纤维增强混凝土的力学性能及影响

纤维增强混凝土（Fiber Reinfored Concrete）简称纤维混凝土。是由水泥混凝土为基材与不连续而分散的纤维为增强材料所组成的一种复合材料。常作为增强材料的纤维有钢纤维、玻璃纤维、合成纤维和天然纤维等。因为其他几类纤维模量较低，增强效果较差。目前用于道路路面混凝土的增强纤维，主要为钢纤维。

（一）钢纤维的构造与性能

钢纤维混凝土用钢纤维，主要是采用碳钢加工制成的纤维，对长期处于受潮条件的混凝土，亦有采用不锈钢加工制成的纤维。

钢纤维的尺寸主要由强化效果和施工难易性决定。钢纤维太粗或太短，其强化效果都较差；如过长或过细，施工时不易拌和，容易结团。为了增加钢纤维和混凝土之间的粘结力，采用增加纤维表面积的方法，将其加工为异形纤维，如波形、哑铃形、端部带弯钩等形状。

钢纤维的几何特征，通常用长径比表示，即纤维的长度与截面直径之比。如纤维截面不是圆形，则用具有相等截面积的圆形直径（当量直径）计算长径比。一般纤维的长径比约在30～150的范围内。圆形截面钢纤维，一般直径为0.25～0.75mm，扁平状钢纤维的厚度为0.15～0.40mm，宽度为0.25～0.90mm。它们长度约为20～60mm。为了便于搬运和拌和，也可用水溶性胶将10～30根纤维胶成一束。这种集束状纤维在拌和时遇水即可分离为单根纤维，并均匀分布于混凝土中。

（二）钢纤维混凝土的力学性能(www.xing528.com)

钢纤维混凝土的力学性能，除了与基体混凝土组成有关外，还与钢纤维的形状尺寸、掺量、配置方向和分散程度等有关。

钢纤维的掺量以纤维体积率表示。当钢纤维的形状和尺寸在适合范围内时，钢纤维混凝土的强度，随纤维体积率和长细比增加而增加。通常圆截面纤维合适尺寸范围为直径0.2～0.6mm，长细比为40～100。钢纤维体积率通常为0.5%～2.0%。例如圆形截面钢纤维，其直径为0.3～0.6mm，长度为20～40mm，掺量为2%的钢纤维混凝土与普通混凝土比较，其抗拉强度可提高1.2～2.0倍，伸长率约提高2倍，韧性可提高40～200倍。所以钢纤维混凝土的力学性能主要表现为抗弯拉强度的提高，特别是冲击韧性有很大的提高，抗疲劳强度也有一定的提高。

此外，钢纤维在混凝土的配置方向和分散度对混凝土力学强度也有影响。配置方向和分散度与混凝土的组成和施工工艺等因素有关。

（三）工程应用

钢纤维与混凝土组成复合材料后，可使混凝土的抗弯拉强度、抗裂强度、韧性和冲击强度等性能得到改善，所以钢纤维混凝土广泛应用于道路工程中，如机场道面、高等级路面等工程。