摘要：纖維的特性及纖維混凝土在使用過程中應注意的地方。
關鍵詞：纖維 纖維混凝土
一、前言
庫爾勒市座落于歐亞大陸和新疆腹心地帶，塔里木盆地東北邊緣，北倚天山支脈庫魯克山和霍拉山，南臨世界第二大沙漠-塔克拉瑪干沙漠。“庫爾勒”是維吾爾語，意思是“眺望”。庫爾勒市是華夏第一大州——巴音郭楞蒙古自治州的首府，是全州政治、經濟、文化中心，全市總面積7117平方公里，總人口43.8萬，有漢、維、蒙、回等23個民族。
庫爾勒市現有兩家商品混凝土攪拌站，分別是新疆西部建設股份有限公司巴州分公司和天山神州攪拌站。兩家攪拌站年生產商品混凝土45萬立方左右。
庫爾勒市常年干旱少雨，市域內植被稀少、風沙大。因當地特殊的氣候原因，庫爾勒市商品混凝土澆筑完畢后出現裂縫的可能性較大，不僅影響結構的安全性，而且嚴重危害混凝土的耐久性。
混凝土裂縫的成因眾多：（1）配合比設計不當。（2）骨料級配不良。（3）模板支撐剛度不足。（4）風吹日曬，養護不及時或不足。（5）混凝土塑性過大，沉陷不均勻等。
針對不同的成因，應采取不同的解決方法，來提高混凝土的防裂性能。而在混凝土中摻入纖維，充分發揮纖維的抗拉強度高、彈性模量大的作用來改善混凝土的性能正逐漸成為一種被廣泛認可并使用的方法。
二、纖維混凝土的研究與應用
纖維混凝土是指在混凝土中摻入某些非連續性的短纖維或連續的長纖維作增強材所組成的混凝土的總稱。纖維可減少因荷載在基體混凝土引起的細裂縫端部的應力集中，控制裂縫的進一步發展，而且混凝土與纖維界面間粘結力較大，把混凝土承受的外力傳到抗拉強度高、彈性模量大的纖維上來，增強了混凝土的抗拉強度、抗折強度、抗沖擊韌性。目前在實際工程中使用的纖維混凝土的品種主要有綱纖維混凝土、玻璃纖維混凝土、聚丙烯纖維混凝土、尼龍纖維混凝土以及碳纖維混凝土。
本文重點闡述聚丙烯纖維混凝土和鋼纖維混凝土。
三、聚丙烯纖維混凝土
聚丙烯纖維混凝土最早出現在20世紀80年代的美國，用于軍事工程以解決混凝土受炮擊后易碎的問題。我國是90年代才開始研究并使用的。
聚丙烯纖維是一種束狀或網狀的合成的高分子碳氫化合物，由聚丙烯薄膜經高倍拉伸或抽絲后制得。
聚丙烯纖維混凝土的配制、攪拌、澆筑過程應注意的事項：
（1）適用于機械攪拌，不適宜人工攪拌，以防止聚丙烯纖維分布不均勻，甚至結團。
（2）宜先將骨料、水、水泥攪拌均勻后，再加入聚丙烯纖維攪拌均勻。也可先將聚丙烯纖維、水泥、骨料干拌后，再加入水濕拌均勻。通常情況下，干拌法有利于聚丙烯纖維在混凝土中均勻分散，其效果較濕拌好。但應注意，混凝土攪拌時間不宜過長，混凝土均勻即可，否則會造成聚丙烯纖維損傷而降低強度。
（3）聚丙烯纖維混凝土應采用機械振搗，不宜人工插搗，混凝土宜在接近終凝時進行修補，防止纖維外露。
聚丙烯纖維混凝土的主要性能：
（1）聚丙烯纖維減少了混凝土泌水，抑制了混凝土的塑性收縮，因纖維的網架作用阻止了混凝土中各組分的不均勻沉陷，使得混凝土的干縮降低60%，減少了裂縫的產生，增加了混凝土的致密性，提高了混凝土的抗滲性和抗凍融性。
(2)混凝土的抗折強度提高了10%-20%，抗沖擊強度提高了40%-60%，抗壓強度、抗拉強度雖無明顯提高，但混凝土破壞前有較高的延伸率。混凝土的變形能力有很大提高，達到最大荷載后仍不破碎，這對受地震破壞的建筑物中的人員安全有著重大的意義。
新疆西部建設股份有限公司巴州分公司在218國道庫爾勒——尉犁段改造第二合同段的收費島項目的路面工程中使用了聚丙烯纖維混凝土，取得了良好的效果。C30的混凝土中摻入體積率為0.2%的聚丙烯纖維后，混凝土的抗折強度提高了31%，抗滲能力提高了14%。完全符合設計要求。
四、鋼纖維混凝土
鋼纖維混凝土在我國也是90年代初開始研究、應用的。鋼纖維一般是由鋼錠切削、鋼絲冷拔、薄鋼板剪切或熔鋼抽取而成，從材質上可分為碳鋼纖維和不銹鋼纖維兩種。
鋼纖維混凝土的配制、攪拌、澆筑過程應注意的情況：
（1）鋼纖維混凝土宜采用機械強制攪拌，不適于人工攪拌，防止鋼纖維攪拌不均勻。
（2）宜優先將鋼纖維、水泥、骨料干拌均勻后，再加水濕拌。也可先攪拌骨料、水、水泥，再用鋼纖維分散機布料，然后攪拌均勻。
（3）鋼纖維混凝土在運輸過程中應防止離析，必須采用機械振搗，不得采用人工插搗。混凝土表面的鋼纖維必須壓入混凝土內，不得外露，以免生銹。
鋼纖維混凝土的主要性能：
（1）鋼纖維使混凝土的干縮降低了10－30%，抑制了裂縫的產生，提高了混凝土的抗滲性、抗凍融性。
（2）鋼纖維在適宜摻量范圍內，鋼纖維混凝土的抗拉強度隨鋼纖維摻量的增加而提高，可達30%，達到最大拉應力仍具有一定的承載與變形能力。抗折強度可提高50%-70%。抗沖擊韌性、耐疲勞性可增強幾倍。但抗壓強度增加不大。
新疆西部建設股份有限公司巴州分公司在南疆鐵路K453+968.6米公鐵立交橋橋面板上應用了鋼纖維混凝土，C30混凝土的抗壓強度增加了11%，抗折強度增加了51%，抗沖擊韌性、耐疲勞性均有很大的提高。達到了預期的效果，取得了優異的效益。
五、纖維混凝土的增強機理：
摻入混凝土中的纖維在混凝土內部各個方向上亂排，起到了“次要增強筋”的作用：
（1）提高了混凝土基體的抗拉強度、抗折強度。
（2）延緩并阻止混凝土基體裂縫的擴展，提高了混凝土的抗滲性。
（3）提高了混凝土基體的變形能力，從而改善其抗沖擊韌性的能力。
（4）提高了混凝土基體的抗凍融性，增強了混凝土的耐久性。
但不是所有的纖維對混凝土都有增強作用，能起到增強作用的纖維必須符合的要求：
（1）纖維比水泥基體的抗拉強度至少要高2個等級。
（2）纖維的彈性模量要足夠大。
（3）纖維的延伸率要比水泥基體高1個等級。
（4）纖維與水泥基體的界面粘結強度不應低于1 Mpa。
（5）纖維的長徑比要大于臨界值，纖維的體積率必須達到一定的范圍，才能充分發揮增強作用。
（6）纖維要耐水泥水化堿性產物的侵蝕。
六、纖維混凝土的應用前景
混凝土中摻入特定的纖維后，抗拉強度、抗折強度、耐久性、抗滲性、抗凍融性都得到了顯著提高，提高了工程的效益和耐久性，取得了明顯的經濟效益。目前，聚丙烯纖維混凝土在水工混凝土、路面、河堤、停車場等工程中得到了大量使用，鋼纖維混凝土在隧道加固、高速公路、機場跑道、橋梁面板、鐵路軌枕中得到了應用，都取得了良好的效果。聚丙烯釬維的價格低廉，用途廣泛，聚丙烯釬維混凝土的發展前景較好。但鋼纖維的成本較高，是大量推廣鋼纖維混凝土的不利之處。
參考文獻：
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[2]李繼業.《新型混凝土技術與施工工藝》. 中國建材工業出版社, 2002
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