浅谈纤维增强水泥基复合材料
纤维增强水泥基复合材料应用技术规程
纤维增强水泥基复合材料应用技术规程一、前言纤维增强水泥基复合材料是近年来发展起来的一种新型材料，其具有较好的机械性能、耐久性能和抗裂性能等优点，广泛应用于建筑、桥梁、隧道、地下工程等领域。
为了规范纤维增强水泥基复合材料的应用，提高其应用效果和安全性，本文将从材料的选择、配合比的设计、施工工艺等方面进行详细阐述。
二、材料选择1.水泥水泥是纤维增强水泥基复合材料的基础材料，其品种应根据工程的具体要求选择。
一般来说，普通硅酸盐水泥或硬磨石水泥都可以作为纤维增强水泥基复合材料的水泥基料。
2.纤维纤维是纤维增强水泥基复合材料中的增强材料，其种类繁多，应根据工程要求和使用环境选择。
常用的纤维有玻璃纤维、碳纤维、聚丙烯纤维等。
3.骨料骨料是纤维增强水泥基复合材料中的骨架材料，其品种也应根据工程要求选择。
一般来说，常规的碎石、碎砖等都可以作为骨料，但要注意骨料的品质和粒径。
4.掺合料掺合料是纤维增强水泥基复合材料中的辅助材料，其种类也很多。
常用的掺合料有矿渣粉、石灰石粉、煤灰等。
三、配合比设计1.水泥用量水泥用量应根据工程要求和强度等级来确定。
一般来说，水泥用量在400kg/m³左右比较合适。
2.纤维用量纤维用量应根据工程要求和纤维种类来确定。
在大多数情况下，纤维用量在1.5%~2.5%之间比较合适。
3.骨料用量骨料用量应根据工程要求和骨料种类来确定。
在大多数情况下，骨料用量在1000kg/m³左右比较合适。
4.掺合料用量掺合料用量应根据工程要求和掺合料种类来确定。
在大多数情况下，掺合料用量在20%~30%之间比较合适。
四、施工工艺1.基层处理在进行纤维增强水泥基复合材料的施工前，必须对基层进行处理。
基层处理应包括清理、打磨、喷水等步骤，以保证基层的平整度和粗糙度。
2.混合料的配制混合料的配制应在专门的搅拌机中进行，严格按照配合比进行配制。
在配制过程中，应注意控制搅拌时间和搅拌速度，以确保混合料的均匀性和稳定性。
ECC混凝土（纤维水泥基复合材料）介绍
ECC混凝⼟（纤维⽔泥基复合材料）介绍什么是ECC？⼯程⽤⽔泥基增强复合材料（Engineered Cementitious Composite），简称为ECC，它是纤维增强⽔泥基复合材料，具有⾼延展性和严格的裂缝宽度控制。
为何选择ECC？传统的混凝⼟⼏乎是不可弯曲的，具有⾼度脆性和刚性，应变能⼒仅0.1％，ECC的应变⼒超过3％，因此更像是韧性⾦属，⽽不像脆性玻璃。
ECC的组成可弯曲混凝⼟由传统混凝⼟的所有成分减去粗⾻料组成，并掺⼊聚⼄烯醇纤维。
它含有⽔泥，沙⼦，⽔，纤维和外加剂。
聚⼄烯醇纤维覆盖着涂层，可防⽌纤维破裂，因此ECC⽐普通混凝⼟变形性能更强。
⼯作机制每当载荷增加超过其极限值时，PVA纤维与混凝⼟在⽔化过程中形成的强分⼦键可防⽌其开裂。
ECC的不同组分共同抵御载荷。
ECC混凝⼟的优点具有像⾦属⼀样弯曲的能⼒，⽐传统混凝⼟更坚固，更耐⽤，持续时间更长；它具有⾃我修复的特性，可以通过使⽤⼆氧化碳和⾬⽔来⾃我治愈；约⽐普通混凝⼟轻20-40％。
ECC混凝⼟的缺点与传统混凝⼟相⽐，施⼯成本较⾼。
它需要熟练的劳动⼒来建造它。
它需要⼀些特殊类型的材料，在某些地区很难找到。
其质量取决于所⽤材料及其制造条件。
其抗压强度⼩于传统混凝⼟。
ECC的应⽤范围：抗震建筑：采⽤柔性混凝⼟制成的结构可承受更⼤的拉应⼒，不会因地震引起的振动⽽破坏。
在⽇本⼤阪，60层楼⾼的北滨⼤楼，就在建筑核⼼⽤了⼯程胶结复合材料，⽤于抗震。
桥⾯伸缩缝：桥⾯的伸缩缝经常堵塞。
ECC随着温度波动移动⽽实际扩展和收缩。
它消除了热胀冷缩相关的许多常见问桥⾯伸缩缝：题，例如连接处堵塞和裂缝，这导致⽔和除冰盐渗⼊联结处并腐蚀钢筋。
混凝⼟帆布：混凝⼟帆布也可以⽤柔性混凝⼟制成。
混凝⼟帆布⽐普通帆布更坚固耐⽤。
它可以⽤在军事领域。
植物纤维增强水泥基复合材料研究综述
ｌ１８】
、
椰
壳
纤
维
ｌ】９１、甘
蔗
渣
纤
维［２０１、龙
舌
兰
纤
维ｌ ２ｌｌ、玉
米秸
秆
纤
维
等 ；④竹筋 ２４］。研究工作主要 围绕三个方面进行 。
１植物 纤维 增 强水泥 基复 合材料 力 学性 能
人 们 在 植 物 纤 维 增 强 水 泥 基 材 料 力 学 性 能 方 面 的 研 究
较为全面深入 ，其 中以下研究 具有一定代表 胜：
关键 词 植 物 纤 维 ；水 泥基 复 合 材 料 ；界 面特 性 ；耐久 性 ；纤 维 改性
０引言 纤 维 增 强 水 泥 基 复 合 材 料 （Ｆｉｂｅｒ－Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｃｅｍｅｎｔ
Ｍａｔｒｉｘ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ，ＦＲＣＭＣ）是 以水泥净浆 、水 泥砂 浆或混凝土 做基材 ，以非连续的短纤维或连续 的长纤维作增强体组合成 的复合材料 。当所用水泥基材为水泥净浆或水泥砂浆 时 ，称 之 为纤 维增强水 泥 ；当采用混凝 土为基材时 ，称之 为纤维增 强 混 凝 土 【ｌ＿。
纤维对水泥基材料 的开裂有很好的控制作用 。大约 ３５００ 年 以前 ，国外就有 用纤维来加 强脆性基质 的案例 ，例如利用 稻 草和马鬃 与黏土混合起来制作砖 和地板１２］。我 国古代建筑 也 有把植 物纤维加入粘土的做 法＿ｌＪ。纤维加 固的概念在 现代 有 了进 一步发展 ，１９００年奥匈帝 国 的 Ｈａｔｓｃｈｅｋ发 明用 圆网 抄取机 制造石棉水泥板的工艺方法＿】１。
的断裂和冲击性能 ，通过双参数断裂模 型对试验结果进行表
述 ，其抗压 、抗 弯和劈裂拉伸强度均满足相关 的欧洲标准 。
碳纤维增强水泥基复合材料的制备
碳纤维增强水泥基复合材料的制备碳纤维增强水泥基复合材料（CFRP）是一种高强度、高刚度、耐久性好的新型材料，被广泛地应用于建筑、道路、桥梁等工程领域。
本文将对CFRP的制备过程进行介绍。
I. 碳纤维的制备碳纤维是CFRP的主要材料之一。
根据需要，碳纤维可以采用不同的制备方法，如化学气相沉积法、炭化毛毡法等。
其中，化学气相沉积法是目前应用最广泛的制备碳纤维的方法之一。
该方法以石油焦为原料，在高温下进行气相反应，使得碳化物沉积在钨丝或其他适合的表面上，形成了碳纤维。
II. 水泥基材料的制备水泥基材料是CFRP的另一个主要组成部分。
在制备水泥基材料时，需要确定其成分及配比，以保证其性能符合要求。
常用的水泥基材料有Portland水泥、硬化剂、矿物掺合料、增韧剂等。
其中，Portland水泥是一种常用的水泥基材料，具有硬化迅速、强度高、抗渗透等优点。
III. CFRP的制备CFRP制备的基本流程如下：先将碳纤维与水泥基材料进行混合，并加入适量的钢材、木材或其他增强材料，将其混合均匀后，将其加压至所需形状和尺寸，然后进行加热和固化。
加热和固化是CFRP制备的关键步骤之一。
加热和固化的目的是使CFRP材料在一定的压力下得到充分的硬化，从而达到理想的强度和刚度。
IV. CFRP的性能CFRP具有很好的强度和刚度，是一种具有高性能的新型复合材料。
CFRP具有以下特点：1. 高强度和高刚度：CFRP的强度和刚度比钢材高出很多。
2. 耐久性好：由于碳纤维具有优异的耐腐蚀性和耐磨性，CFRP具有很好的耐久性。
3. 轻质：CFRP具有低密度，重量轻。
4. 断裂韧性好：CFRP具有良好的断裂韧性，具有抗震能力。
V. 应用前景CFRP具有广阔的应用前景，目前已应用于许多工程领域。
例如，CFRP可以制成桥梁、隧道、建筑物等大型工程建筑材料，也可以应用于汽车制造、铁路、电力、环保等领域。
随着技术的不断进步和发展，CFRP的应用前景将会更加广泛。
第4章 纤维增强水泥基复合材料
（2）高温低压蒸汽养护。可缩短水泥复合材料制品的生产周期。 温度为40~100℃，最佳温度65~80℃。有资料报道，蒸汽养护对水 泥制品的耐久性有不利的影响。 （3）高温高压蒸汽养护。温度一般超过100℃（160~210℃），蒸 汽压力在0.6~2MPa。
.
4.4 碳纤维增强水泥基复合材料
.Leabharlann 纤维增韧、抗裂机理：.
.
② 钢纤维
.
钢纤维在水泥基体中分布的均匀性随增大而下降。
①Dmax/lf=1/2时，纤维对混凝土的增强效果最好； ②Dmax/lf>1时，纤维过于集中并填充于粗集料间的砂浆中，难于增强混凝
土的强度，还影响纤维与基体的界面粘结；
③Dmax/lf<1/2时，可使混凝土的增韧效果明显，但因集料过小而难以发挥
油井水泥、大坝水泥
.
快硬硅酸盐水泥、膨胀水泥
硅酸盐水泥
根据GB 175-2007国家标准
1、硅酸盐水泥的定义为：由硅酸盐水泥熟料、
0~5%石灰石或粒化高炉矿渣、适量石膏磨
细制成的水硬胶凝材料称为硅酸盐水泥。
2、由硅酸盐水泥熟料、6~15%混合材料、适量
石膏磨细制成的水硬胶凝材料称为
普通硅酸盐水泥。
1983年，中国建筑材料研究院在国家科委、国家经委和国 家建材局支持下，研究了含锆抗碱玻璃纤维和低碱水泥，并取得了 成功，其强度半衰期为100年，其耐久性处于国际领先地位。
.
4.3.2 玻璃纤维增强水泥基复合材料的原材料
（1）抗碱玻璃纤维
成分中的氧化锆（ZrO2）在碱液作用下，在纤维表面会转化 成含Zr(OH)4的胶状物，经脱水聚合在玻璃纤维表面形成保护膜， 减缓水泥中Ca(OH)2对玻璃纤维的侵蚀。
高性能纤维增强水泥基复合材料应用性能研究
高性能纤维增强水泥基复合材料应用性能研究随着我国基础工程的大规模兴建和城市化的高速推进，为解决大跨度、薄壁、高耐久、长寿命结构的实施，高性能水泥基复合材料的发展已是迫切急需一. 研究背景随着我国基础工程的大规模兴建和城市化的高速推进，为解决大跨度、薄壁、高耐久、长寿命结构的实施，高性能水泥基复合材料的发展已是迫切急需，为节省资源、节约能源、保护生态环境、优化材料性能，高性能水泥基复合材料走生态化与环保型已是社会可持续发展的重中之重。
研究生态型高性能水泥基复合材料是提高工程耐久性和服役寿命的重要举措，也是提高特种结构各种抗力的必由之路。
二. ECO-RPC（生态型活性粉末商品混凝土）力学行为研究RPC（Reactive Powder Concrete）活性粉末商品混凝土是90年代发展起来的新材料，其组成材料主要是水泥、超磨细石英粉和大掺量硅灰、高效减水剂，不用粗集料，细集料为磨细石英砂（粒径为0.6mm）。
其等级有RPC800、RPC400和RPC200。
由于其具有自流平优势、力学性能高、动态行为优异和超高耐久性，已是当今最活跃的可与金属媲美与高分子材料抗衡的跨世纪超高性能水泥基复合材料，而且RPC基体必须与纤维复合才能发挥其优势。
1.RPC存在的主要问题超细粉体材料价格昂贵、要经过超磨细而导致能耗大，国外微细金属纤维价格高，从而性价比低，不仅RPC800、RPC400难以在工程中推广应用，即使RPC200在工程中大规模应用也十分艰难。
基于RPC目前的问题中冶建研院致力于解决RPC造价较高，性价比过低的问题，采取的方式是采用活性矿物的掺合料，充分利用超细工业废渣自身各种物理与化学优势，取代更多水泥熟料，改善组成材料与微结构，优化纤维尺度与外形，优化养护方法与制度，充分发挥其高耐久性、长期服役寿命和高动态效应特点，提高性价比，扩大应用领域，在重大工程和特种制品中高效能利用其优势。
经过试验研究得出下表的材料基体ECO-RPC200优化后材料基体ECO-RPC200的制备工艺优选高效减水剂保证具有自流平（SCC）特征，保证有很强的流动性，满足商品混凝土的要求，采用自然养护方式（实验室用标准养护）替代常用的热养、蒸养，节省高温高压而造成能源消耗剧增。
高延性纤维增强水泥基复合材料的微观力学设计、性能及发展趋势共3篇
高延性纤维增强水泥基复合材料的微观力学设计、性能及发展趋势共3篇高延性纤维增强水泥基复合材料的微观力学设计、性能及发展趋势1高延性纤维增强水泥基复合材料是一种新型的建筑材料，具有很好的耐久性和机械性能，可以应用于广泛的领域，如道路、桥梁、建筑和水利工程等。
本文将从微观力学设计、性能和发展趋势三个方面探讨该复合材料的最新研究进展。
一、微观力学设计高延性纤维增强水泥基复合材料的性能与微观结构密切相关。
为了设计出高性能的材料，需要对其微观结构进行优化。
最近几年，研究者在这方面取得了很多进展。
他们运用多种方法，如有限元分析、半解析法和多尺度方法等，对该复合材料的微观结构进行了建模和分析。
他们发现，纤维的排布和分布、纤维的形状和尺寸以及水泥基材料的组成和结构等因素都会对复合材料的性能产生重要影响。
一个恰当设计的微观结构可以提高该复合材料的强度、韧性和耐久性等性能。
二、性能高延性纤维增强水泥基复合材料具有众多优良性能，体现在以下几个方面。
1.高强度：该复合材料的强度远高于普通混凝土，具有较好的承载能力，适用于桥梁、隧道等大型工程。
2.高延性：该复合材料的延性比普通混凝土更好，能够抵御灾害因素的冲击，增加工程的安全性。
3.优异的耐久性：该复合材料中纤维的存在，能够有效提高其抗裂性和耐久性，使其在复杂环境中更为稳固。
4.良好的耐磨性：由于该复合材料内部含有高强度纤维，能够有效提高其强度，使其在耐久性上更胜一筹。
5.优秀的耐久性：该复合材料能够抵御较强的冲击力，避免出现应力等问题，长久维持良好的表现。
三、发展趋势随着科技的不断进步，高延性纤维增强水泥基复合材料还有很大的发展空间。
研究人员需要从以下几个方面进行深入研究。
1.探究微观结构优化：通过优化微观结构，进一步提高该复合材料的性能。
2.强度与韧性的平衡：进一步平衡复合材料的强度与韧性，使其适用于各种场所。
3.新型纤维材料的运用：运用新型纤维材料，如碳纤维等，进一步提高复合材料的机械性能。
纤维增强水泥基材料
能力以及抗冲击性能等与韧性有关的性能。
湖南工学院材化系
按其长度可分为非连续的短纤维和连续的长纤维。 目前用于配制纤维水泥基材料的纤维主要增强材料 是短纤维，使用较普遍的有钢纤维、玻璃纤维、聚
丙烯纤维和碳纤维。
湖南工学院材化系
4. 纤维选用原则
不论哪种纤维，作为水泥基复合材料的增强材料，其 必须遵循以下基本原则： （1）纤维的强度和弹性模量都要高于基体。 （2）纤维与基体之间要有一定的黏结强度，两者之间 的结合要保证基体所受的应力能通过界面传递给 纤维。 （3）纤维与基体的热膨胀系数比较接近，以保证两者 之间的黏结强度不会在热胀冷缩过程中被消弱。
湖南工学院材化系
碳纤维在水泥基材料中的应用：
邓家才等用压缩韧性指数衡量了碳纤维对水 泥基复合材料韧性的增强作用，发现碳纤维 水泥基复合材料的压缩韧性指数明显大于基 准水泥基复合材料（增加59%~110%），并 且随着碳纤维掺量的增加，变形能力和承载
能力增强。
湖南工学院材化系
近几年来，一些研究者利用碳纤维水泥基材料与 金属接触具有较低的电阻及良好的电磁屏效应的特 点，拟通过研究将碳纤维增强水泥基材料开发成某
水泥基复合材料的研究与发展
朱莉云
湖南工学院材化系
主要内容
复合材料 水泥基复合材料 水泥基复合材料的分类
定义
纤维的作用
纤维的分类
1.纤维增强水泥基复合材料
纤维的选用原则 纤维增强水泥基复合材料的主要研究方向 影响纤维增强效果的因素 纤维增强水泥基复合材料的成型工艺 纤维增强水泥基复合材料的应用
（1）对普通水泥改性:例如法国圣哥班公司在普通波特兰 水泥中同时掺加偏高岭土与丙烯酸酯乳液；德国海德堡水泥 公司使用高炉水泥(高炉矿渣粉含量在70％以上)并同时掺加偏 高岭土或其它材料。
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改性聚乙烯醇纤维 1． 30 800 ～ 850 1． 2 ～ 1． 4 11． 0 ～ 12． 0
高模量聚乙烯醇纤维 1． 30 1200 ～ 1500 3． 0 ～ 3． 5 5． 0 ～ 7． 0
改性聚丙烯腈纤维 1． 18 830 ～ 940 1． 6 ～ 1． 9 9． 0 ～ 11． 0
表 4 UHTCC 与 FRC 和 HPFRC 的比较［5，7］
普通纤维混凝土
一般高性能纤维 增强水泥基复合材料
UHTCC
设计方法 普通设计方法
纤维体积掺量高
微观力学，考虑成本和施工，纤维体积掺量低
纤维
任何类型纤 维，一 般 情 况，纤 维 体 积掺量 Vf ＜ 2% ，钢纤维直径 df ～ 500μm
当使用连续的长纤维时，纤维增强水泥基复合
材料的抗拉极限强度公式为
第5 期
王 冰： 浅谈纤维增强水泥基复合材料
·7·
Rufc = Ruf Vf
（ 2）
式中，Rufc 为纤维增强水泥基复合材料的抗拉极
限强度，R
ห้องสมุดไป่ตู้
u f
为纤维的抗拉极限强度，Vf
为纤维的体
积。
当使用短纤维时，纤维增强水泥基复合材料的
抗拉极限强度公式为
强水泥基复合材料具有抗裂、大延性、高韧性、抗冲
击、抗渗、抗剪、耐高温、耐腐蚀、良好的化学稳定性
和优越的能量吸收能力，在减小混凝土裂缝、提高混
凝土耐久性、改善混凝土脆性破坏、电学性能等方面
都起了重要作用。随着人们对工程质量的要求日益
提高，对纤维增强水泥基复合材料的需求也不断发
展变化，本文对纤维增强水泥基复合材料的类型、阻
间距小，增加了冻融损伤过程中的能量耗损，有效阻
止了裂缝的扩展，降低水泥和混凝土的冻胀开裂，提
高水泥基复合材料的抗冻能力。
3 纤维增强水泥基复合材料的评价方法
为全面反映纤维增强水泥基复合材料的内在品
质，需要评价纤维增强水泥基复合材料的性能，评价
方法主要有力学性能试验方法、耐久性试验方法和
断裂试验方法。
的影响，将纤维增强水泥基复合材料看作是一种纤
维强化体系。复合材料理论将复合材料视为多相系
统，在弹性范围内，复合材料的弹性模量和强度性能
可视为复合体内各相性能的叠加，通过应用混合原
理推定纤维增强水泥基复合材料的抗拉强度，建立
纤维增强水泥基复合材料的抗拉强度与纤维的掺入
量、方向、长径比及粘结力之间的关系。
的含气量，当孔隙内水冻结时，这些微小封闭气泡被
压缩，可有效减轻冰冻给孔隙带来的胀压力，提高水
泥和混凝土的抗冻能力； 一些纤维的弹性模量随温
度的降低而提高，低温条件下对纤维水泥基复合材
料的抗冻能力起着正面增强效应； 纤维的桥接作用
能够改善水泥基复合材料的内部缺陷，增强复合材
料自身抵抗冻融的能力； 纤维直径小、数量大、纤维
验计算韧性指数 I5 、I10 、I30 ：
I5
=
A1 + A2 A1
I10
=
A1
+
A2 A1
+ A3
I30
=
A1
+
A2 + A3 A1
+ A4
式中，A1 是初裂挠度为 δ 时荷载—挠度曲线下
的面积，A2 是挠度为 δ 和 3δ 之间的荷载—挠度曲
线下的面积，A3 是挠度为 3δ 和 5． 5δ 之间的荷载—
能够实现自密实，能实现挤压成型
2 纤维增强水泥基复合材料的阻裂机理 2． 1 纤维间距理论［1，11］
纤维间距理论是根据断裂力学解释纤维对混凝 土中裂缝的阻裂作用，这一机理认为： 水泥和混凝土 内部本身存在尺度不同的微裂缝、空隙和缺陷，欲提 高这种材料的强度，必须尽可能减小缺陷的程度，提 高这种材料的韧性，降低内部裂缝端部的应力集中 系数，降低裂缝的数量和尺度。而纤维的加入有效 地提高了基体阻止裂缝发生和扩展的能力，达到纤 维对混凝土的增强目的。当纤维的间距小于某一值 后复合材料的抗拉强度会提高。Rumualdi 等人认 为，当纤维的平均中心间距小于 7． 6mm 时，纤维增 强水泥基复合材料的抗拉或抗弯初裂强度得以显著 提高。
关键词： 纤维增强水泥基复合材料; 阻裂机理; 评价方法; 工程应用 中图分类号： U414． 01 文献标识码： B 文章编号： 1673 － 6052（ 2013） 05 － 0005 － 04
纤维增强水泥基复合材料以水泥净浆、砂浆或
混凝土为基体，以非连续的短纤维或连续的长纤维
作增强材料所组成水泥基复合材料的总称。纤维增
维（ PRD － 49） 都是高弹模纤维，抗拉强度也较高，聚
乙烯纤维、尼 龙 纤 维、聚 丙 烯 纤 维 等 都 是 低 弹 模 纤
维，但这几种纤维的极限伸长率较大，使用时应根据
不同需求选择纤维种类。
表 2 几种主要纤维的物理力学性能［3 － 5］
纤维名称
相对 密度
抗拉强度 （ MPa）
弹性模量 极限伸长率
Rumualdi 等提出了纤维增强水泥基复合材料 中纤维呈三维乱向排列时的纤维平均间距计算公式
槡 S = 13． 8d 1 Vf
（ 1）
式中，S为纤维的平均间距，d 为纤维直径，Vf 为
纤维体积率。
2． 2 复合材料理论［1］
复合材料理论是考虑纤维在基体中的连续性、
分散均匀性和分布方向对水泥基复合材料增强效果
龙、聚丙烯、聚乙烯、有机纤维等，高弹模纤维有钢纤
维、玻璃纤维、碳纤维等。低弹模纤维只能改善水泥
基复合材料的韧性，而高弹模纤维不仅能提高水泥
基复合材料的韧性，还能大幅度增强其抗拉强度和
刚性。
纤维的不同特性使纤维增强水泥基复合材料具
备不同的性能。表 2 是几种主要纤维的物理力学性 能［3，4］，可以看 出 钢 纤 维、碳 纤 维、芳 族 聚 酰 亚 胺 纤
控制基体的韧性和初始缺陷尺寸，使用细砂 需控制化学粘结能 Gd 和粘结应力 τ0 应变 － 硬化 ＞ 3% ，可达到 8%
裂缝宽度 无限值
一般为几 百 个 μm，当 拉 应 变 ε ＞ 1． 5% 时，裂缝宽度无限值
在应变 － 硬化阶段，裂缝宽度一般 ＜ 100μm
工艺 可实现自密实可挤压成型
由于纤维体 积 掺 量 高，不 易 实 现 自 密 实， 经常需要高频振动，可实现挤压成型
聚丙烯单丝
0． 91 400 ～ 650 0． 5 ～ 0． 7 18． 0
聚丙烯膜裂纤维 0． 91 400 ～ 650 0． 8 ～ 1． 0
8． 0 0． 29 ～ 0． 46
尼龙纤维
1． 16 900 ～ 960 0． 5 ～ 0． 6 18． 0 ～ 20． 0
聚乙烯单丝
0． 96 200 ～ 260 0． 22 ～ 0． 25 10． 0
理、力学性能
性能
能有适度改进或提高
应用范围
主要用于制作薄壁（ 厚度 3 ～ 20mm） 主要用于现场浇筑的构
的预制品
件或构筑物
根据纤维弹性模量的高低可将纤维增强水泥基
※基金项目： 浙江省科研项目择优资助（ Bsh1201023）
复合材料分为低弹模纤维增强水泥基复合材料和高
弹模纤维增强水泥基复合材料。低弹模纤维有尼
力学性能试验方法包括立方体抗压强度试验、
轴心抗压强度试验、静力受压弹性模量试验、劈裂抗
拉强度试验、直接拉拔强度试验、抗剪强度试验、抗
折强度试验、抗折弹性模量试验、弯曲韧性试验、抗
冲击性试验等。耐久性试验方法包括抗冻性能试
验、抗水渗透性能试验、收缩试验、碳化性能试验等。
断裂试验方法包括楔入劈拉试验、三点弯曲梁试验
Rufc = 2η1 η0
l d
τVf
（ 3）
式中，η1 为纤维有效长度系数，dl 为纤维的长
度与直径的比值（ 长径比） ，τ 为纤维与水泥基材的
平均粘结强度，η0 为纤维在纤维增强水泥基复合材 料中的取向系数，Vf 为纤维的体积。 2． 3 抗冻融机理［11］
水泥基复合材料中掺入纤维能增加复合材料中
104（ MPa）
（ %）
泊松比
低碳钢纤维
0． 78 400 ～ 1500 20． 0 ～ 21． 0 3． 5 ～ 4． 0 0． 30 ～ 0． 33
不锈钢纤维
7． 80 2100 15． 4 ～ 16． 8 3． 0
抗碱玻璃纤维
2． 70 1400 ～ 2500 7． 0 ～ 8． 0 2． 0 ～ 3． 5 0． 22
裂机理、评价方法和工程应用等方面加以介绍，为不
同类型的纤维增强水泥基复合材料产品在实际工程
中的设计和应用提供参考。
1 纤维增强水泥基复合材料类型
因基体组成不同，可将纤维增强水泥基复合材
料分为“纤维增强水泥”和“纤维增强混凝土”，两种 类型的对比如表 1［2］。
表 1 纤维增强水泥与纤维增强混凝土的对比［2］
第5 期
北方交通
·5·
浅谈纤维增强水泥基复合材料
王 冰1，2
（ 1． 辽宁省交通科学研究院，沈阳 110015； 2． 浙江大学，杭州 310000）
摘 要： 纤维增强水泥基复合材料作为新型工程材料已在土木工程多领域中得到广泛地应用。对纤维增强水 泥基复合材料的类型、阻裂机理、评价方法和工程应用等各方面加以介绍，探讨纤维增强水泥基制品工业今后的发 展方向，为不同类型的纤维增强水泥基复合材料产品在实际工程中的设计和应用提供参考。
对比项
纤维增强水泥
纤维增强混凝土
水泥基体
水泥净浆或砂浆
混凝土
纤维长度
短纤维、长纤维、纤维织物或短纤维 与长纤维（ 或纤维织物） 并用