38.51%和9.97%，两者结合时提高了5.17%（如图13所示）。当其他SCMs与HF相互作用时也观察到类似的效果。
酸耐性测试
住宅和工业废水中存在各种类型的酸，这些酸与波特兰水泥（CH）高度反应，中和过程中会产生膨胀性盐类。与天然骨料不同，RAC具有高孔隙率，且附着的砂浆中含有CH，这使得RAC容易受到酸侵蚀的损害，这种损害也称为钙化。图14展示了三个样品的平均AR数据，比较了添加或不添加HF以及不同SCMs的SF-RAC性能。在所有固化时间内，含有100% OPC的对照组始终表现出最大的质量损失，这说明其抗风化能力较低。仅使用SCMs的SF-RAC在90天时的质量损失超过10.91%，而含有RHA和MK（15%）的混合物表现优异，其质量损失未达到6%的阈值。FA（20%）、WGP（20%）和GGBS（30%）也表现出比SF-RAC更好的耐酸性，尽管略低于RHA和MK。这些发现证实了SCMs通过降低孔隙率和改善微观结构来提高RAC耐久性的有益效果（S. Gao等人引用2023）。图14比较了SF-RAC和HF-SF-RAC的质量损失。图像A显示了一个条形图，Y轴表示质量损失百分比（0-12范围），X轴表示类别：CON-I、MK-15%、RHA-15%、FA-20%、WGP-20%、GGBS-30%。图例标注了28天、56天和90天。条形数值分别为：CON-I（5.6、7.5、10.9），MK-15%（3.7、4.7、6.2），RHA-15%（3.4、4.2、5.5），FA-20%（4.8、6.1、8.4），WGP-20%（4.2、5.4、7.2），GGBS-30%（4.6、6.0、8.0）。一条虚线位于5.6附近。图像B显示了另一个条形图，Y轴表示质量损失百分比（0-8范围），X轴表示类别：CON-II、MK-15%、RHA-15%、FA-20%、WGP-20%、GGBS-30%。图例标注了28天、56天和90天。条形数值分别为：CON-II（3.7、5.6、7.6），MK-15%（1.8、2.4、2.9），RHA-15%（1.6、2.1、2.5），FA-20%（3.1、4.2、4.9），WGP-20%（2.1、2.9、3.4），GGBS-30%（2.6、3.5、4.0）。虚线位于3.7附近。相比之下，包含1% HSF和0.5% GF的SF-RAC在所有混合物中的总质量损失值都非常低。例如，原本质量损失超过10%的SF-RAC在HF作用下降至7.62%。其中15% RHA的改善最为显著，在90天内质量损失降至3%以下。MK（15%）、WGP（20%）的表现也较好，质量损失在2.91-3.33%之间，而FA（20%）和GGBS（30%）的表现介于两者之间但略好（4.04-4.92%）。值得注意的是，所有基于SCMs的混合物在28天基准线下的位置都较低，这突显了HF和SCMs在延缓劣化方面的协同作用（Moolchandani引用2025）。两个系统的比较表明，SCMs可以延长RAC的寿命，而HF与SCMs一起使用时效果更佳。玻璃纤维和钩状钢纤维能抑制裂纹扩展，SCMs的火山灰作用能增加基质的密实度，从而大大减少质量损失。在这两种系统中，RHA是最有效的SCM，其次是MK、GGBS和FA，FA的优势相对较小。总体而言，研究表明，SCMs和HF的结合是提高RAC耐久性的明智选择。这种方法不仅减少了劣化，还保证了长期的服务性能，成为现代建筑政策的可行解决方案。
质量损失改善
图15显示了由于添加HF和SCMs，在酸暴露下质量损失减少的情况。结果表明，当同时使用纤维和SCMs时，SF-RAC的AR显著提高。例如，在28至90天的固化期内，HF的添加使AR增加了20-22%。这主要得益于硫酸根离子渗透到混凝土基质的减少。此外，纤维增强有助于减少酸侵蚀过程中形成的etttringite膨胀。Bassuoni和Nehdi（Bassuoni和Nehdi引用2007）指出，纤维还能控制裂纹并改善胶凝剂的拉伸性能，从而提高混凝土在酸性环境中的耐久性。纤维通过抑制石膏和etttringite的内应力来减少膨胀和相关损伤。随着15% MK、15% RHA、20% FA和30% GGBS的添加，SF-RAC的AR分别提高了33-42%、38-50%、14-23%、24-33%和17-26%。最重要的是，SF-RAC由于火山灰反应更快，因此具有最高的AR。含有二氧化硅的SCMs对提高AR更为有效。例如，RHA含有大量二氧化硅，因此比MK、GGBS和FA具有更高的抗性。相比之下，基于FA的混凝土由于二氧化硅含量较低且石灰残渣较多，抗性较弱（Chaithra等人引用2026）。尽管如此，GGBS中的石灰含量较低，但其混凝土仍比OPC混凝土更具抗性。同样，RHA改性的混凝土也被证明能抵抗酸性环境（Koushkbaghi等人引用2019）。通过SCMs与HF的协同作用，AR提高了16-67%。例如，HF与15% RHA的组合使SF-RAC的AR提高了57-67%，而HF与15% MK的组合提高了51-61%。其他SCMs与HF和20% FA、20% WGP、30% GGBS的组合也表现出类似的AR提升效果。总的来说，SCMs和HF的结合显著提高了RAC的耐久性。
结论
本研究旨在确定1%钩状钢纤维和0.5%玻璃纤维（按体积计）与SCMs（15% MK和RHA、20% FA和WGP、30% GGBS）以及10% SF组合对RAC力学和耐久性参数的协同效应。根据实验结果，本研究的主要发现可以归纳如下：
1. 硅灰（SCMs）和高性能纤维（HFs）提高了硅酸盐水泥（RAC）的压缩强度（28–90天）。其中，15%的稻壳灰和偏高岭土带来的强度提升（8–17%）优于20%的粉煤灰、废玻璃粉和30%的石膏矿渣（GGBS）；高性能纤维进一步增加了3–17%的强度，最佳配比下的增强效果达到9–19%。
2. 结合使用硅灰和纤维增强材料可以提高弹性模量：含15%稻壳灰的混合纤维在90天时的弹性模量增加了8.39–11.81%，其他硅灰增强体系中也有约8–11%的提升。
3. 混合纤维使抗拉强度提高了31–38%，而硅灰与纤维的协同作用使其抗拉强度提高了97%；其中，含15%稻壳灰的混合纤维的增强效果最显著（82–97%），而其他硅灰增强体系在90天时的提升幅度为56–81%。
4. 硅灰有助于降低材料的渗透性（吸水率），单独使用纤维的效果较弱；结合使用硅灰和纤维的体系根据硅灰类型和固化时间的不同，可使吸水率降低18–49%。
5. 硅灰的加入提高了材料的抗氯离子侵蚀能力，最大增强效果达38%，而混合纤维则使抗氯离子侵蚀能力提高了9–16倍；其中，含15%稻壳灰和偏高岭土的体系表现最佳（增强效果约为32–48%），其次是废玻璃粉和石膏矿渣体系，优于粉煤灰体系。
6. 材料的耐酸性得到了提升：单独使用硅灰时耐酸性提高了14–50%，硅灰与纤维结合使用时提高了16–67%，其中纤维的贡献为2–17%；含15%稻壳灰和偏高岭土的体系在各个固化龄期都表现出色，最高增强效果达到约51–61%。
这些结果表明，基于硅灰的RAC材料与硅灰和高性能纤维（1% HSF + 0.5% GF）的结合是一种可行且可持续的建筑材料，可以100%使用再生骨料，并在结构应用和恶劣环境中展现出出色的强度和耐久性。材料吸水率、碳化损失及质量损失的显著降低均表明其具有更长的使用寿命和更好的环境性能。然而，目前的研究仅限于短期和中期性能评估，未来应进一步研究材料的收缩性、徐变、碳化现象、抗冻融性以及长期耐久性，并通过实际应用进行验证。
**致谢**
作者感谢国王哈利德大学 research and Graduate Studies 学院通过大型研究项目（项目编号 RGP2/59/47）对本研究的资助，同时感谢沙特阿拉伯 Northern Border University 通过项目编号（NBU-CRP-2026-2105）对本研究的支持。
**数据可用性**
数据可向 corresponding author 提出请求获取。
**出版同意**
所有作者均同意本文的发表。
**伦理审核**
所有作者确认本研究遵循了所有伦理规范进行。
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