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| 工程设备与材料 | Engineering Equipment and Materials
2019年第17期
纤维增强混凝土的性能及其应用
满 晨
（西安交通工程学院土木工程学院，陕西??西安??710300）
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摘 要：随着建筑工程技术和结构形式的不断深入发展，新型建筑材料越来越受到人们的关注，其中纤维增强混凝土更加得到人们的重视和研究。纤维增强混凝土是将纤维作为一种补强增韧的材料根据一定的设计配合比例掺入混凝土基体中形成的复合材料。由于纤维增强混凝土自身具有多种优越性能，目前已经逐渐被人们应用于各类实际工程建设中。鉴于此，为了使人们在实际工程建设中更好地应用和发挥这种新型建筑材料的优越性能，文章对三种常用的纤维增强混凝土的性能及应用进行了详细的阐述，以期为纤维增强混凝土在实际工程建设中的应用提供一定的参考价值。关键词：纤维；混凝土；性能增强；应用中图分类号：TU528??????????文献标志码：A??DOI:10.19537/j.cnki.2096-2789.2019.17.048
混凝土是一种由水泥、砂子等粗、细骨料按照一定的配合比例拌制而成的脆性材料。混凝土具有多种优点，例如抗压强度较高、材料取材方便、成本较低、适用范围广泛等，因此被大量应用于建筑工程、道路工程、桥梁工程等实际工程建设当中。但是另一方面，其也具有一些明显的缺点，例如抗拉和抗裂性能差、抗折强度低等。因此，在实际工程建设应用中，为了提高混凝土基体的各种性能，将纤维作为一种补强增韧的材料根据一定的设计配合比例掺入混凝土的基体中，形成一种新的复合型材料[1]。随着工程建设技术日趋成熟，纤维增强混凝土也凭借其独特的优势而取得了更加深入的发展。在当前工程建设应用中，一般根据弹性模量数值的大小可以将纤维分为高弹性模量和低弹性模量两种。通常弹性模量高的纤维，其能够有效抑制混凝土基体内部的裂缝形成和扩展，提高混凝土的抗弯和抗拉性能、断裂后的韧性和抗冲击性能。但是弹性模量低的纤维，根据有关实验表明，其对混凝土基体的强度改善效果不明显，但是能够有效提高混凝土基体的断裂变形和早期的抗裂性能[2]。与此同时，弹性模量低的纤维还可以有效降低混凝土基体中内应力产生的裂缝。文章通过查阅大量资料及论文，对三种常用的纤维增强混凝土的性能及应用进行了详细的总结，以期为纤维增强混凝土在实际工程建设中的应用提供一定的参考价值。
1 纤维增强混凝土的性能
1.1 钢纤维增强混凝土的性能
钢纤维增强混凝土，是将钢纤维作为一种补强增韧的材料按照一定的设计配合比例掺入混凝土基体中而形成的新型材料。钢纤维在混凝土的基体中处于一种大量存在且分布较为均匀的状态，这种分布状态可以扩大钢纤维和混凝土的基体之间的接触范围，从而使混凝土的基体强度有所增大，改善了混凝土基体的各项性能。此外，在混凝土基体中加入钢纤维能够抑制混凝土基体凝结硬化后产生微裂缝或微裂缝扩展的情况[3]。相对于普通混凝土而言，在混凝土中按一定的配合比例加入钢纤维，对混凝土抗压强度的提高作用不大。混凝土中石子
基金项目：西安交通工程学院中青年基金项目“桥梁用高性能水泥基纤维混凝土材料研究”。
作者简介：满晨（1992—），女，助教，研究方向；建筑材料应用。
????文章编号：2096-2789（2019）17-0108-02 的粒径对钢纤维在混凝土中的分布有一定的影响，会使钢纤维产生聚团现象，因此会产生数量较多的薄弱面，反而有时会使混凝土的抗压强度有所下降。而加入钢纤维后，对混凝土基体的抗折、抗拉强度和混凝土基体的抗冲击性能均起到了增强的作用，这是因为加入钢纤维以后，对混凝土基体的脆性缺陷有一定的影响，改善了其脆性缺陷，抑制了混凝土裂缝的扩展和开裂[4]。此外，钢纤维混凝土的疲劳性能、抗冻性能以及耐久性能相对于普通混凝土而言均有明显提高。1.2 碳纤维增强混凝土的性能
碳纤维增强混凝土是一种多功能结构性复合材料。碳纤维自身具有的特性是强度较高、对高温的耐久性较好、阻燃性能和耐疲劳性能好、拉伸模量高等，因此碳纤维已经成为当下重要的增强材料之一。相对于普通混凝土而言，加入了碳纤维的碳纤维增强混凝土抗折强度有所降低，但是其抗拉和抗弯强度则随着碳纤维含量的增加而不断加大[5]。与此同时，其抗渗、抗碳化和耐热性能均有所提高。将短切类碳纤维加入混凝土基体中，其弯曲强度、抗拉强度、耐磨性能、导电性能以及减震性能均有所提高[6]。除此之外，碳纤维增强混凝土还具有温度敏感性。
1.3 合成纤维增强混凝土的性能
合成纤维增强混凝土是常用的三大纤维增强混凝土之一。在混凝土基体中加入合成纤维，能够在混凝土基体内部产生裂缝和裂缝扩展时，吸收产生的大量能量，可以减缓裂缝的发生以及裂缝的扩展，对混凝土基体的抗冲击性能、抗折强度、抗冻性能以及耐久性能等均有显著的改善效果。大量实验表明，在配置混凝土时加入少量合成纤维，混凝土的各项性能将得到明显改善。例如：在沥青混凝土中加入聚丙烯腈纤维，可以有效改善沥青混凝土的路面性能，使沥青混凝土的劈裂抗拉强度显著提高；在混凝土基体中按照一定的设计配合比例掺入塑钢纤维，对混凝土的抗折和抗拉强度有显著的改善效果。目前，合成纤维应用较为广泛的有尼龙纤维、芳香聚酰胺纤维、聚酯和聚乙烯纤维、纤维素纤维等[7]。
2 纤维增强混凝土的应用
2.1 钢纤维增强混凝土的应用
钢纤维增强混凝土在桥梁工程中的应用较为广泛。钢纤维由于其强度和刚度较大，能够在桥梁铺装工程中提高桥梁的性能，减小桥梁的厚度。钢纤维喷射混凝土
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