摘　要：為了改善混凝土的抗拉性能差、延性差等缺點(diǎn)，在混凝土中摻加纖維以改善混凝土性能的研究，發(fā)展得相當(dāng)迅速。目前研究較多的有鋼纖維、耐堿玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維、聚丙烯纖維或尼龍合成纖維混凝土等。就纖維混凝土的分類及相關(guān)特性展開研究，簡要的介紹了纖維混凝土這種新型的土木工程材料。

關(guān)鍵詞：纖維；混凝土；特性

1 　纖維混凝土發(fā)展歷史

     近代關(guān)于纖維混凝土的理論研究開始于1910 年，由美國的Porter 首創(chuàng)。1911 年美國的Graham 正式將鋼纖維摻合到混凝土中，并初步驗(yàn)證了它的優(yōu)越性。1940 年前后，美、英、法、德等國先后取得了一些相關(guān)專利。在第二次世界大戰(zhàn)期間，為了戰(zhàn)爭的需要，日本曾把它用于抗爆結(jié)構(gòu)。1963 年，美國學(xué)者Romuldi 從理論上闡明了鋼纖維的增強(qiáng)作用和機(jī)理，從而為鋼纖維混凝土的進(jìn)一步研究、開發(fā)奠定了理論基礎(chǔ)，使它從小規(guī)模探索實(shí)驗(yàn)階段躍進(jìn)到大面積開發(fā)的新階段。美國在1990 年和1991 年舉行了纖維增強(qiáng)混凝土的專題報(bào)告會(huì)，正式拉開了纖維增強(qiáng)混凝土研究與應(yīng)用的序幕；1995 年韓國舉行了纖維增強(qiáng)水泥混凝土的專題報(bào)告會(huì)，1996 年在中國北京舉行了第三屆國際水泥混凝土報(bào)告會(huì)，表明纖維增強(qiáng)混凝土的研究與應(yīng)用已經(jīng)國際化。著名的化學(xué)公司如杜邦公司、3M 公司、日本帝人公司等都開發(fā)出了多種水泥增強(qiáng)用纖維品種，并已經(jīng)在高速公路、橋梁、摩天大樓、地鐵、隧道等土木工程中獲得廣泛應(yīng)用。高強(qiáng)度、高韌性、高耐久性的纖維混凝土已經(jīng)取得了長足發(fā)展，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋼筋混凝土或預(yù)應(yīng)力混凝土已經(jīng)成為國際趨勢(shì)。在國外，纖維增強(qiáng)水泥混凝土復(fù)合材料已經(jīng)廣泛應(yīng)用于非承重構(gòu)件中。國內(nèi)的研究起步較晚，上海合成纖維研究所研究了錦綸短纖維對(duì)水混凝土的增強(qiáng)效果，安徽皖維公司將維綸用于增強(qiáng)混凝土。此外，一些高校和研究院所也就不同種類纖維對(duì)混凝土性能的改善作用進(jìn)行了研究。

2 　纖維混凝土種類與特性

      目前研究較多的有鋼纖維、耐堿玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維、聚丙烯纖維或尼龍合成纖維混凝土等。水泥混凝土中常用的纖維分為鋼纖維和非鋼纖維兩類，非鋼纖維按照彈性模量可以分為兩大類： 高彈性模量纖維（ Ef / Ec > 1） 和低彈性模量纖維（ Ef / Ec < 1） 。低彈性模量纖維（如各種有機(jī)纖維、尼龍、聚丙烯、聚乙烯等） 只能提高混凝土的韌性、抗沖擊性能等與材料的塑性有關(guān)的物理性能；高彈性模量纖維（如鋼纖維、玻璃纖維、碳纖維等） 則能夠改善混凝土的強(qiáng)度和剛性。

2. 1 　鋼纖維混凝土

      鋼纖維是當(dāng)今世界各國普遍采用的混凝土增強(qiáng)材料。它具有抗裂、抗沖擊性能強(qiáng)、耐磨強(qiáng)度高、與水泥親合性好，可增加構(gòu)件強(qiáng)度，延長使用壽命等優(yōu)點(diǎn)。

      鋼纖維因其不同的加工生產(chǎn)方法而區(qū)分為熔抽型、拉絲切斷型、剪切型和切削型等。經(jīng)緯牌鋼纖維是剪切型鋼纖維。現(xiàn)可生產(chǎn)平直微扭形、波浪形、端勾形、弓形和壓痕形五種形狀20 多個(gè)規(guī)格的產(chǎn)品。鋼纖維又因其不同的原材料而分為普通鋼纖維和特種鋼纖維。在普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中摻入鋼纖維，不但可以提高抗拉、抗剪和抗彎強(qiáng)度，而且在使用性能如斷裂韌性、極限應(yīng)變、裂后承載和耐磨、抗折、抗沖擊、抗疲勞等方面都獲得顯著改善。而且，在同等強(qiáng)度下可減少混凝土厚度，節(jié)約混凝土用量40 %～50 %， 大大降低工程造價(jià)。此外，由于早期強(qiáng)度高，以及較大的縮縫間距，可縮短施工周期25 %，特別適用于要求快速連續(xù)澆筑混凝土的較大工程，如道路、港口、飛機(jī)場、橋梁、隧道等。但價(jià)格貴、比重大、不易于分散、不宜于在常規(guī)的水泥增強(qiáng)制品中作用。

2. 2 　高彈性模量纖維混凝土

      高彈性模量纖維混凝土在未產(chǎn)生裂紋之前，因纖維彈性模量較高，根據(jù)“混合定律”，復(fù)合材料的彈性模量隨纖維摻量增加而增加，開裂之后主要是纖維受力，只要纖維體積摻量超過臨界纖維體積摻量，復(fù)合材料承載能力就不會(huì)降低，反而增加。采用高彈性模量纖維可大幅度提高混凝土抗拉、抗彎強(qiáng)度，對(duì)韌性也有提高，但費(fèi)用大。

2. 2. 1 　碳纖維混凝土

       碳纖維是20 世紀(jì)60 年代以來隨航天工業(yè)等尖端技術(shù)對(duì)復(fù)合材料的苛刻要求而發(fā)展起來的新材料，具有強(qiáng)度高、彈性模量高、比重小、耐疲勞和腐蝕、熱膨脹系數(shù)低等優(yōu)點(diǎn)。碳纖維由許多單纖維組成的纖維束構(gòu)成，而單纖維由層狀石墨小晶體組成。直徑為7～15μm。石墨晶體中碳原子在層內(nèi)以六角形排列，層與層之間由共價(jià)鍵和范德華力作用而結(jié)合在一起。碳纖維的特性包括：①重量輕，厚度薄：比重為鋼的1/4，厚度約為0.1～0.2mm，單位面積重量約為鋼板的1/100。②高強(qiáng)高效：抗拉強(qiáng)度約為鋼材的10倍。