纤维增强混凝土地研究进展

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1、http://www.paper.edu.cn1纤维增强混凝土的研究进展徐林华，徐健，陈志华华东交通大学土木建筑学院，江西南昌（330013）E-mail：bush123@163.com摘要：纤维增强混凝土是一种新型的工程材料，一直受到专家的关注。本文综述了纤维增强混凝土的发展、力学性能及工程应用。参阅了大量国内外研究资料，对当前纤维增强混凝土的研究状况和存在的问题进行了认真分析，并指出复合化将是提高纤维增强混凝土性能的重要手段，而局部增强将能很大程度的降低成本、节约资源，实现优质、低耗、与环境相容的可持续发展，具有很好的应

2、用前景。关键词:纤维增强混凝土；钢纤维；合成纤维；复合化；高性能混凝土；可持续发展中图分类号：TU528.572文献标识码：A0.前言从1824年水泥诞生以来不到200年的时间里，混凝土材料本身经历了一个不断发展的过程，从强度低、品种单一逐步发展为高强度、轻质等多品种的混凝土家族。但普通混凝土材料本身存在抗拉强度较低、延性差、在拉应力或冲击荷载作用下易发生脆性破坏等缺陷，而且其抗冻融循环、抗收缩、耐磨等耐久性能也较差，这些缺点在很大程度上影响和阻碍了混凝土的进一步应用。20世纪初，有人开始在混凝土中掺入短切纤维，做成纤维增强

3、混凝土，使混凝土的抗拉能力得到了提高，脆性得到改善。因此纤维增强混凝土在此后的几十年中得到了广泛的发展和应用。90年代之前,混凝土的发展单纯追求强度,而纤维增强混凝土的[1]出现说明向高性能化发展，成为21世纪的“绿色”混凝土。资源、能源与环境的问题一直是中国面临的问题，纤维增强混凝土性能优越，但需要的水泥用量更大，需要耗费很多的资[2]源能源，如何使纤维增强混凝土走上可持续发展道路有待解决。1.纤维增强混凝土的发展水泥基材料是当今最大宗的人造建筑材料，发展至今已有170多年的历史。强度一直是混凝土作为重要结构材料的主要性能

4、指标，混凝土高强化是混凝土研究与发展多年来的努力[3]方向。但是混凝土固有的弱点—抗拉、抗弯、抗冲击、抗爆以及韧性差等却仍限制着其优[4][5]势的充分发挥，并且随着混凝土强度的不断提高，这一弱点也愈益突出。通常认为，混凝土强度越高，其韧性越差，脆性越高，结构延性和抗裂能力越不足，给结构抗震性能带来的安全隐患。因此，长期以来许多学者不断探索改善混凝土上述性能的方法和途径。纤维增[6]强混凝土，就是近年来研究和应用最广的重要途径之一。目前纤维增强混凝土主要有两种:一是高弹模量短纤维增强混凝土，其代表纤维是钢纤维；二是低弹模量短

5、纤维增强混凝土，其代表纤维是聚丙烯和尼龙纤维。纤维增强混凝土，是以水泥浆、砂浆、粗骨料为基材，以金属材料、无机材料或有机纤维为增强材料组成的一种水泥基复合材料，它是将短而细的，具有高抗拉强度、高极限延伸率、高抗碱性等良好性能的纤维均匀地分散在混凝土基体中形成的一种新型建筑材料。纤维增强混凝土的发展始于二十世纪初，尤其以钢纤维混凝土的研究和应用开展得最早和最广[7]泛。早在1910年，美国的H.F.Porter，就提出过将短钢纤维掺入水泥和混凝土中以提高1本课题得到江西省自然科学基金资助项目（编号060500013）的资助。-

6、1-http://www.paper.edu.cn其抗拉力，发表了关于钢纤维混凝土的第一篇论文。1911年美国的Graham正式将钢纤维掺合到混凝土中,并初步验证了它的优越性。1963年美国学者Romuldi从理论上阐明了钢纤维的增强作用和机理,从而为钢纤维混凝土的进一步研究、开发奠定了理论基础,使它从小规模探索实验阶段跃进到大面积开发的新阶段。美国在1990年和1991年举行了纤维增强混凝土的专题报告会,正式拉开了纤维增强混凝土研究与应用的序幕;1995年韩国举行了纤维增强水泥混凝土的专题报告会,1996年在中国北京举行了

7、第三届国际水泥混凝土报告会,表明纤维增强混凝土的研究与应用已经国际化。在国外,纤维增强水泥混凝土复合材料已经广泛应用于非承重构件中。国内的研究起步较晚,最初上海合成纤维研究所研究了锦纶短纤维对水泥混凝土的增强效果,安徽皖维公司将维纶用于增强混凝土。[8]现在不少发展中国家开始研究用植物纤维做增强材制造价格低廉的纤维水泥制品，一[9]系列高性能纤维增强水泥基复合材料相继问世，并且初步应用于试点工程。中国工程院院[1]士吴中伟指出：复合化是材料发展的主要途径之一，复合化的技术思路为超叠加效应，即1+2>3，纤维增强在复合化中起着

8、突出作用。21世纪，纤维增强混凝土应该朝着环保、经济、高性能的发向发展，使纤维增强混凝土的突出性能给人类带来更大的社会效益和经济效益。2.纤维增强混凝土的力学性能纤维在水泥基材中的作用主要体现在三个方面：增强、阻裂和增韧作用。2.1增强作用混凝土的抗拉能力只有抗压能力的十分之一左右，在外荷