纤维的主要力学性能
1)抗拉强度
纤维抗拉强度均比水泥基体的抗拉强度要高出二个数量级。
2)弹性模量
不同品种纤维的弹性模量值相差很大，有些纤维(如钢纤维与碳纤维)弹性模量高于水泥基体，而大多数有机纤维(包括很多合成纤维与天然植物纤维)的弹性模量甚至低于水泥基体。纤维与水泥基体的弹性模量比值对纤维增强水泥复合材料力学性能有很大影响，如该比值愈大，则在承受拉伸或弯曲荷载时，纤维所分担的应力份额也愈大。
3)断裂延伸率
纤维的断裂延伸率一般要比水泥基体高出一个数量级，但若纤维的断裂延伸率过大，则往往使纤维与水泥基体过早脱离，因而未能充分发挥纤维的增强作用。
对用于混凝土中的纤维，其基本要求是：
① 高抗拉强度 与水泥基材料相比，至少要高两个数量级。
② 高弹性模量 纤维与水泥基材的弹模的比值越大，受荷时纤维所分担的应力也越大；③ 高变形能力 与水泥基材的极限延伸率相比，至少要高一个数量级；
④ 低泊松比 一般不大于0.40；
⑤ 高耐碱性 不受水泥水化物的侵蚀；
⑥ 高粘结强度 纤维与水泥基材的粘结强度一般不应低于1MPa；
⑦ 一定的长径比 此比值大于临界值时才对水泥基材有明显的增强的效应。
此外，还应该对人体无害；资源丰富，价格较为低廉。表1为部分纤维的性能指标值。
表1 部分类型纤维的性能
|
纤维种类 |
相对密度 |
直径/μm |
拉伸强度/Mpa |
弹性模量/MPa |
断裂应变/% |
|
钢纤维： |
7.80 |
100～1000 |
500～2600 |
210000 |
0.5～3.5 |
|
玻璃纤维： | |||||
|
硼硅酸盐玻璃纤维 |
2.54 |
8～15 |
2000～4000 |
72000 |
3.0～4.8 |
|
抗碱玻璃纤维 |
2.7 |
12～20 |
1500～3700 |
80000 |
2.5～3.6 |
|
合成纤维： | |||||
|
丙烯酸纤维 |
1.18 |
5～17 |
200～1000 |
17000～19000 |
28～50 |
|
芳族聚酰胺纤维 |
1.44 |
10～12 |
2000～3100 |
62000～120000 |
2～3.5 |
|
尼龙纤维 |
1.14 |
23 |
1000 |
5200 |
20 |
|
聚酯纤维 |
1.38 |
10～80 |
280～1200 |
10000～18000 |
10～50 |
|
聚乙烯纤维 |
0.96 |
25～1000 |
80～600 |
5000 |
12～100 |
|
聚丙烯纤维 |
0.90 |
20～200 |
450～700 |
3500～5200 |
6～15 |
|
碳纤维： |
1.90 |
8～10 |
1800～2600 |
23000～38000 |
0.5～1.5 |
|
天然纤维： | |||||
|
木纤维 |
1.5 |
25～125 |
350～2000 |
10000～40000 |
|
|
剑麻纤维 |
|
|
280～600 |
13000～25000 |
3.5 |
|
椰树纤维 |
1.12～1.15 |
100～400 |
120～200 |
19000～25000 |
10～25 |
|
竹纤维 |
1.5 |
50～400 |
350～500 |
33000～40000 |
|
|
黄麻纤维 |
1.02～1.04 |
100～200 |
250～350 |
25000～32000 |
1.5～1.9 |
|
象草纤维 |
|
425 |
180 |
4900 |
3.6 |
节选自PCA（1991）和ACI 544.1R-96
