摘要：纤维的特性及纤维混凝土在使用过程中应注意的地方。
关键词：纤维 纤维混凝土
一、前言
库尔勒市座落于欧亚大陆和新疆腹心地带，塔里木盆地东北边缘，北倚天山支脉库鲁克山和霍拉山，南临世界第二大沙漠-塔克拉玛干沙漠。“库尔勒”是维吾尔语，意思是“眺望”。库尔勒市是华夏第一大州——巴音郭楞蒙古自治州的首府，是全州政治、经济、文化中心，全市总面积7117平方公里，总人口43.8万，有汉、维、蒙、回等23个民族。
库尔勒市现有两家商品混凝土搅拌站，分别是新疆西部建设股份有限公司巴州分公司和天山神州搅拌站。两家搅拌站年生产商品混凝土45万立方左右。
库尔勒市常年干旱少雨，市域内植被稀少、风沙大。因当地特殊的气候原因，库尔勒市商品混凝土浇筑完毕后出现裂缝的可能性较大，不仅影响结构的安全性，而且严重危害混凝土的耐久性。
混凝土裂缝的成因众多：（1）配合比设计不当。（2）骨料级配不良。（3）模板支撑刚度不足。（4）风吹日晒，养护不及时或不足。（5）混凝土塑性过大，沉陷不均匀等。
针对不同的成因，应采取不同的解决方法，来提高混凝土的防裂性能。而在混凝土中掺入纤维，充分发挥纤维的抗拉强度高、弹性模量大的作用来改善混凝土的性能正逐渐成为一种被广泛认可并使用的方法。
二、纤维混凝土的研究与应用
纤维混凝土是指在混凝土中掺入某些非连续性的短纤维或连续的长纤维作增强材所组成的混凝土的总称。纤维可减少因荷载在基体混凝土引起的细裂缝端部的应力集中，控制裂缝的进一步发展，而且混凝土与纤维界面间粘结力较大，把混凝土承受的外力传到抗拉强度高、弹性模量大的纤维上来，增强了混凝土的抗拉强度、抗折强度、抗冲击韧性。目前在实际工程中使用的纤维混凝土的品种主要有纲纤维混凝土、玻璃纤维混凝土、聚丙烯纤维混凝土、尼龙纤维混凝土以及碳纤维混凝土。
本文重点阐述聚丙烯纤维混凝土和钢纤维混凝土。
三、聚丙烯纤维混凝土
聚丙烯纤维混凝土最早出现在20世纪80年代的美国，用于军事工程以解决混凝土受炮击后易碎的问题。我国是90年代才开始研究并使用的。
聚丙烯纤维是一种束状或网状的合成的高分子碳氢化合物，由聚丙烯薄膜经高倍拉伸或抽丝后制得。
聚丙烯纤维混凝土的配制、搅拌、浇筑过程应注意的事项：
（1）适用于机械搅拌，不适宜人工搅拌，以防止聚丙烯纤维分布不均匀，甚至结团。
（2）宜先将骨料、水、水泥搅拌均匀后，再加入聚丙烯纤维搅拌均匀。也可先将聚丙烯纤维、水泥、骨料干拌后，再加入水湿拌均匀。通常情况下，干拌法有利于聚丙烯纤维在混凝土中均匀分散，其效果较湿拌好。但应注意，混凝土搅拌时间不宜过长，混凝土均匀即可，否则会造成聚丙烯纤维损伤而降低强度。
（3）聚丙烯纤维混凝土应采用机械振捣，不宜人工插捣，混凝土宜在接近终凝时进行修补，防止纤维外露。
聚丙烯纤维混凝土的主要性能：
（1）聚丙烯纤维减少了混凝土泌水，抑制了混凝土的塑性收缩，因纤维的网架作用阻止了混凝土中各组分的不均匀沉陷，使得混凝土的干缩降低60%，减少了裂缝的产生，增加了混凝土的致密性，提高了混凝土的抗渗性和抗冻融性。
(2)混凝土的抗折强度提高了10%-20%，抗冲击强度提高了40%-60%，抗压强度、抗拉强度虽无明显提高，但混凝土破坏前有较高的延伸率。混凝土的变形能力有很大提高，达到最大荷载后仍不破碎，这对受地震破坏的建筑物中的人员安全有着重大的意义。
新疆西部建设股份有限公司巴州分公司在218国道库尔勒——尉犁段改造第二合同段的收费岛项目的路面工程中使用了聚丙烯纤维混凝土，取得了良好的效果。C30的混凝土中掺入体积率为0.2%的聚丙烯纤维后，混凝土的抗折强度提高了31%，抗渗能力提高了14%。完全符合设计要求。
四、钢纤维混凝土
钢纤维混凝土在我国也是90年代初开始研究、应用的。钢纤维一般是由钢锭切削、钢丝冷拔、薄钢板剪切或熔钢抽取而成，从材质上可分为碳钢纤维和不锈钢纤维两种。
钢纤维混凝土的配制、搅拌、浇筑过程应注意的情况：
（1）钢纤维混凝土宜采用机械强制搅拌，不适于人工搅拌，防止钢纤维搅拌不均匀。
（2）宜优先将钢纤维、水泥、骨料干拌均匀后，再加水湿拌。也可先搅拌骨料、水、水泥，再用钢纤维分散机布料，然后搅拌均匀。
（3）钢纤维混凝土在运输过程中应防止离析，必须采用机械振捣，不得采用人工插捣。混凝土表面的钢纤维必须压入混凝土内，不得外露，以免生锈。
钢纤维混凝土的主要性能：
（1）钢纤维使混凝土的干缩降低了10－30%，抑制了裂缝的产生，提高了混凝土的抗渗性、抗冻融性。
（2）钢纤维在适宜掺量范围内，钢纤维混凝土的抗拉强度随钢纤维掺量的增加而提高，可达30%，达到最大拉应力仍具有一定的承载与变形能力。抗折强度可提高50%-70%。抗冲击韧性、耐疲劳性可增强几倍。但抗压强度增加不大。
新疆西部建设股份有限公司巴州分公司在南疆铁路K453+968.6米公铁立交桥桥面板上应用了钢纤维混凝土，C30混凝土的抗压强度增加了11%，抗折强度增加了51%，抗冲击韧性、耐疲劳性均有很大的提高。达到了预期的效果，取得了优异的效益。
五、纤维混凝土的增强机理：
掺入混凝土中的纤维在混凝土内部各个方向上乱排，起到了“次要增强筋”的作用：
（1）提高了混凝土基体的抗拉强度、抗折强度。
（2）延缓并阻止混凝土基体裂缝的扩展，提高了混凝土的抗渗性。
（3）提高了混凝土基体的变形能力，从而改善其抗冲击韧性的能力。
（4）提高了混凝土基体的抗冻融性，增强了混凝土的耐久性。
但不是所有的纤维对混凝土都有增强作用，能起到增强作用的纤维必须符合的要求：
（1）纤维比水泥基体的抗拉强度至少要高2个等级。
（2）纤维的弹性模量要足够大。
（3）纤维的延伸率要比水泥基体高1个等级。
（4）纤维与水泥基体的界面粘结强度不应低于1 Mpa。
（5）纤维的长径比要大于临界值，纤维的体积率必须达到一定的范围，才能充分发挥增强作用。
（6）纤维要耐水泥水化碱性产物的侵蚀。
六、纤维混凝土的应用前景
混凝土中掺入特定的纤维后，抗拉强度、抗折强度、耐久性、抗渗性、抗冻融性都得到了显著提高，提高了工程的效益和耐久性，取得了明显的经济效益。目前，聚丙烯纤维混凝土在水工混凝土、路面、河堤、停车场等工程中得到了大量使用，钢纤维混凝土在隧道加固、高速公路、机场跑道、桥梁面板、铁路轨枕中得到了应用，都取得了良好的效果。聚丙烯钎维的价格低廉，用途广泛，聚丙烯钎维混凝土的发展前景较好。但钢纤维的成本较高，是大量推广钢纤维混凝土的不利之处。
参考文献：
[1]冯浩、朱清江.《混凝土外加剂工程应用手册》.中国建筑工业出版社，1999
[2]李继业.《新型混凝土技术与施工工艺》. 中国建材工业出版社, 2002
[3]朱宏军、程海丽、姜德民.《特种混凝土和新型混凝土》. 化学工业出版社,2003
