纤维混凝土研究和应用(综述)
纤维混凝土综述资料
（二）纤维在混凝土中的作用
在混凝土中掺入短而细且均匀分布的纤维后，明显提 高混凝土的性能。 纤维与水泥基材料复合的主要目的在于克服后者的弱 点，以延长其使用寿命，扩大其应用领域。纤维在混 凝土中主要起着以下三方面的作用：
1、阻裂作用
2、增强作用 3、增韧作用
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 h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。
改性聚丙烯腈纤维
尼龙纤维 高密聚乙烯纤维 芳纶纤维 碳纤维
表1 增强水泥基材料用纤维的主要力学性能
（四）纤维混凝土的分类和特性
1、纤维混凝土的分类
(1)按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：
高弹性模量纤维混凝土，如钢纤维混凝土。 低弹性模量纤维混凝土，如合成纤维混凝土。 (2)按纤维的长度分： 非连续纤维增强混凝土是短切、乱向、均匀分布于混凝土基体中。 连续纤维增强混凝土的纤维(如单丝、网、布、束等)分布于基体中。
（三）纤维的主要力学性能
抗拉强度 纤维抗拉强度均比水泥基体的抗拉强度要高出二个数量级。 弹性模量 不同品种纤维的弹性模量值相差很大，有些纤维(如钢纤维与碳纤 维)弹性模量高于水泥基体，而大多数有机纤维(包括很多合成纤 维与天然植物纤维)的弹性模量甚至低于水泥基体。纤维与水泥基 体的弹性模量比值对纤维增强水泥复合材料力学性能有很大影响， 如该比值愈大，则在承受拉伸或弯曲荷载时，纤维所分担的应力 份额也愈大。 断裂延伸率 纤维的断裂延伸率一般要比水泥基体高出一个数量级，但若纤维 的断裂延伸率过大，则往往使纤维与水泥基体过早脱离，因而未 能充分发挥纤维的增强作用。
超高性能混凝土(UHPC)研究综述.
低模量的聚丙烯纤 维、中模量的耐碱 玻璃纤维和高模量 的钢纤维混杂
一些力学性能得到一 定程度的改善而 提高。
超高性能混凝土 UHPC
２.１ 材料组分与配合比
２ 制备技术
2.1.2 寻找水泥的替代品：
1）用粉煤灰取代60％的水泥； 2）RPC中采用粉煤灰和矿渣替代水泥和硅灰；
3）棕榈油灰取代50％的胶凝材料；
缺点
自重大、脆性大和 强度（尤其是抗拉强度） 低，使用范围狭窄；对于 低强度的混凝土，在满足 相同功能时用量较大，不 符合国家节约、降耗要求。
超高性能混凝土 UHPC 1）20年代、50年 代和70年代,混凝 土的平均抗压强度 可分别20、30、 40Mpa。
高强混凝土的发展
０引言
5）Brumaue报道了
4）用稻壳灰取代硅灰； 5）选择多种减水剂进行耦合。
超高性能混凝土 UHPC
２.２ 拌制与养护技术
２ 制备技术
拌制注意事项：
1）与普通混凝土不同，RPC由于采用基体材料＋细粒径组
分材料＋钢纤维进行配制，在拌制过程中容易聚团，会影响 RPC成型的均质性和材料性质。 2）采用的搅拌设备、混合料的拌制时间与顺序等也要考虑。 3）注意RPC浇注时钢纤维方向分布对RPC的拉抗强度等性能 的影响。 4）高温、加压养护是UHPC获得高性能的重要手段，温度越 高、时间越长，参加反应的硅灰越多，内部结构也就越密实。
超高性能混凝土 UHPC
２.１ 材料组分与配合比
２ 制备技术
目的：降低成本、提高性能。
突破点：材料组分和配合比 2.1.1 寻找钢纤维的替代品：
部分碳纤 维和全部 碳纤维 最终破坏形态表现 出很大的脆性破坏。
采用80 级焊接钢 筋网
钢纤维混凝土在水工结构除险加固中的应用研究综述
中图分类 号 ： ＴＵ５ ８ ５ ２ 文献标 识码 ： ２．７ Ａ
钢 纤 维 混凝 土在 水 工 结构 除 险加 固 中的应 用研 究综 述①
关战伟 梅 明荣 杨 勇 ， ，
（ ． 海 大 学 土 木 学 院 ， 苏 南 京 ２ ０ ２ ； ． 州 水 利建 筑 设 计 研 究院 ， 苏 徐 州 ２ １０ ） １河 江 １０ ４ ２ 徐 江 ２０ ２ 摘 要 ： 述 了钢 纤 维混 凝 土 技 术 的 发展 现 状 ， 要 介 绍 了钢 纤 维 混 凝 土 的基 本特 性 及 其 相 关 理 论 ， 论 了钢 纤 维 混 凝 综 扼 讨
的增强机理提出了复合 材料强化 法则。
我国对钢纤维 混凝土基 本理论 的研究开始 于 ２ Ｏ世 纪 ７ Ｏ年
分已因各种原 因出现 了病害 ， 必须对 其进行修 复加 固， 治淮 工程
就是其 中非常典型 的一例 。淮河流域共修建 大 中小型水 库 ５ ０ ７０ 多座 ， 类水 闸 ５０ 各 ０ ０多座 ， 加上 目前 正在施工 的淮河 人海水道 、 南水北调东线等大 型工 程 ， 些水 利工 程在兴 利 除害 和发展 流 这 域经济方面发挥 了十分重要 的作用 。然而 ， 由于 环境 的恶 化 （ 特 别是水质 的污染） 结构 的老化 ， ， 以及 当时 的技 术落 后 ， 测、 勘 设 计 、 工和管理 中存在 问题 等一些原 因， 河流域众 多的水工建 施 淮 筑物 已经出现局部的病害与 隐患 。若 对这些病 险建筑 物推倒重 来， 势必造成大量 的人 力、 物力 和财力 的浪费 。如何 通过对现有 水工建筑物进行除 险加 固， 高其使 用 寿命 和 耐久 性 已成为 目 提
钢纤维混凝土是在普通混 凝 土中均匀 地乱向分布一 定量的
纤维混凝土的研究现状
纤维混凝土的研究现状摘要：本文通过综述聚丙烯纤维、钢纤维混凝土、混杂纤维混凝土等高性能混凝土的性能研究和工程应用现状，发现纤维混凝土能提高结构的整体性，延长结构的使用寿命。
目前，纤维混凝土在机场、桥梁以及特殊结构部位等领域已有广泛的应用。
1.1引言当前，国内城市地铁、高层建筑、隧道、桥梁等重大基础工程项目不断增多，如何保证钢筋混凝土结构的耐久性，又如何对新型的混凝土材料进行科学的检验和评价，已经成为工程领域亟待解决的重大问题之一。
作为“丝绸之路经济带”的核心区，新疆土壤盐渍化问题非常普遍，全疆约1/3地域均为盐渍土地区。
在盐渍土环境下的混凝土结构发生腐蚀、开裂、锈胀隆起和钢筋锈蚀等耐久性病害，为了防治传统混凝土结构侵蚀环境下发生混凝土开裂和钢筋锈蚀等病害，国内外学者通过大量的试验和工程灾害调查分析。
2纤维混凝土耐久性研究现状2.1聚丙烯纤维混凝土研究现状聚丙纤维强度较高且其性能稳定，将其应用在混凝土材料中，可以增加混凝土破坏后的延性等特点。
目前，研究学者对聚丙烯纤维在混凝土中的应用，已经做了大量的试验研究以及理论分析。
目前国内部分学者分析了不同种类的聚丙烯纤维对混凝土在不同环境条件下抗冻、抗渗性能的影响。
发现单丝纤维可以显著抑制混凝土内部微裂缝的发展，缓解冻融膨胀的孔隙压力。
除混凝土抗冻性外，不同种类聚丙烯纤维对混凝土强度和渗透性的改善效果相当。
新疆地处严寒地区，冬季时间较长，混凝土材料因为冻融损伤而发生剥落的现象时有发生，将聚丙烯纤维应用在新疆地区气候条件下工程材料中，可以延长材料的使用寿命。
吴刚[7]等通过分析聚丙烯纤维对混凝土抗渗性能的影响机理，通过采用不同掺量及长度，得出抗渗等级随着掺量增多和长度增加而逐渐提高。
但是H. Toutanji[1]等通过对同时掺入聚丙烯纤维和硅灰的混凝土抗渗性能研究，表示纤维的加入提高了混凝土的渗透率，在同体积情况下，纤维的长度越短，混凝土渗透性越好。
可以看出，聚丙烯纤维在合理的掺量范围内能够改善混凝土内部结构，当掺量过多时会导致混凝土的性能下降。
ECC研究进展与应用：综述
ECC研究进展与应用：综述摘要：ecc是engineered cementitious composites的简称，是一种具有超强韧性的乱向分布短纤维增强水泥基复合材料。
ecc不同于普通的纤维增强混凝（frc），它是一种经细观力学设计的先进材料，具有应变一硬化特性，在纤维体积掺量小于2%的情况下，其极限拉应变通常在3%—7%的范围内。
经过大量的试验与研究表明，ecc材料具有很多优良的性能，能够适用于土建工程中的很多领域。
关键字：ecc；韧性；应用一、引言近年来，我国国民经济得到了长足的发展，同时对公路事业的发展也提出了更高的要求，带动了高等级公路在我国的蓬勃发展。
水泥混凝土路面因具有强度高，稳定性好，持久耐用和养护费用低等优点而被广泛使用。
但是，水泥基材料在工程中还出现了诸多的问题，主要有两个方面：（1）极限荷载条件下的脆性破坏，如剥落、破碎等，均与混凝土低韧性密切相关；（2）正常工作状态下的破坏，如混凝土裂纹扩展导致有害离子引入，引发混凝土及钢筋的破坏。
因此，要发展绿色高性能甚至超高性能混凝土就要求混凝土既要有足够的强度，又要有良好的延性，以及必要的耐久性。
二、ecc发展概况新型的超强韧性纤维混凝土ecc（ engineered cementitious composites）是以水泥、砂、水、矿物掺合料和化学外加剂构成基体，用纤维体积掺量低于 3% 高强高弹模短纤维做增韧材料，硬化后具有应变–硬化和多重稳定开裂特征的新型高性能纤维增韧水泥基复合材料。
该水泥基复合材料是基于微观物理力学原理优化设计的具有应变硬化特性和多缝开裂特征的一种新型工程用水泥基复合材料.这种复合材料是在二十世纪九十年代由美国密歇根大学的li.v.c提出来的。
试验研究已经证实它的应变能力可达几个百分点，最高可达6%，耗能能力是常规纤维混凝土的几倍，抗压强度在高强混凝土范围之内，是一种具有很大应变-硬化性能的复合材料。
目前美国与日本等国家已经对强韧性纤维混凝土ecc进行了大量的理论与试验研究工作，并已经在实际工程中得到了广泛的推广和应用。
frp筋 混凝土 综述
frp筋混凝土综述随着建筑行业的不断发展，混凝土作为一种重要的建筑材料，得到了广泛的应用。
但是，传统的混凝土存在一些问题，如易受环境影响、耐久性差等。
因此，人们开始研究新型的混凝土材料和技术，其中frp筋混凝土作为一种新型的混凝土材料，引起了人们的广泛关注。
一、frp筋混凝土的概念frp筋混凝土是一种以纤维增强复合材料（frp）筋为主要加筋材料的混凝土。
其与传统的钢筋混凝土相比，具有很多优点，如重量轻、耐久性好、易于施工等。
二、frp筋混凝土的特点1.重量轻由于frp筋的密度比钢筋小，因此frp筋混凝土的重量比钢筋混凝土轻很多。
这对减轻建筑物自重、提高建筑物抗震性能、降低建筑物成本等方面都具有重要意义。
2.耐久性好frp材料具有很好的耐久性能，不容易受到腐蚀、疲劳等因素的影响。
因此，frp筋混凝土的使用寿命比钢筋混凝土长很多。
3.易于施工frp筋混凝土的施工比钢筋混凝土更加简单，因为frp材料可以直接切割、弯曲等，而且不需要进行防锈处理。
4.环保frp材料不含重金属等有害物质，因此对环境的影响比钢筋混凝土更小。
三、frp筋混凝土的应用1.桥梁frp筋混凝土可以用于桥梁的加筋和修复，可以提高桥梁的承载能力和耐久性。
2.建筑frp筋混凝土可以用于建筑物的柱、墙、梁等部位的加固和修复，可以提高建筑物的抗震性能和耐久性。
3.地下工程frp筋混凝土可以用于地下工程的加筋和修复，可以提高地下工程的承载能力和耐久性。
4.其他领域frp筋混凝土还可以用于船舶、飞机、汽车等领域，可以提高产品的强度和耐久性。
四、frp筋混凝土的研究进展1.材料目前，国内外研究机构对frp筋混凝土的材料进行了广泛的研究，主要包括frp筋、混凝土和粘结剂等。
2.设计frp筋混凝土的设计方法是一个重要的研究方向。
目前，国内外研究机构对frp筋混凝土的设计方法进行了广泛的研究，主要包括弯曲、剪切、拉伸等方面。
3.施工frp筋混凝土的施工方法也是一个重要的研究方向。
纤维混杂混凝土结构论文
混杂纤维混凝土的发展和应用纤维增强混凝土（Fiber Reinforced Concrete）简称纤维混凝土（FRC），它是以水泥净浆、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。
近年来的研究表明，发展纤维混凝土是提高高性能混凝土质量的重要途径。
纤维加入水泥基体中的作用：1.阻裂。
阻止水泥基体中原有缺陷（微裂缝）的扩展并有效延缓新裂缝的出现；2.防渗。
通过阻裂提高水泥基体的密实性，防止外界水分侵入；3.耐久。
改善水泥基体抗冻、抗疲劳等性能，提高其耐久性；4.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；5.抗拉。
在使用高弹性模量纤维前提下，可以起到提高基体的抗拉强度的作用；6.美观。
改善水泥构造物的表观性态，使其更加致密、细润、平整、美观。
近几年来，全世界每年的混凝土的用量均在50亿立方米以上，混凝土已成为使用量最广的建筑材料，也正朝着高强度、高性能和多功能的方向发展，这就要求混凝土要具有很好的抗裂能力以及很好的韧性，目前国际上基本一致的认识是FRC是提高混凝土抗裂性能和韧性的有效方法。
目前，国内外研究比较多，用量比较大且效果比较好的FRC主要有聚丙烯、碳纤维、钢纤维和玻璃纤维的FRC，这几种常用于FRC纤维。
纤维增强混凝土是一种新型复杂材料。
研究者和工程技术人员往往只是关注单一纤维增韧混凝土的性能，对混杂纤维混凝土各种性能的研究甚少。
众所周知，混凝土是多相、多层次的复杂材料，小到微米级的C-S-H凝胶，粗到毫米级的砂子，大到厘米级的碎石，如果只是掺入单一纤维，势必仅仅改善了混凝土某一层次的性能。
为了从整体上提高混凝土的性能，所加入的纤维理应也是多层次的，即混杂纤维。
需指出的是，这里的混杂概念包括两种含义：一是不同品种纤维相同几何形态的混杂；二是同种品种不同几何形态的纤维混杂。
钢纤维混凝土综述
建 筑 科 学
钢 纤 维 混凝 土综 述 ①
潘庆祥 蔡 陈之 （ 中南大学土木建 筑学院 长 沙
４ ０ ５ １ ７ ） ０
摘 要 ： 文主要 分析 了铜纤堆 混凝 土的 国内外研 究现状 和铜 纤堆混 凝土增 强机理 ， 本 并从 力学 强度 、 性及抗 裂性 能 、 冲击性 能 耐 韧 抗 磨性和耐 久性这 些方 面来说 明铜纤堆 混凝土 的优越性 。 后 ， 铜纤维混 凝土 在工程 中的应 用和未来 的发展 趋势做 了一个 简单介 绍 。 最 对 关键 词 ： 钢纤堆混凝土 增强机理 工程应 用 中 图分类 号 ： Ｖ４ Ｔ 文 献标 识 码 ： Ａ 文章 编号 ： ６ ２ ３ ９ （ ０ ０ ０ （） ０ ９ — １ １ ７ — ７ １ ２ １ ） ４ ｃ一 ０ ６ ０ 钢纤 维 混 凝 土 是 在 普 通 混 凝 土 中掺 入 适 量 的 钢 纤 维而 浇 筑 形 成 的 一种 新 型 复 合 材 料 。 国Ｐ ｒｅ于 １ １年 提 出在 混凝 中均 美 ｏ ｔｒ ９ １ 匀 掺 人 钢 纤维 ， 作为 增 强 材 料 的 建议 。 设 其 想与现在的钢纤维混凝土 大体相同。９ １ １ １ 年 ， 国Ｇ ａ ａ 美 ｒ ｈ ｍ通 过研 究搞 清 了在普 通 钢 筋混凝 土中掺入钢纤维后 ， 强度 和稳 定 性 得 以 提 高 的 道理 。 后 直 至 四 十 年 代 ， 、 此 美 英 、 、 等 国 相继 公布 了钢 纤 维混 凝 土 专 法 德 利 文 献 。 后 的 几 十年 ， 纤 维混 凝 土 的 研 随 钢 究 得 到 了飞速 地 发 展 且 在 工 程 中也 得 到 了
展， 最终 导 致 结 构 破 坏 ； 纤 维加 入 脆 性 的 其 它钢 板 泵 管 、 铁 泵 管 、 而 铸 自应 力 水 泥 泵管 混 凝 土 基 体 中 ， 以 减 少裂 缝 源 的 数 量 ， 可 缓 和钢 筋 混 凝 土 泵 管 等 比 较 ， 纤 维 混 凝 土 钢 和裂缝尖应 力集中。 泵 管 耗 钢 量 最 小 ， 其 它 方 面 来 说 ， 板 从 钢 管 、 铁 管 易 生 锈 ， 修 费 用 高 。 筋 混 凝 铸 维 钢 土 管 及 自应 力水 泥 管 维 修 费 用 虽 小 ， 体 但 ２ 钢纤维混凝土 的特性及优点 运输 及 安 装 不 方 便 。 且 自应 力水 泥 并 与 普 通 混 凝 土 相 比 ， 纤 维 混 凝 土 的 积大 ， 钢 而 很 多性 能 都 得 到 了不 同 的 改 善 。 １力 学 强 管需 要 具 备 特 殊 的 生 产 工 艺 与 设 备 。 钢 （） 度 。 纤 维 对 混 凝 土 的 抗 压 强 度 的 影 响 不 纤 维 混 凝 士 管 则 可 弥 补 上 述 泵 管 的 不 足 。 钢 显 ， 抗 压 强 度 主 要 取 决 于 混 凝 土 基 体 的 （） 构 工 程 应 用 。 其 ２结 由于 钢 纤 维 混凝 土 具 有 强度 等 级 。 计 资 料 表 明 ， 纤 维混 凝 土 抗 良好 的抗 裂 性 、 曲特 性 、 冲 击 性 、 疲 统 钢 弯 耐 耐 压 强 度仅 提 高 了 １ ％左右 。 钢 纤 维混 凝 土 劳性 等 特 点 ， 它 应 用 于 要 求 较 高 的 工 程 ０ 但 将 的 劈 拉 强 度 、 剪 强 度 、 弯 强 度等 均 比普 部 位 会 达 到 较 好 的 效 果 ， 构 的 承 载 力 能 抗 抗 结 国 通 混 凝土 有大 幅 度 的 提 高 。 中 ， 拉 强 度 得 到 大 幅 度 的 提 高 。 内 外 几 次 大 地 震 的 其 抗 节 和 抗 弯 强 度提 高 ５ ％～８ ％， ０ ０ 抗折 强度 提 高 对 比 表 明 ， 点 是 钢 筋 混 凝 土 框 架 结 构 的 １ ％～３ ％， 剪 强度 提高 ５ ％～８ ％。２ 钢 弱点 ｎ， 节 点 处采 用 钢 纤 维混 凝 土 将 有效 ５ ５ 抗 ０ Ｏ （） １ 若 纤 维 混 凝 土 的 韧 性 及 抗 裂 性 能 。 纤 维 掺 提 高 抗 震 能 力和 抗 拉 能 力 。 ３ 路面 工程 应 钢 （） 因 抗 入 到 混 凝 土 基 体 中起 到 阻 止 裂 缝 引 发 、 扩 用 。 钢 纤 维 混 凝 土 有 优 良 的 抗 裂 、 冲 散 并 在 混 凝土 的受 力 破 坏过 程 中吸 收 大 量 击 、 收 缩 、 韧 性 及 耐 磨 性 等 物 理 性 能 ， 抗 抗 能 量 的作 用 ， 混 凝 土 开 裂 前 后 的 性 态 发 因此 ， 纤 维 混 凝 土 在 路 面工 程 领 域 中得 使 钢 如 机 生 根 本 性 变 化 ， 而 改 善 了混 凝 土 的 变 形 到较 广 泛 应 用 ， 高 速 公路 路 面 、 场跑 道 从 与 由于 钢 纤 维混 凝 性能。 当荷 载 作 用 于钢 纤 维 混 凝 土 基 体上 ， 等 。 以 往 的路 面 相 比 较 ， 伸 应 力 通过 纤维 和 基 体 的 界 面 粘结 传 递 给 纤 工 的这 些 优 良性 能 使 得 面 层 厚 度 减 少 ， 路 维 维， 同时 混 凝 土 受 到钢 纤 维 的 约 束 作 用 ， 限 缩 缝 间距 加长 ， 面 的 抗 裂性 能 提 高 ， 修 寿 制 了 新 裂缝 的 发 生 ， 迟 了裂 缝 的扩 展 ， 推 因 费用 降低 ， 命 延 长 。 此 钢 纤 维 混 凝 土 具 有 较 好 的 韧 性 和 抗 裂 性。 与普 通 混 凝 土 相 比抗 裂 性 能 提 高 了２ ４ 结语 ～ ３ ， 性 得 到 了显 著 改 善 。 ３ 钢 纤 维 混 凝 倍 韧 （） 钢 纤维 混 凝 土 的 抗 压 强 度 、 抗拉 强度 、 土 的 抗 冲 击性 能 。 纤 维 混 凝 土 的 抗 冲 击 抗 弯 强度 、 剪 强 度 、 击 韧 性 、 磨 性 等 钢 抗 冲 抗 因 特 性 是 混 凝 土 吸 收 动 能 能 力的 一种 表 征 ， 较 普 通 混 凝 土 有 很 大 的 提 高 ， 此 在 高 大 高 荷 国内 外 对钢 纤 维 混 凝 土 冲 击性 能 作 了大 量 层 、 跨 建 筑 工 程 ， 速 公 路 路 面 ， 载 较 研 究 。 内外 没 有 统一 的试 验 方 法 ， 种 材 大 的 仓 库 地 面 、 场 、 水 池 等 结 构 中 都 国 同 机 贮 料 采 用 不 同 的 试 验 方 法 得 出的 规 律 相 近 。 得 到 广 泛 应 用 。 普 通 的 混 凝 土 相 比 ， 与 钢 若 纤 维 对混 凝 土 抗 冲 击 特 性 的影 响 主 要 取 决 纤 维 造 价 较 高 ， 能 开 发 出更 好 的 钢 纤 维 于 混 凝 土 基体 强 度 等 级 及 纤 维 的 掺 量 ， 掺 制 造 工 艺 ， 用较 少 的 钢 纤 维 量 达 到 更 好 的 量 多 而 杂 的 抗 冲 击 性 能 明 显 提 高 。４ 钢 纤 性 能 ， 能 降 低 成 本 ， 一 步 推 广 钢 纤 维 （） 必 进 随 钢 维 混 凝 土 的耐 磨性 和 耐 久 性 。 混 凝 土 中 混 凝 土 的 应 用 。 着 研 究 的 深 入 ， 纤 维 在 钢 掺 入钢 纤 维 后 ， 其耐 磨 性 提 高 了很 多 。 内 轻 质混 凝 土 、 纤 维 高 强混 凝 土 等 也 将 是 国 个研 究的趋势 。 采 用标 号 为 Ｃ ５ Ｃ ３ 的普 通 混凝 土 和 钢 ３和 Ｆ ５ 纤维 混 凝土 ５ ｍ ｃ ×５ ｍ的试 件在 国产 ｃ Ｘ ｍ ５ ｃ 耐磨 机 上 做 等 条 件 磨损 试
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纤维混凝土研究和应用综述（作者：指导教师：）摘要：本文对纤维混凝土的诞生背景做了简要陈述，介绍了目前国内外研究和应用比较多的纤维混凝土种类和其特点，重点介绍了聚丙烯合成纤维的国内外研究应用状况，对目前有关纤维混凝土阻裂理论进行了简要介绍，最后提出纤维混凝土作为一种新型的复合材料在推广其使用过程中所面临的问题，同时也是纤维混凝土发展中需要解决的问题。
关键词：纤维混凝土，聚丙烯纤维混凝土，阻裂，发展，混杂纤维混凝土，趋势混凝土是土木建筑工程中最主要的材料，混凝土结构广泛应用于各种房屋，然而，在使用过程中混凝土的耐久性正在受到人们的不断重视。
耐久性问题在很大程度上影响了房屋的安全性能和使用功能，如混凝土屋面的渗水现象、严寒地区混凝土的冻融破坏、CL离子侵蚀对沿海建筑的破坏、混凝土碳化对承载力的损失、钢筋锈蚀造成的混凝土裂缝开展等。
这些问题不仅影响了人们的正常使用，缩短了建筑物的使用寿命，由于要经常进行大量维修加固，给经济造成了很大的损失。
为了提高混凝土的耐久性，人们研制出了抗裂能力强、抗渗性好、抗冻融的高性能混凝土，为了达到以上性能，人们往往的做法是在混凝土伴制过程中加入各种外添加剂，如减水剂、膨胀剂等，在一定程度上改善了混凝土的抗渗性，但是只能在局部阶段并在一定条件下才能发挥作用，而且有些外添加剂会对混凝土性能产生副作用。
一、纤维混凝土的诞生自1824年水泥问世及随之诞生的混凝土与钢筋混凝土以来，至今已有100多年的历史。
混凝土工程技术总是伴随着工程建设的需要和科学技术的发展而进步。
在开始阶段，人们使用高流动性混凝土，而获得的强度很低。
后来，配制成塑性和流动性混凝土，强度和使用都有所改善。
到20世纪中叶，水泥混凝土技术的进步和设备的进一步改进，使混凝土又向干硬性或半干硬性方向转变，配制的强度更高，施工难度也随之增加。
由于外加剂技术的进步，混凝土拌合物向塑性和流动性方向发展。
混凝土强度和流动度得以兼顾，工程质量和速度同时得到提高。
近10多年来，人们又把耐久性作为混凝土追求的主要目标，并引入超细活性掺合料，作为混凝土的重要组分，从而发展了具有高耐久性、高流动性和体积稳定性，并且有一定强度的混凝土，即高性能混凝土。
高性能混凝土是21世纪混凝土技术发展的重点和方向。
但混凝土的固有弱点是因脆性而容易产生裂缝。
高强混凝土的抗拉强度与抗压强度之比仅为6%（当混凝土的强度等级超过C45时），脆性显著，塑性明显下降，因为脆性破坏会随时产生，高强混凝土结构的跨度不能增幅太大。
当结构受弯时，荷载等于破坏荷载的15%~20%时就开始产生裂缝（这时钢筋的应力远小于屈服极限），随着裂缝扩展会造成结构物抗渗性能的降低，以致使用寿命缩短；在结构设计时因裂缝宽度的限制，高强建筑材料的优越性得不到充分应用。
因此，混凝土性能的提高显得十分重要。
其实，现代混凝土除了要达到高抗压、高抗拉等要求外，还要容易施工，并能长期保持高强、高韧性、高抗渗性等性能，这就导致了高性能混凝土的出现。
纤维混凝土是在对混凝土改性过程中应运而生的，目前常用的几种纤维混凝土有：钢纤维混凝土、玻璃纤维混凝土、碳纤维混凝土以及合成纤维混凝土。
事实上，利用纤维增强混凝土并非当代的新设想，早在民间便有了将稻草或毛发混合拌入泥浆中制造土坯或土墙的经验，至于利用人造纤维来改善混凝土的性能，则还是最近十几年才逐渐出现的思路和做法。
总之，纤维混凝土是以水泥净浆、砂浆或混凝土作基材，以非连续的短纤维或连续的长纤维作增强材所组成的水泥基复合材料的总称，通常简称“纤维混凝土”。
二、纤维增强混凝土的种类和特点目前研究较多的主要是钢纤维、耐碱玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、聚丙烯纤维或尼龙合成纤维混凝土等。
钢纤维：有研究表明，钢纤维混凝土易受氯盐腐蚀，因此应用受到一些限制。
外露的钢纤维在养护阶段就容易发生锈蚀，影响耐久性和美观。
使用过程中，由于混凝土磨耗导致锋利的钢纤维外露，影响使用的安全。
钢纤维相对密度7.8左右，不利于减少结构自重。
玻璃纤维：普通玻璃纤维耐久性低，与水泥基的相容性差。
并且玻璃纤维质脆易断，在搅拌过程易受到损坏。
碳纤维：碳纤维质轻、高强、弹性模量很高、化学性质稳定，与混凝土粘结良好，但由于生产成本较高，所以应用受到一定的限制。
合成纤维：部分合成纤维具有较高的抗拉强度、极限延伸率，较好的抗碱性，价格经济。
但是较易老化，且合成纤维通常会使混凝土抗压强度下降。
以聚丙烯为例，在极低的体积掺量（体积率小于0.1%）下，能显著改善混凝土早期塑性收缩开裂。
然而，在热、氧、紫外线等外界因素作用下易发生化学变化，丧失使用性能。
植物纤维：植物纤维来源广，成本低是一种可再生的资源，但是植物纤维吸水率大、耐碱性能差、柔软性较差，成纱不均匀，限制了产品的进一步开发与应用。
三、聚丙烯纤维混凝土在国外的发展状况随着石油工业的发展，合成纤维的品种越来越多，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。
在美国，高层建筑中已经大量采用纤维增强混凝土预制楼板、阳台、波纹板和空心楼板，铺设了大量公路路面和桥面，纤维增强复合材料产品1984年比1979年增长28.36%，平均每年增长近5.5%，近年的增长率更是高达10%。
国外对聚丙烯纤维混凝土的研究始于20世纪60年代，20世纪60年代中期Goldfein研究用合成纤维作为水泥砂浆增强材料的可能性时，发现尼龙、聚丙烯与聚乙烯等纤维有助于提高砂浆的抗冲击性。
此后，不同实验者对不同的水泥砂浆、混凝土组成、聚丙烯纤维类型及实验条件进行了研究，结果不尽相同，甚至出现相反的结果。
A..M.Achozaimy等人研究了聚丙烯纤维对普通混凝土和加入掺合料的混凝土的一些性能，结果表明，对于普通混凝土，纤维的加入只对抗冲击性有所提高，而对抗压强度、抗折强度没有影响；对于加入掺合料的混凝土尤其是加入硅灰的混凝土，抗压强度明显提高，同时抗冲击性提高幅度也较大。
Zollo 等人于1984年进行了普通混凝土和聚丙烯纤维混凝土的抗压强度、劈拉强度及抗折强度的对比实验（纤维体积率为0~0.3%），结果表明，随着纤维体积率的逐步增加，混凝土抗压强度降低而劈拉强度和抗折强度有所提高，随后几年内其他研究者所得实验结果基本上与上述结果类似。
20世纪70年代初，美英等国已经开始将聚丙烯单丝纤维用于某些混凝土制品与工程中，所用纤维的直径与钢纤维相近(22mm~0.25mm)纤维的体积率为0.5%左右。
70年代中期美国成功开发一种聚丙烯膜裂纤维（Fibrillated Polypropylene Fiber），其直径为2mm以上，成束状，在与混凝土拌合过程中分裂成若干纤维束，且束内纤维展开成为相互牵连的网络，其中单丝直径为48um~62um，使用该纤维不但有助于降低单丝的直径，还可以使纤维体积率降低至0.1%~0.2%。
80年代初，美国很多公司通过表面处理技术成功开发了可均匀分布于混凝土中的聚丙烯、尼龙等单丝纤维，其直径为23um~62um，在体积率为0.05%~0.2%时即有明显的抗裂与增韧效果。
目前美国所用混凝土中合成纤维混凝土约占7%，已大大超过了最早使用的钢纤维混凝土（约占3%左右）。
四、聚丙烯纤维混凝土在国内的发展状况我国研究和应用纤维混凝土始于20世纪70年代。
如今，纤维混凝土的应用范围日益广泛，除建筑结构构件（如波纹瓦，屋面板，内墙装饰墙板、楼板等）外，已成功地推广于公路路面、机场跑道、桥面铺装、薄壁水管、水工大坝防渗面板装头等工程均取得了显著的技术经济效果。
，中国土木工程学会纤维水泥与纤维混凝土委员会在1986年在大连召开了第一届全国纤维混凝土学术会议。
此后又分别在哈尔滨（1988）、武汉（1990）、南京（1992）、南海（1994）、重庆（1996）、井冈山（1998）、济南（2000）召开了历届纤维水泥混凝土学术会议，并于1997年召开了国际纤维混凝土学术会议，对我国纤维混凝土的研究与开发起到了促进作用。
随着纤维混凝土在中国的推广使用，国内的研究者开始关注并研究相关的理论问题。
我国于1992年开始，进行改性聚丙烯纤维的研制，近几年将生产技术推广到一些企业，在道路、城市广场等建设中应用。
东华大学对改性聚丙烯纤维的研究比较深入，已研究出异性截面纤维、表面活性纤维，目前正在研究第四代纤维，即纳米技术改性纤维。
在聚丙烯纤维混凝土的理论研究方面，专家研究了低掺率合成纤维在混凝土中的作用机制，归纳总结了合成纤维作为混凝土增强材料的特点，明确指出了低掺率合成纤维在混凝土具有阻裂和增韧作用。
聚丙烯纤维比石棉纤维更能吸收能量，当掺量小于1%（体积分数）时，虽不能提高混凝土强度，却能大幅度提高其抗弯性能及抗拉性；当掺量较高时，不仅能减小混凝土的脆性，而且能增强水泥基体的极限强度。
华渊等人发现聚丙烯纤维的加入能有效提高混凝土的抗裂性能，当体积率在0.7%~0.9%之间而其他条件基本相同时，聚丙烯纤维混凝土配筋梁的断裂抗拉性、初裂荷载、裂缝平均间距分别是基准混凝土配筋梁的18~24倍、1.32~1.37倍和56%~6 %。
戴建国等人研究了低弹性模量纤维混凝土的剩余弯曲强度，指出聚丙烯纤维在工程中不但可以作为非结构性补强材料用于增强构件的抗弯承载力，改善结构延性，同时还给出了可用于计算低弹性模量纤维混凝土构件抗弯承载力的指标和计算方法。
廖宪廷等的实验结果表明改性聚丙烯纤维与水泥基体之间粘结力较强，纤维加入增加了材料的耐磨性。
在中国工程界应用合成纤维混凝土的局面正在形成。
1993年，上海建筑研究院开始研究合成纤维在混凝土中的应用。
1994年该院对聚丙烯纤维的性能进行了深入的研究，确定了聚丙烯纤维可以大大改善混凝土的抗裂性和抗渗性。
1996年上海瑞安广场地下工程采用聚丙烯纤维混凝土，效果良好，没有发现因干缩而引起的微裂缝和渗漏现象。
2000年10月，复旦大学体育中心游泳馆露天游泳池采用聚丙烯纤维混凝土，成功解决了超长无遮盖架空式混凝土结构的技术难题。
2000年12月，宁波白溪水库二期工程采用聚丙烯纤维混凝土浇注面板坝获得成功，不仅为提高白溪水库面板坝的质量和耐久性起到了重要作用，也是我国水利工程混凝土技术的一项具有创新意义的突破。
五、玻璃纤维混凝土发展状况玻璃纤维混凝土方面，在50年代末，中国和苏、美、波等国开始研究玻璃纤维增强混凝土，当时采用的是中碱和无碱玻璃纤维。
它在短期内具有很好的特性，但使用后发现，一年内它的强度大幅度下降，玻璃纤维甚至粉化，为此玻璃纤维增强混凝土的研究终止了一段时间。
1968年，英国的A.J.Majumdar发明了含锆的耐碱玻璃纤维(Cem Fll)，并由Pilkington 公司生产，后在许多国家和地区推广使用。