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【摘要】 以钢纤维、合成纤维、碳纤维及玻璃纤维为代表的纤维在混凝土的应用中得到了迅速的发展。纤维混凝土是继钢筋混凝土、预应力混凝土之后的又一次重大突破和飞跃发展。
【关键词】 纤维混凝土
【中图分类号】 TU528.57 【文献标识码】 A 【文章编号】 1727-5123（2012）03-030-02
Light the new textile fiber concrete of Application prospect and characteristics
【Abstract】 By steel fiber.synthetic fibre.carbon fiber and glass fibre on behalf of fibre In the application of the concrete Get the
quick development.Fiber reinforced concrete is the reinforced concrete.After the prestressed concrete and a breakthrough of In Social
Leap Development.
【Key words】 fibrous concrete
近年来，以钢纤维、合成纤维、碳纤维及玻璃纤维为代表的纤维在混凝土的应用中得到了迅速的发展。纤维混凝土是继钢筋混凝土、预应力混凝土之后的又一次重大突破和飞跃发展。由于纤维和混凝土的共同作用，使混凝土更具有优越的性能，因而受到国内外（建筑）工程界的极大关注，并已广泛应用于各（建筑）工程领域。
1 纤维在混凝土中的作用
纤维混凝土是一种新型的复合材料，在混凝土中掺入短而细且均匀分布的纤维后，明显具有阻裂、增强和增韧的效果，以延长其使用寿命，扩大其应用领域。其作用主要表现在三个方面：
１．１ 阻裂作用。纤维可阻碍混凝土中微裂缝的产生与扩展，这种阻裂作用既存在于混凝土的未硬化的塑性阶段，也存在于混凝土的硬化阶段。水泥基体在浇注后的２４小时内抗拉强度低，若处于约束状态，当其所含水分急剧蒸发时，极易生成大量裂缝，此时，均匀分布于混凝土中的纤维可承受因塑性收缩引起的拉应力，从而阻止或减少裂缝的生成。混凝土硬化后，若仍处于约束状态，因周围环境温度与湿度的变化，而使干缩引起的拉应力超过其抗拉强度时，也极易生成大量裂缝，在此情况下纤维仍可阻止或减少裂缝的生成。
１．２ 增强作用。混凝土不仅抗拉强度低，而且因存在内部缺陷而往往难于保证其各项强度。当混凝土中加入适当的纤维后，可使混凝土的抗拉强度、弯拉强度、抗剪强度及疲劳强度等有一定的提高。
１．３ 增韧作用。纤维混凝土在荷载作用下，即使混凝土发生开裂，纤维还可横跨裂缝承受拉应力，并可使混凝土具有良好的韧性。韧性是表征材料抵抗变形性能的重要指标。另外，还可提高和改善混凝土的抗冻性、抗渗性以及耐久性等性能。
2 纤维混凝土的分类和特性
２．１ 纤维混凝土分类。纤维增强混凝土：指在含有粗、细集料的混凝土基体中掺入纤维，简称为纤维混凝土（ＦＲＣ）。依混凝土基体的特征不同，可分为：纤维普通混凝土、纤维高强混凝土、纤维膨胀混凝土、纤维耐火混凝土等。有时为了获得需要的纤维混凝土特性和降低成本，将两种或两种以上纤维混合使用，或按纤维功能不同组合使用，分别称为混合纤维混凝土或组合纤维混凝土。
按照纤维弹性模量是否高于基体混凝土的弹性模量，其增强、增韧效果有明显差异，故可分为两类：高弹性模量纤维混凝土和低弹性模量纤维混凝土。
通常，纤维是短切、乱向、均匀分布于混凝土基体中。但是有时采用连续的纤维（如单丝、网、布、束等）分布于基体中，称为连续纤维增强混凝土。
２．２ 纤维混凝土的特性。在混凝土中掺入纤维，使混凝土性能发生明显改善，与普通混凝土相比，纤维混凝土具有以下特性：①纤维在混凝土基体中可明显降低早期收缩裂缝，并可降低温度裂缝和长期收缩裂缝。②纤维混凝土抵抗变形性能明显改善，弯曲韧性提高几倍到几十倍，压缩韧性也有一定程度的提高，极限应变有所提高。受压破坏时，基体裂而不碎。③高弹模的纤维混凝土对抗拉强度、抗折强度（又称弯拉强度、抗弯强度）、抗剪强度提高明显，对于低弹模的纤维混凝土变化幅度不大。④具有优良的抗；中击、抗爆炸等性能。⑤由于纤维可减少混凝土的微裂缝和阻碍宏观裂缝扩展，使混凝土的耐磨性、耐空蚀性、耐冲刷性、抗冻融性和抗渗性有不同程度的提高。⑥可以提高混凝土的耐久性。
3 纤维混凝土研究应用的现状
目前，纤维混凝土领域中的前沿技术是钢纤维高强高性能混凝土、层布钢纤维混凝土、聚丙烯粗纤维混凝土、混合和组合纤维混凝土等的研究和应用。
３．１ 钢纤维高强高性能混凝土（简称ＳＦＲＨＳＣ、ＳＦＲＨＰＣ）。由于高强混凝土脆性明显，采用钢纤维改善高强混凝土的性能尤为必要。试验表明，在高强高性能混凝土基体中掺入适量的钢纤维后，形成的钢纤维高强高性能混凝土，既具有高强高性能混凝土自身优点，又对高强高性能混凝土基体起到增强、增韧和阻裂作用，可显著地改善其脆性性质，并能较大地提高混凝土基体的抗拉、抗疲劳、抗冲击爆炸等一系列性能。钢纤维高性能混凝土最主要的优点是在于其拌合料具有良好的工作性，硬化后混凝土又有优良的结构密实性、耐久性和较高的强度。为此，在材料和配合比方面，钢纤维高性能混凝土要掺入一定量的微细填充材料来代替部分水泥。目前使用较多的微细填充材料有硅粉、磨细矿渣、粉煤灰及沸石粉等，主要应用于国防工程和重要的建筑工程及桥梁工程。
３．２ 层布钢纤维混凝土（简称ＬＳＦＣ）。层布钢纤维混凝土是指在构筑物混凝土截面的顶层和底层或底层约２０ｍｍ厚度内，撒布适量的钢纤维浇筑而成的混凝土，称为层布钢纤维混凝土。层布钢纤维混凝土适用于面板类结构工程，如路面、桥面、地坪等。 试验表明，层布钢纤维混凝土比普通混凝土有着优良的弯拉强度、抗裂性能、韧性、抗冲击性能及弯拉疲劳强度等性能。用于路面施工不仅优于普通混凝土路面，而且也胜于钢纤维普通混凝土路面，突出的优点是钢纤维用量少，单位水泥用量降低，工程造价低、施工工艺简便易行，有显著的社会、经济效益，对进一步推广混凝土面类结构工程（路面、道面、桥面、地面等）的应用有重要作用。
３．３ 混合（混杂）纤维混凝土。根据近年来的应用发展状况和纤维掺入的方法不同，可将其分为混合纤维混凝土与组合纤维混凝土。混合纤维混凝土是指用两种或两种以上不同尺寸或不同品种的纤维，适量掺入混凝土组分材料中，按一定程序经混合搅拌而成整体的混凝土。
组合纤维混凝土是指用两种或两种以上作用和功能不同的纤维，其中有的纤维掺入主要是为了增强和增韧，有的纤维主要是为了阻裂。混合纤维混凝土与组合纤维混凝土的作用原理是，通过合理的设计，充分发挥不同纤维的优点，使它们互相取长补短，在不同的结构层次和受力阶段，既发挥各单一纤维的作用和功能，又发挥多种纤维复合的叠加作用，可明显提高或改善原先单一纤维混凝土的若干性能，以取得优良的综合性能，并可降低其成本。
4 纤维混凝土的发展前景
根据我国工程建设发展的需要，在各工程领域更多地应用性能优良、价格低廉的纤维混凝土是未来的发展趋势。通过近年来的研究和工程应用，已经取得了大量的研究成果，积累了丰富的经验，并编制了有关规程和标准，不仅为设计和施工提供依据，也为我国纤维混凝土事业今后的发展奠定了良好基础。
随着纤维和混凝土新材料的不断出现，纤维混凝土理论和应用技术的成熟，尤其是建设工程界对混凝土的力学性能和耐久性要求愈来愈高，纤维混凝土的发展前景十分可观。
由于石油工业的发展，合成纤维品种越来越多，产量不断增加，成本不断降低，合成纤维用于增强混凝土的发展前景十分看好。目前已被大家认可的低弹性模量纤维低掺量（体积率0．1％左右)用于防止和减少砂浆、混凝土早期收缩裂缝，其应用领域将会不断扩大。与此同时，用合成纤维代替石棉制作纤维水泥制品，如波纹瓦、屋面板、内墙装饰板等也早巳推广。
开发高弹性模量的合成纤维，用于混凝土增强和增韧，将使合成纤维更有用武之地。目前已有高强模聚乙烯纤维量和高弹性模量尼龙纤维、芳纶纤维。其中，芳纶纤维增强混凝土的性能最为优异。但因芳纶纤维价格太高，目前应用还十分有限，仅用于对防腐蚀、防电磁有特殊要求的部位。
纤维混凝土比普通混凝土具有抗拉、弯拉、抗剪、韧性、抗裂、抗冲击、抗爆炸以及抗疲劳等一系列优越的性能，因而适用的工程领域广泛。
5 结论
言而总之，具有独特性能的纤维混凝土既是一种新型复合材料，又是一门新兴的材料科学。在纤维混凝土的领域中，还有许多理论和应用问题尚待今后进一步研究开发，工程应用中有时可能初期投资较大，但是从提高使用性能、延长使用寿命、减少维护费用等综合效益和长期效益考虑，是十分有利的。因此，纤维混凝土必将在我国的工程建设中发挥更加重要的作用，未来应用的前景将更加广阔。
【关键词】 纤维混凝土
【中图分类号】 TU528.57 【文献标识码】 A 【文章编号】 1727-5123（2012）03-030-02
Light the new textile fiber concrete of Application prospect and characteristics
【Abstract】 By steel fiber.synthetic fibre.carbon fiber and glass fibre on behalf of fibre In the application of the concrete Get the
quick development.Fiber reinforced concrete is the reinforced concrete.After the prestressed concrete and a breakthrough of In Social
Leap Development.
【Key words】 fibrous concrete
近年来，以钢纤维、合成纤维、碳纤维及玻璃纤维为代表的纤维在混凝土的应用中得到了迅速的发展。纤维混凝土是继钢筋混凝土、预应力混凝土之后的又一次重大突破和飞跃发展。由于纤维和混凝土的共同作用，使混凝土更具有优越的性能，因而受到国内外（建筑）工程界的极大关注，并已广泛应用于各（建筑）工程领域。
1 纤维在混凝土中的作用
纤维混凝土是一种新型的复合材料，在混凝土中掺入短而细且均匀分布的纤维后，明显具有阻裂、增强和增韧的效果，以延长其使用寿命，扩大其应用领域。其作用主要表现在三个方面：
１．１ 阻裂作用。纤维可阻碍混凝土中微裂缝的产生与扩展，这种阻裂作用既存在于混凝土的未硬化的塑性阶段，也存在于混凝土的硬化阶段。水泥基体在浇注后的２４小时内抗拉强度低，若处于约束状态，当其所含水分急剧蒸发时，极易生成大量裂缝，此时，均匀分布于混凝土中的纤维可承受因塑性收缩引起的拉应力，从而阻止或减少裂缝的生成。混凝土硬化后，若仍处于约束状态，因周围环境温度与湿度的变化，而使干缩引起的拉应力超过其抗拉强度时，也极易生成大量裂缝，在此情况下纤维仍可阻止或减少裂缝的生成。
１．２ 增强作用。混凝土不仅抗拉强度低，而且因存在内部缺陷而往往难于保证其各项强度。当混凝土中加入适当的纤维后，可使混凝土的抗拉强度、弯拉强度、抗剪强度及疲劳强度等有一定的提高。
１．３ 增韧作用。纤维混凝土在荷载作用下，即使混凝土发生开裂，纤维还可横跨裂缝承受拉应力，并可使混凝土具有良好的韧性。韧性是表征材料抵抗变形性能的重要指标。另外，还可提高和改善混凝土的抗冻性、抗渗性以及耐久性等性能。
2 纤维混凝土的分类和特性
２．１ 纤维混凝土分类。纤维增强混凝土：指在含有粗、细集料的混凝土基体中掺入纤维，简称为纤维混凝土（ＦＲＣ）。依混凝土基体的特征不同，可分为：纤维普通混凝土、纤维高强混凝土、纤维膨胀混凝土、纤维耐火混凝土等。有时为了获得需要的纤维混凝土特性和降低成本，将两种或两种以上纤维混合使用，或按纤维功能不同组合使用，分别称为混合纤维混凝土或组合纤维混凝土。
按照纤维弹性模量是否高于基体混凝土的弹性模量，其增强、增韧效果有明显差异，故可分为两类：高弹性模量纤维混凝土和低弹性模量纤维混凝土。
通常，纤维是短切、乱向、均匀分布于混凝土基体中。但是有时采用连续的纤维（如单丝、网、布、束等）分布于基体中，称为连续纤维增强混凝土。
２．２ 纤维混凝土的特性。在混凝土中掺入纤维，使混凝土性能发生明显改善，与普通混凝土相比，纤维混凝土具有以下特性：①纤维在混凝土基体中可明显降低早期收缩裂缝，并可降低温度裂缝和长期收缩裂缝。②纤维混凝土抵抗变形性能明显改善，弯曲韧性提高几倍到几十倍，压缩韧性也有一定程度的提高，极限应变有所提高。受压破坏时，基体裂而不碎。③高弹模的纤维混凝土对抗拉强度、抗折强度（又称弯拉强度、抗弯强度）、抗剪强度提高明显，对于低弹模的纤维混凝土变化幅度不大。④具有优良的抗；中击、抗爆炸等性能。⑤由于纤维可减少混凝土的微裂缝和阻碍宏观裂缝扩展，使混凝土的耐磨性、耐空蚀性、耐冲刷性、抗冻融性和抗渗性有不同程度的提高。⑥可以提高混凝土的耐久性。
3 纤维混凝土研究应用的现状
目前，纤维混凝土领域中的前沿技术是钢纤维高强高性能混凝土、层布钢纤维混凝土、聚丙烯粗纤维混凝土、混合和组合纤维混凝土等的研究和应用。
３．１ 钢纤维高强高性能混凝土（简称ＳＦＲＨＳＣ、ＳＦＲＨＰＣ）。由于高强混凝土脆性明显，采用钢纤维改善高强混凝土的性能尤为必要。试验表明，在高强高性能混凝土基体中掺入适量的钢纤维后，形成的钢纤维高强高性能混凝土，既具有高强高性能混凝土自身优点，又对高强高性能混凝土基体起到增强、增韧和阻裂作用，可显著地改善其脆性性质，并能较大地提高混凝土基体的抗拉、抗疲劳、抗冲击爆炸等一系列性能。钢纤维高性能混凝土最主要的优点是在于其拌合料具有良好的工作性，硬化后混凝土又有优良的结构密实性、耐久性和较高的强度。为此，在材料和配合比方面，钢纤维高性能混凝土要掺入一定量的微细填充材料来代替部分水泥。目前使用较多的微细填充材料有硅粉、磨细矿渣、粉煤灰及沸石粉等，主要应用于国防工程和重要的建筑工程及桥梁工程。
３．２ 层布钢纤维混凝土（简称ＬＳＦＣ）。层布钢纤维混凝土是指在构筑物混凝土截面的顶层和底层或底层约２０ｍｍ厚度内，撒布适量的钢纤维浇筑而成的混凝土，称为层布钢纤维混凝土。层布钢纤维混凝土适用于面板类结构工程，如路面、桥面、地坪等。 试验表明，层布钢纤维混凝土比普通混凝土有着优良的弯拉强度、抗裂性能、韧性、抗冲击性能及弯拉疲劳强度等性能。用于路面施工不仅优于普通混凝土路面，而且也胜于钢纤维普通混凝土路面，突出的优点是钢纤维用量少，单位水泥用量降低，工程造价低、施工工艺简便易行，有显著的社会、经济效益，对进一步推广混凝土面类结构工程（路面、道面、桥面、地面等）的应用有重要作用。
３．３ 混合（混杂）纤维混凝土。根据近年来的应用发展状况和纤维掺入的方法不同，可将其分为混合纤维混凝土与组合纤维混凝土。混合纤维混凝土是指用两种或两种以上不同尺寸或不同品种的纤维，适量掺入混凝土组分材料中，按一定程序经混合搅拌而成整体的混凝土。
组合纤维混凝土是指用两种或两种以上作用和功能不同的纤维，其中有的纤维掺入主要是为了增强和增韧，有的纤维主要是为了阻裂。混合纤维混凝土与组合纤维混凝土的作用原理是，通过合理的设计，充分发挥不同纤维的优点，使它们互相取长补短，在不同的结构层次和受力阶段，既发挥各单一纤维的作用和功能，又发挥多种纤维复合的叠加作用，可明显提高或改善原先单一纤维混凝土的若干性能，以取得优良的综合性能，并可降低其成本。
4 纤维混凝土的发展前景
根据我国工程建设发展的需要，在各工程领域更多地应用性能优良、价格低廉的纤维混凝土是未来的发展趋势。通过近年来的研究和工程应用，已经取得了大量的研究成果，积累了丰富的经验，并编制了有关规程和标准，不仅为设计和施工提供依据，也为我国纤维混凝土事业今后的发展奠定了良好基础。
随着纤维和混凝土新材料的不断出现，纤维混凝土理论和应用技术的成熟，尤其是建设工程界对混凝土的力学性能和耐久性要求愈来愈高，纤维混凝土的发展前景十分可观。
由于石油工业的发展，合成纤维品种越来越多，产量不断增加，成本不断降低，合成纤维用于增强混凝土的发展前景十分看好。目前已被大家认可的低弹性模量纤维低掺量（体积率0．1％左右)用于防止和减少砂浆、混凝土早期收缩裂缝，其应用领域将会不断扩大。与此同时，用合成纤维代替石棉制作纤维水泥制品，如波纹瓦、屋面板、内墙装饰板等也早巳推广。
开发高弹性模量的合成纤维，用于混凝土增强和增韧，将使合成纤维更有用武之地。目前已有高强模聚乙烯纤维量和高弹性模量尼龙纤维、芳纶纤维。其中，芳纶纤维增强混凝土的性能最为优异。但因芳纶纤维价格太高，目前应用还十分有限，仅用于对防腐蚀、防电磁有特殊要求的部位。
纤维混凝土比普通混凝土具有抗拉、弯拉、抗剪、韧性、抗裂、抗冲击、抗爆炸以及抗疲劳等一系列优越的性能，因而适用的工程领域广泛。
5 结论
言而总之，具有独特性能的纤维混凝土既是一种新型复合材料，又是一门新兴的材料科学。在纤维混凝土的领域中，还有许多理论和应用问题尚待今后进一步研究开发，工程应用中有时可能初期投资较大，但是从提高使用性能、延长使用寿命、减少维护费用等综合效益和长期效益考虑，是十分有利的。因此，纤维混凝土必将在我国的工程建设中发挥更加重要的作用，未来应用的前景将更加广阔。