马婉婷

【摘要】本文以工程中重要的新型材料——纤维混凝土为研究基础，在查阅了大量文献的基础上，从纤维混凝土的作用机理、种类、作用等方面进行了研究，并在结语部分对其进行了展望。这些都会对今后的工程实践起到了重要的借鉴意义。

【关键字】纤维 混凝土 新型

1、引言

纤维混凝土（1）通常是以水泥净浆、砂浆或者混凝土为基材，以非连续的短纤维或者连续的长纤维作增强材料所组成的水泥基复合材料，主要作用是通过桥接作用来限制围观裂缝的发展，从而改善混凝土的性能。

2、作用机理

阻止水泥基体中原有缺陷的扩展并有效延缓新裂缝（2）的出现；通过阻裂提高水泥基体的密实性，防止外界水分侵入；改善水泥基体抗冻、抗疲劳等性能，提高其耐久性；抗冲击。提高水泥基体的耐受变形的能力，从而改善其韧性和抗冲击性；抗拉。在使用高弹性模量纖维前提下，可以起到提高基体的抗拉强度的作用；改善水泥构造物的表观性态，使其更加致密、细润、平整、美观。

3、种类

3.1钢纤维混凝土其技术特点是能提高混凝土的韧性（3）和抗拉强度，但是钢纤维搅拌时易结团，混凝土和易性差，泵送困难、难以施工且易锈蚀，钢纤维混凝土的自重大、在制造方面使用大量的钢材，加大了对钢材的消耗，增加成本较多。

3.2 尽管玻璃纤维（4）已用于铺设混凝土路面，但是玻璃纤维在使用中暴露很大的缺点，如玻璃纤维混凝土暴露于大气中一段时间后，其强度和韧性会有大幅度下降，即由早期高强度、高韧性向普通混凝土退化。

3.3合成纤维包括聚丙烯纤维、聚酯和聚丙烯腈纤维等，它与钢纤维的相似点是不受水化产物的侵蚀，有一定的抗拉强度，可三维乱向分布于混凝土基体中，其阻裂原理是充分发挥了纤维数量优势，具有很大的表面积，对微裂缝约束，使之不至于连通，效果显著。

4、作用

4.1非结构性裂缝

由外力所产生应力而引起的裂缝可用提高混凝土铺砌面、板墙结构的结构强度加以补偿。然而由混凝土本身收缩引起的内蕴应力长期以来是一个需加控制 的问题。沉陷和收缩裂缝初期在一段时间内是无法观察到的，它们常被表面抹光于表面弥合，或者只是不够宽 而看不到，直到混凝土裂缝由于荷载使这些微裂隙薄弱面发展成可见裂缝。在随处都有纤维的混凝土中，亦可最大限度减小在有强度状态下混凝土可能出现裂缝的宽度和长度。

4.2微观补强

与钢丝网补强比较，纤维混凝土除能防止裂缝的集中出现外，还有对混凝土补强防止塑性收缩裂缝的出现，加强抗冲击、抗磨损、抗破损，具有防锈防蚀，并有安全、使用方便等优点。另外纤维混凝土不必使用吊车、固定钢丝网等设备，因而可加快施工进度，节省施工费用。合成材料纤维丝是一种惰性材料，并不影响混凝土的成型特性，它能适应多种表面处理工艺，如压实成型、手抹刀挤抹、动力抹压、表面涂层处理、涂颜色、干刷、加入液体早强硬化剂和加气剂等。粘滞性亦即振动时的和易性好，不因加入纤维而影响其和易性。纤维不对水泥的化学水解作用产生任何影响，它完全是纯力学作用改善其工作和力学性能。

4.3减少塑性裂缝和渗透性

掺加合成材料纤维的混凝土，明显增加了混凝土早期抗收缩裂缝和震动引起 裂缝的能力。因为大部分混凝土裂缝在浇筑后第一个24h内产生，这时混凝土最敏感产生震动裂缝、收缩裂缝和沉陷裂缝。早期裂缝一旦发生，会增加混凝土的渗透性，并使混凝土暴露于易损伤环境的表面增加，这使混凝土早期老化，并缩短其使用寿命。在加州大学伯克利分校和圣荷西州立大学进行板件裂缝试验表明，纤维丝在控制混凝土 裂缝的作用甚至在不是很好的养护条件下都十分明显。试验采用了很多不同原料和配比，并加和不加纤维掺料两种情况，无一例外，纤维混凝土在抑制裂缝发生方面比无纤维的对比试件要少90%～100% 。混凝土板为无纤维掺加料的试板，2.5h就开始有微细裂缝，大部分裂缝在4h就已出现。而掺纤维的混凝土板在25h，甚至28d后未见裂缝。

4.4增强抗磨损能力

结果表明，根据转动切削试验法纤维混凝土增强抗磨损能力105%。使用纤维后增加的粗糙度，将使混凝土在同样外露表面磨损试验条件下，抗磨损能力增加1倍。试验结果指出，纤维掺量为0.9kg/m3的板其挠曲强度比有钢丝网的高2%，比素混凝土板高8%。而荷载-挠度曲线表明纤维混凝土完全可以用于代替焊接钢丝网混凝土，钢丝网一般都用于控制干缩裂缝的目的，特别在无钢筋的混凝土结构。

4.5增加抗破损能力

纤维混凝土和素混凝土抗破损能力试验用压缩试验机测定。试件尺寸为525mm×150 mm ×150 mm，高宽比为3.5∶1，以模拟高层建筑的柱子，压力强度机加载速度为0.635 mm/m in。试验结果表明，纤维混凝土试件的压缩变形比素混凝土试件大10%，且并不碎塌，而素混凝土试件在出现第一个裂缝后，很快就碎裂坍塌。这一纤维混凝土的特性对考虑震动荷载下结构对生命财产的影响时是十分重要的。在混凝土劈裂时，纤维就显露，纤维从混凝土中拉出时，整个长度都和混凝土水泥浆粘结良好。

4.5增加抗冲击能力

对有钢筋的梁和无钢筋的梁，加入的纤维束对混凝土有明显增加其能量吸收的作用。纤维束有两种作用，它们使裂缝间阻止其进一步发展，并在承受应力时，于钢筋周围加强混凝土和钢筋的连结。当纤维量达0.5%时，对有钢筋的混凝土梁抗冲击能力有明显提高。

结 语

纤维混凝土发展经历告诉我们：必须在纤维上有所突破，才能使纤维混凝土这种高性能混凝土真正得到广泛使用。纤维混凝土是一种新型建筑材料，可有效防止混凝土因早期干缩。但对纤维束本身的性能，如纤维丝的直径强度、拉伸变形等尚未见有详尽介绍。单价也是涉及应用前景的问题。我国某些科研院所和高等学校也已开始着手进行这方面研究，但应用于实际工程，尚有相当工作要做。

参考文献

[1]李丽. 钢纤维与水泥砂浆界面粘结性能的试验研究[J]. 洛阳大学学报. 2002（04）

[2]王成启.不同弹性模量的纤维对高强混凝土力学性能的影响[J]. 混凝土与水泥制品. 2002（03）

[3]许达.CF纤维混凝土的性能试验与研究[J]. 铁道标准设计. 2002（06）

[4]申豫斌.碳纤维水泥砂浆的配制及力学性能测试[J]. 混凝土. 2001（07）