纖維混凝土的性能及應用研究
行業科技
作者：宮瑩瑩
【摘要】 纖維混凝土由於其良好的性能，在工程中有著廣泛地應用，本文就纖維混凝土的性能進行了探討，包括纖維混凝土性能的改善，影響纖維混凝土性能的因素，以及使用時應注意的問題等。
【關鍵詞】 纖維混凝土；收縮性能；配合比
1 引言
目前，混凝土已經成為最主要的優良建築材料，但是水泥混凝土仍然存在突出的缺陷，即：它的抗壓強度雖然比較高，但其抗拉強度、抗彎強度、抗裂強度、抗衝擊韌性、抗爆等性能卻比較差，幹縮性較大，容易產生裂縫且裂縫難以得到有效防止和控製。因此，為了改善混凝土的種種缺陷，纖維混凝土應運而生。纖維混凝土，又稱纖維增強混凝土，是以水泥淨漿、砂漿或混凝土作為基材，以適量的非連續的短纖維或連續的長纖維作為增強材料，均布地摻和在混凝土中，成為一種可澆注或可噴射的材料，從而形成的一種新型的增強型建築材料。
2 纖維混凝土的性能的改善
2.1 纖維混凝土較普通混凝土對於控製裂縫發展的優越性
混凝土不可避免地會產生裂縫，尤其對於大體積混凝土，然而，纖維混凝土在有效控製裂縫產生和控製裂縫發展上具有巨大的優越性。纖維可以阻礙混凝土內部微裂縫擴張，水泥基料和纖維共同受力。即使在產生裂縫後，橫跨裂縫的纖維可以單獨或者與鋼筋共同參與受力，限製裂縫進一步發展。因此，混凝土中適量配比的纖維的阻裂效果明顯。
2.2強度和重量比值大
纖維混凝土的強度重量比值大，這是纖維混凝土具有經濟優越性的主要原因。在混凝土中摻入適量纖維，其抗拉強度可提高25%～50%，抗彎強度可提高40%～80%，抗剪強度可提高50%～100%。因此，纖維混凝土較普通混凝土具有較高的抗拉、抗彎、抗剪和抗扭強度。
2.3 收縮性能改善
在通常的纖維摻量下，纖維混凝土較普通混凝土的收縮值降低7%～9%。因此，纖維混凝土的收縮性能明顯改善。
2.4 抗疲勞性能顯著提高
纖維混凝土的抗彎和抗壓疲勞性能比普通混凝土都有較大改善。當摻有1.5%纖維抗彎疲勞壽命為1×106次時，應力比為0.68，而普通混凝土僅為0.51。當摻有2%纖維混凝土抗壓疲勞壽命達2×106次時，應力比為0.92，而普通混凝土僅為0.56。所以，纖維混凝土的抗疲勞性能顯著提高。
2.5 抗衝擊性能顯著提高
材料抵抗衝擊或震動荷載作用的性能，稱為衝擊韌性。在通常的纖維摻量下，衝擊抗壓韌性可提高2～7倍。衝擊抗彎、抗拉等韌性可提高幾倍到幾十倍。所以，纖維混凝土具有卓越的抗衝擊性能。
3 影響纖維混凝土性能的因素
3.1 纖維本身的性質
纖維是處在一個堿性的環境中發揮其物理效應的，所以纖維首先必須具有較好的耐堿性，不受水泥水化物的侵蝕，其次保證纖維與水泥基體之間有足夠的粘結強度。纖維在混凝土中要發揮作用，必須具有比較高的抗拉強度和較大的變形能力。與水泥基體相比，抗拉強度至少要高出兩個數量級，極限延伸率至少要高出一個數量級。纖維摻量太少，起不到阻裂的作用；纖維摻量過多，使混凝土和易性變差。同時，過多的界麵使內部界麵微裂紋增多，基體混凝土強度性能反而下降。此外，纖維必須具有合適的尺寸，在均勻分散的前提下，纖細而挺實的纖維具有更好的抗裂增強性能，其長度與直徑的比值大於臨界值時才能對水泥基體產生明顯的增強效應。
3.2施工方式
纖維的分散性是纖維的關鍵指標，纖維混凝土中所用的纖維應具有良好的分散性，不結團，不成束，這樣纖維才能在實際的混凝土工程中推廣應用。不同的施工方式，對纖維的分散性和排列均有不同程度的影響。在振搗成型的過程中，纖維隨著振搗會產生平行於骨料、模板或振搗設備表麵的“邊緣效應”，平行於骨料表麵初始裂縫的纖維起不到約束裂縫的作用，應合理控製振搗時間，並且盡可能提高纖維混凝土的自密實能力。