纤维增强混凝土

热烈祝贺

2006中国国际混凝土

技术交流会召开纤维混凝土研究应用现况与前景

王璋水空军工程设计研究局1000682006.3北京主要内容

引言：一、概论二、纤维混凝土研究应用的现况三、纤维混凝土的发展前景四、结语引言： 纤维混凝土是一种新型的复合材料，是当代混凝土改性研究的一个重要领域，近年，以钢纤维、合成纤维、碳纤维及玻璃纤维为代表的纤维，在混凝土中应用取得了迅速的发展，纤维混凝土是继钢筋混凝土、预应力混凝土之后的又一次重大突破。 由于纤维和混凝土的共同作用，使混凝土具有一系列优越的性能，因而受到国内外工程界的极大关注和青睐，并广泛应用于各工程领域，现就纤维混凝土研究应用的现况与发展前景做出评述。一、概论(一)水泥混凝土的特点优点—取材方便，造价低廉，生产简单，抗压强度较高等。弱点—主要是抗拉强度低、抗裂性差和抵抗变形性能差，即韧性差，材料的脆性或准脆性明显，其抗拉强度仅是抗压强度的1/7～1/10受拉的极限延伸率只有0.01%～0.06%，在较低的拉伸变形时极易发生开裂。尤其是随着抗压强度大幅度提高，其收缩裂缝与脆性问题也更为突出，由此经常导致许多建築物发生开裂和破碎,并进一步发生渗水,钢筋受到腐蚀使结构失效或遭受突然破坏。

（二）改善途径

混凝土存在上述缺陷是本质性的，不可能通过本身材质的改良来解决，只有采用“复合化”的技术途径。经材料科学工作者的长期探索与研究，提出了钢筋混凝土、预应力混凝土的二次的重大突破，而后又提出了纤维增强混凝土，有学者认为，这是继钢筋混凝土、预应力混凝土之后的第三次的重大突破。

（三）纤维在混凝土中的作用在混凝土中掺入短而细且均匀分布的纤维后，明显提高混凝土的性能。纤维与水泥基材料复合的主要目的在于克服后者的弱点，以延长其使用寿命，扩大其应用领域。纤维在混凝土中主要起着以下三方面的作用：

1、阻裂作用

2、增强作用

3、增韧作用1、阻裂作用

纤维可阻碍混凝土中微裂缝的产生与扩展，这种阻裂作用既存在于混凝土的未硬化的塑性阶段，也存在于混凝土的硬化阶段。水泥基体在浇注后的24h内抗拉强度低，若处于约束状态，当其所含水分急剧蒸发时，极易生成大量裂缝，此时，均匀分布于混凝土中的纤维可承受因塑性收缩引起的拉应力，从而阻止或减少裂缝的生成。混凝土硬化后，若仍处于约束状态，因周围环境温度与湿度的变化而使干缩引起的拉应力超过其抗拉强度时，也极易生成大量裂缝，在此情况下纤维仍可阻止或减少裂缝的生成。2、增强作用

混凝土不仅抗拉强度低，而且因存在内部缺陷而往往难于保证。当混凝土中加入适量的纤维后，可使混凝土的抗拉强度、弯拉强度、抗剪强度及疲劳强度等有一定的提高。3、增韧作用

纤维混凝土在荷载作用下，即使混凝土发生开裂，纤维还可横跨裂缝承受拉应力并可使混凝土具有良好的韧性。韧性是表征材料抵抗变形性能的重要指标，一般用混凝土的荷载—挠度曲线或拉应力—应变曲线下的面积来表示的。另外，还可提高和改善混凝土的抗冻性、抗渗性以及耐久性等性能。应强调的是:纤维混凝土中纤维的作用，并非所有纤维都能同时起到以上三方面的作用。（四）纤维的分类和性能

1、纤维的分类纤维可以按照不同的原则进行分类。从工程实用观点考虑，可按：纤维的材质弹性模量纤维的长度

见表1。表1纤维分类表分类原则类别按纤维的材质（1）金属纤维—碳钢纤维、不锈钢纤维、钢棉等。（2）无机纤维—玻璃纤维、碳纤维、石棉、矿棉、陶瓷纤维等。（3）有机纤维

1）天然纤维—纤维素纤维、麻纤维、草纤维等；

2）合成纤维—聚丙烯纤维、聚丙烯腈纤维、尼龙纤维、聚乙烯、醇纤维等。按纤维的弹性模量（1）高弹性模量纤维—弹性模量高于水泥基体的纤维，如钢纤维、石棉、矿棉、玻璃纤维、碳纤维等。（2）低弹性模量纤维—弹性模量低于水泥基体的纤维，如聚丙烯纤维、聚丙烯腈纤维、尼龙纤维等。按纤维的长度（1）非连续的短纤维—如钢纤维、聚丙烯纤维、聚丙烯腈纤维、尼龙纤维等。（2）连续的长纤维—如连续的玻璃纤维等。2、纤维的主要力学性能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。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。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。

表2增强水泥基材料用纤维的主要力学性能纤

维

品

种密度(g/cm3)抗拉强度(MPa)弹性模量(GPa)断裂延伸率(%)碳钢纤维不銹钢纤维抗碱玻璃纤维温石棉聚丙烯单丝纤维聚丙烯膜裂纤维高模量聚乙烯醇纤维改性聚丙烯腈纤维尼龙纤维高密聚乙烯纤维芳纶纤维芳纶纤维碳纤维7.807.802.702.600.910.911.301.181.150.971.451.39500～200020001400～2500500～1800500～600500～7001200～1500800～950900～96025002800～29003000～3100200～210150～17070～75150～1703.5～4.85.0～6.030～3516～205.0～6.011762～7071～773.5～4.03.02.0～3.52.0～3.015～1815～205～79～1118～203.53.6～4.44.2～4.4（五）纤维混凝土的分类和特性1、纤维混凝土的分类●按纤维弹性模量是否高于基体混凝土的弹性模量，其增强、增韧效果有明显差异，故可分：■高弹性模量纤维混凝土，如钢纤维混凝土。■低弹性模量纤维混凝土，如合成纤维混凝土。●按纤维的长度分：■非连续纤维增强混凝土是短切、乱向、均匀分布于混凝土基体中。■连续纤维增强混凝土的纤维(如单丝、网、布、束等)分布于基体中。

●按水泥基体材料分：■纤维增强水泥净浆指在不含集料的水泥净浆或掺有细粉活性材料或填料的水泥净浆基体中掺入纤维。多用于建筑制品，如石棉水泥瓦、石棉水泥板、玻璃纤维水泥墙板等。

■纤维增强水泥砂浆指在含有细集料的水泥砂浆基体中掺入纤维。多用于防裂、抗渗结构。如聚丙烯纤维抹面砂浆、钢纤维防水砂浆等。通常将纤维增强水泥净浆和纤维增强水泥砂浆统称为纤维增强水泥。纤维增强水泥中的纤维，主要起着增强材料的作用，可明显提高基体材料的抗拉、抗折、抗剪、抗冲击、抗疲劳等力学性能，不同程度地增进复合材料的延性与韧性，主要用以制作薄壁的水泥制品。

■纤维增强混凝土指在含有粗、细集料的混凝土基体中掺入纤维，简称为纤维混凝土。依混凝土基体的特征不同，可分为如纤维普通混凝土、纤维高强混凝土、纤维膨胀混凝土、纤维耐火混凝土等。有时为了获得需要的纤维混凝土特性和降低成本，将两种或两种以上纤维混合使用或按纤维功能不同组合使用，分别称为混合纤维混凝土或组合纤维混凝土。

●纤维增强水泥和纤维增强混凝土的区分对

比

项

目0纤

维

增

强

水

泥纤

维

增

强

混

凝

土水泥基体材料水泥净浆或水泥砂浆混凝土纤维长度短纤维、长纤维、纤维织物或短纤维与长纤维(或纤维织物)并用短纤维纤维体积率3%～20%0.05%～2%制备工艺装备采用专门的工艺与装备一般采用普通混凝土的工艺与装备物理力学性能有显著的改进或提高，尤其是力学性能某些性能无影响，某些性能有适度改进或提高应用范围主要用于制作薄壁(厚度3mm～20mm)的预制品主要用于现㘯浇注的构件或构筑物(一般厚度为50mm以上)表3纤维增强水泥与纤维增强混土的对比表●纤维增强水泥和纤维增强混凝土的区分目前在不少国内外文献资料中常把二者不作区分。■纤维的作用不同 纤维在水泥和砂浆中起着主要增强材的作用,而在混凝土中起着非主要增强材的作用。如果不作区分，误以为在纤维增强混凝土中纤维也可起着主要增强材的作用，试图在某些结构中减少钢筋的用量。再如，当前国际上正在大力开发的“活性粉末混凝土”，在有些国家又称之为“超高性能混凝土”,实际上按其纤维掺量、水泥基体的组成，理应归属于纤维增强水泥而不应归属于纤维增强混凝土，在该复合材料中纤维起着主要增强材的作用，有助于大幅度提高抗拉、抗折、抗剪、抗冲击与抗疲劳等力学性能。■制备工艺不同 分类主要是考虑到因基体的不同，而使纤维与基体的相互制约以及复合材料的制备工艺等有很大差异，从而影响到复合材料的一系列性能及其应用范围等。表3对纤维增强水泥与纤维增强混凝土的主要不同点进行了对比。根据此表不难看出将纤维增强水泥复合材料分为两大类是合理的。2、纤维混凝土的特性（1）降低早期收缩裂缝，并可降低温度裂缝和长期收缩裂缝。（2）裂后抗变形性能明显改善，弯曲韧性提高几倍到几十倍，极限应变有所提高。破坏时，基体裂而不碎。（3）高弹模的纤维对混凝土抗拉、抗折、抗剪强度提高明显，对于低弹模纤维变化幅度不大。（4）弯曲疲劳和受压疲劳性能显著提高。（5）具有优良的抗冲击、抗爆炸及抗侵彻性能。（6）高弹模纤维用于钢筋混凝土和预应力混凝土构件，可提高抗剪、抗冲切、局部受压和抗扭强度并延缓裂缝出现，降低裂缝宽度，提高构件的裂后刚度、延性。（7）混凝土的耐磨性、耐空蚀性、耐冲刷性、抗冻融性和抗渗性有不同程度提高。（8）特殊纤维配制的混凝土，其热学性能、电学性能、耐久性能较普通混凝土也有变化。如碳纤维混凝土导电性能显著提高，并具有一定“压阻效应”；低熔点合成 纤维配制的纤维混凝土在火灾过程中，细微纤维熔化可降低混凝土的爆裂。（9）使拌合料的工作性有所降低，因此在配合比设计和拌合工艺上采取相应措施，使纤维在基体中分散均匀，拌合料具有良好的工作性。（10）提高混凝土的耐久性。应该说明的是，纤维混凝土的上述特性，并非所有纤维混凝土都同时具有这些特性，纤维混凝土的特性与纤维品种、纤维性能、纤维与混凝土界面间的粘结状况以及基体混凝土的类别和强度等级等因素有关。二、纤维混凝土研究应用的现况（一）研究应用概况

研究和应用较多是钢纤维、聚丙烯纤维、聚丙烯腈纤维和碳纤维等配制的混凝土，其次是由玻璃纤维、聚酰胺纤维及聚乙烯醇纤维等配制的混凝土。＊钢纤维生产 我国四大类（切断型、剪切型、铣削型和熔抽型）钢纤维都有生产，产量逐年增加，质量不断提高，不但满足国内供应还大量出口。据估计我国每年钢纤维的销量在1～2万吨，钢纤维混凝土年用量约30万m3

。

＊钢纤维混凝土种类 分属有钢纤维普通混凝土、钢纤维高强高性能混凝土、钢纤维膨胀混凝土、钢纤维耐火混凝土、钢纤维碾压混凝土、层布钢纤维混凝土及钢纤维喷射混凝土等

＊应用 公路、隧道、码头铺面、工业建筑地面、刚性防水、结构复杂应力区、抗冲磨结构等工程中得到了广泛应用。在桥梁工程和隧道工程中的应用是卓有成效。

＊占主导地位，但钢纤维的质量和纤维混凝土的成本仍是影响工程应用的主要因素。1、钢纤维和钢纤维混凝土研究和应用2、合成纤维混凝土的研究应用目前，美国合成纤维混凝土的使用量约占混凝土总量的7%，钢纤维混凝土使用量约占混凝土总量的3%，合成纤维混凝土数量已超过先期开发的钢纤维混凝土使用量。因此深入研究合成纤维混凝土，尤其是聚丙烯纤维和聚丙烯腈纤维混凝土的材料和构件的基本物理力学性能；研究高温下合成纤维混凝土的性能十分重要。为了充分发挥不同纤维的优势，将钢纤维与合成纤维或是不同种类和尺度的合成纤维混合使用或组合使用，成为混合纤维增强混凝土或组合纤维增强混凝土，在纤维混凝土技术方面取得了新的进展。3、混合纤维增强混凝土或组合纤维增强混凝土

为了充分发挥不同纤维的优势，将钢纤维与合成纤维或是不同种类和尺度的合成纤维混合使用或组合使用，成为混合纤维增强混凝土或组合纤维增强混凝土，在纤维混凝土技术方面取得了新的进展。

4、标准、规程的编制先后编制和颁布标准、规程有：《钢纤维混凝土试验方法》CECS13：89《钢纤维混凝土结构设计与施工规程》CECS83：92《纤维混凝土结构技术规程》CECS38：2004《钢纤维混凝土》JG/T3064—1999《混凝土用钢纤维》YB/T151—199《公路水泥混凝土纤维材料钢纤维》JT/T524—2004《公路水泥混凝土纤维材料聚丙稀和聚丙稀腈纤维》JT/T525—2004《铣削钢纤维混凝土应技术规程》DBJ08—59—97《钢纤维高强混凝土施工技术规程》BZB001—2003等。

CECS38：2004是对原CECS83：92的修订补充，不仅适应新修订的我国有关各类混凝土结构规范，同时新增了钢纤维混凝土新应用领域和合成纤维混凝土应用的有关技术规定。规程、标准的制订，不仅为工程的设计和施工提供依据，而且对推动我国纤维混凝土技术发展起了重要作用。对国际纤维混凝土事业发展有着重要影响，《钢纤维混凝土结构设计与施工规程》在国际纤维混凝土学术会议上，获得了很高的评价。规程的颁布将更好地推动纤维混凝土的发展。（二）纤维混凝土的前沿技术和最新进展前沿技术是钢纤维高强高性能混凝土、层布钢纤维混凝土、聚丙烯粗纤维混凝土、混合和组合纤维混凝土等的研究和应用。

渍浆钢纤维水泥(SIFCON）、渗浇钢纤维网水泥(SIMCON）、活性粉末水泥(RFC)、纤维增强无宏观缺陷水泥(FRMDFC)以及PVA纤维增强水泥（或称工程复合材料ECC）等的研究和应用也是十分创新的内容1、钢纤维高强高性能混凝土由于高强混凝土脆性明显，采用钢纤维改善高强混凝土的性能尤为必要。因此钢纤维高强高性能混凝土，已经成为国内近年来研究应用一个热点，开展了大量的试验研究。 试验表明,在高强高性能混凝土基体中掺入适量的钢纤维后,形成的钢纤维高强高性能混凝土，既具有高强高性能混凝土自身优点，又对高强高性能混凝土基体起到增强、增韧和阻裂作用，可显著地改善其脆性性质，并能较大地提高混凝土基体的抗拉、抗折、抗疲劳、抗冲击爆炸等一系列性能。钢纤维高性能混凝土最主要的优点是在于其拌合料具有良好的工作性，硬化后混凝土又有优良的结构密实性、耐久性和较高的强度。为此，在材料和配合比方面，与钢纤维普通混凝土相比，水胶比低，胶凝材料用量大，通常在500kg/m3～600kg/m3。如果完全使用水泥，既不经济，且水化放热量大，对混凝土微观结构的形成不利。因此，钢纤维高性能混凝土要掺入一定量的微细填充材料来代替部分水泥。目前使用较多的微细填充材料有硅粉、磨细矿渣、粉煤灰及沸石粉等。主要应用于国防工程和重要的建筑工程及桥梁工程。2、层布钢纤维混凝土（1）提出背景

●层布钢纤维混凝土是指在构筑物混凝土截面的顶层和底层或底层约20mm厚度内,撒布适量的钢纤维浇筑而成的混凝土，称为层布钢纤维混凝土。层布钢纤维混凝土适用于面板类结构工程，如路面、桥面、地坪等。

●应用表明,钢纤维普通混凝土(SFPC)路面的厚度，当钢纤维体积率为0.8%～1.5%，约为同类混凝土路面厚度的40%～60%。使路面的物理力学性能有明显改善，厚度可大幅度减薄，但是,路面工程的总造价一般比同类混凝土路面要高10%～20%，从经济分析角度看,造价相应要高,影响了钢纤维混凝土在路面的推广应用。 ●层布钢纤维混凝土的提出是考虑到钢纤维普通混凝土的造价较高，这已经成为当前推广应用钢纤维普通混凝土路面的瓶颈，同时施工不甚方便，如果施工方法不当，易引起钢纤维的结团和裸露在混凝土路面的表面，导致钢纤维的锈蚀，影响路面的表观等缺陷。试验表明，层布钢纤维混凝土比普通混凝土有着优良的弯拉强度、抗裂性能、韧性、抗冲击性能及弯拉疲劳强度等性能。层布钢纤维混凝土比钢纤维普通混凝土造价较低，在保证与钢纤维普通混凝土性能相当的情况下，钢纤维的用量约可节省70％。 近年，由武汉理工大学等单位提出了一种称为上、下层布式钢纤维混凝土路面，即分别在普通混凝土路面板的下层(底层)和上层(顶层)铺撒适量的钢纤维，形成一种新的复合路面结构，如图1所示，acbhLSFCLSFCPC

h—试件高度;a、c—上、下层布钢纤维 混凝土(LSFC)厚度;b—普通混凝土(PC)厚度。图1通过研究和应用表明，用少量的钢纤维对普通混凝土路面板承受最大弯拉应力易断裂的薄弱处进行有效增强,可减薄混凝土路面的厚度,提高混凝土路面的耐久性和承载能力，此种路面不仅优于普通混凝土路面，而且也胜于钢纤维普通混凝土路面，突出的优点是钢纤维用量少，单位水泥用量降低，工程造价低、施工工艺简便易行，有显著的社会经济效益，对进一步推广我国的钢纤维混凝土面类结构工程（路面、道面、桥面、地面等）的应用有重要作用。 该技术尤其在降低钢纤维混凝土路面造价和简化施工工艺方面有重要突破，属国内首创，已在我国的105、107、209、312、318国道部分路段及湖北、湖南、河南、江西、浙江、云南、安徽、天津、新疆、广东、海南、山西等省市部分一、二级公路路段，相继修筑了层布钢纤维混凝土路面大约300余公里，取得良好的经济和社会效益。为了更好地推广应用这一新技术，已将有关层布钢纤维混凝土路面的内容，列入中国工程建设标准化协会标准《纤维混凝土结构技术规程》CECS38-2004，必将有良好的应用前景。(2)作用原理

1）根据路面板的受力状态，路面板的设计以简支小梁标准试件的弯拉强度为主要指标，小梁试件中和轴以下承受弯拉应力的作用，而且离板中和轴向下愈远，弯拉应力愈大，直至下层边缘,承受的弯拉应力最大，将钢纤维层布在承受弯拉应力最大处的下层是合理，同时考虑到路面板上层的板角、板边有时在荷载及温度的作用下也承受弯拉应力，另外为了防止混凝土表面产生收缩裂缝，在上层也撒布一层钢纤维。而在板的中和轴附近，承受弯拉应力和压应力最小，可不配置钢纤维，因此，钢纤维的配置是根据路面板的受力状态按需要分配，需要增强的部位以配置，不需要增强的部位或者说钢纤维不能发挥作用的部位，则可以不配，以减少钢纤维用量。钢纤维的配置真正符合“好钢用在刀刃上”的原则，使需要配置的钢纤维充分发挥其抗拉强度高的最大效用，用少量的钢纤维即可使路面达到增强、增韧、阻裂的目的。2）层布钢纤维混凝土的上、下层钢纤维的分布基本是呈二维分布（面分布），根据理论的推算，钢纤维二维分布时的有效利用系数为0.637，而钢纤维普通混凝土中的钢纤维呈三维分布，三维分布的钢纤维有效利用系数为0.5，比前者的有效利用系数低27%。3）层布钢纤维混凝土可比钢纤维普通混凝土的钢纤维长径比大，其长径比可为80～100，长径比增大后，增大了钢纤维与混凝土粘结界面，提高了弯拉强度。３、聚丙烯粗纤维混凝土过去研究应用较多的是聚丙烯细纤维（当量直径10μm～100μm）混凝土，近年来国内外对聚丙烯粗纤维（当量直径10μm～1000μm）研究应用，十分热门。聚丙烯粗纤维按形态基本上可分为单丝纤维与纤维束两种，如图2所示。在纤维束中许多单丝纤维相互缠绕在一起，与混凝土拌合时再分散成为单丝。聚丙烯粗纤维在混凝土中的体积率为0.3%～2.0%。目前在工程中使用较多的有日本产的Barchip粗纤维、美国产的FortaFerro粗纤维与HPP152纤维，新近我国浙江宁波大成新材料股份有限公司研制的大成（DC）粗纤维，试验表明，具有优良的性能。现简要介绍由Barchip和DC粗纤维配制的纤维混凝土的力学性能、耐久性和工程应用情况。Barchip粗纤维抗拉强度为620MPa～758MPa，弹性模量为6GPa，密度为0.90～0.92g/cm3，纤维横截面尺寸为1.6mm×0.6mm，长度为30mm、42mm和48mm，纤维表面有凹凸形的压纹如图2（a）。DC粗纤维抗拉强度为530MPa，弹性模量为7GPa，密度为0.95g/cm3，纤维直径为0.91mm，长度为30mm、40mm和50mm，横截面为五叶形，长度方向有波浪形压纹，如图2（b）所示。（a）Barchip粗合成纤维（b）大成DC粗合成纤维

图2两种粗合成纤维的外形（1）粗合成纤维与细合成纤维和钢纤维比较粗合成纤维是一种新型阻裂增韧材料，与钢纤维、细合成纤维相比，具有下列的优点：1）质轻；2）易于均匀分散；3）无腐蚀；4）明显改善混凝土的韧性；5）显著提高混凝土的抗冲击性能；6）改善混凝土的抗疲劳性能；7）更适合用作喷射混凝土。(2)粗合成纤维混凝土的性能

DC和Barchip粗纤维、盾形钢纤维配制的纤维混凝土及普通混凝土进行力学性能试验，在同样配合比下，粗合成纤维掺量为6kg/m3～13kg/m3,

钢纤维掺量为40kg/m3

～60kg/m3，试验结果表明：1）DC粗纤维的界面粘结强度为3.1MPa,与剪切钢纤维的粘结强度相近。2）当粗合成纤维的掺量为6kg/m3

～13kg/m3时，纤维混凝土梁的初裂、破坏冲击次数比普通混凝土梁分别提高了0.77倍～1.94倍、1.84倍～21.5倍；钢纤维掺量为40～60kg/m3时，初裂、破坏冲击次数比普通混凝土分别提高了3.24倍～3.43倍、4.73倍～5.95倍。表明钢纤维对混凝土初裂时冲击的性能提高优于粗合成纤维，这与钢纤维的高弹性模量有关；但粗合成纤维混凝土破坏冲击性能明显优于钢纤维混凝土。3）当纤维掺量为6kg/m3

～13kg/m3时，DC粗纤维混凝土弯拉强度比普通混凝土约提高3～16％；Baichip粗纤维混凝土弯拉强度比普通混凝土提高10～24％；钢纤维掺量为40kg/m3

～60kg/m3时，弯拉强度比普通混凝土提高了8～34％。4）抗拉强度比普通混凝土约提高11.6～20.5%；极限拉伸应变提高40～83%；断裂能提高150～210%。

5）粗合成纤维对混凝土的增韧效果优于钢纤维。粗合成纤维掺量为6kg/m3

～13kg/m3时，韧性指数I5和I10分别比普通混凝土提高2.7～3.0倍和5.1～5.9倍，当DC粗纤维掺量为6kg/m3,钢纤维掺量为60kg/m3时，混凝土的韧性指数I10分别为6.25和5.18,增韧效果比钢纤维提高21%。

6）DC粗纤维混凝土的疲劳性能比普通混凝土有明显提高，当应力水平0.5时，DC粗纤维混凝土200万次未破坏，普通混凝土疲劳寿命70.2万次。

DC粗纤维混凝土与钢纤维混凝土疲劳性能的相比，当应力水平0.5时，前者200

万次未破坏，钢纤维混凝土疲劳寿命115万次，疲劳寿命至少提高74%。

7）经济比较，由试验结果可知，当掺量6kg/m3时的DC粗纤维混凝土与掺量60kg/m3的钢纤维混凝土的性能接近计算，假定DC粗纤维40元/kg，钢纤维6元/kg，则每m3混凝土中纤维费用：DC粗纤维混凝土240元/m3；钢纤维360元/m3,可见,在混凝土性能相当时,每m3混凝土中DC粗纤维的费用比钢纤维降低33%。

4、混合和组合纤维混凝土

结合不同纤维的优势，将钢纤维与合成纤维或是不同种类的合成纤维混合在一起掺入混凝土，配制成混合纤维混凝土，由于单一纤维的增强作用是有限的，而不同尺度和不同性质的纤维混合增强，使其在水泥基材中不同结构和不同性能层次上逐级阻裂与强化，充分发挥各纤维的尺度和性能效应，并在不同的尺度和性能层次上相互激发、相互补充、取长补短，达到进一步提高阻裂、抗收缩、抗渗、抗疲劳、抗变形及强度等性能的目的。

自20世纪60年代以来，利用不同纤维的作用和功能，将多种纤维同时掺入混凝土中，以进一步提高混凝土的性能，称此种混凝土为混合（混杂）纤维混凝土。混合纤维混凝土中纤维是有其内在规律性和按一定的比例关系掺入，才能发挥效用。

根据近年来的应用发展状况和纤维掺入的方法不同,可将其分为混合纤维混凝土与组合纤维混凝土。1）混合纤维混凝土 混合纤维混凝土是指用两种或两种以上不同尺寸或不同品种的纤维，适量掺入混凝土组分材料中，按一定程序经混合搅拌而成整体的混凝土。混合纤维混凝土可分为两种：同一种类（相同品种、质量）但不同尺寸的混合纤维混凝土和不同种类的混合纤维混凝土。如在混凝土中掺入不同尺寸的钢纤维，构成的混合钢纤维混凝土。不同种类纤维混凝土又可分为尺寸相同的纤维、尺寸不同的纤维、作用不同的纤维构成的混合纤维混凝土。如其尺寸相近和尺寸不同的钢纤维和合成纤维构成的混合纤维混凝土。2）组合纤维混凝土 组合纤维混凝土是指用两种或两种以上作用和功能不同的纤维，其中有的纤维掺入主要是为了增强和增韧，有的纤维主要是为了阻裂。掺入的纤维有的与混凝土各组分材料混合搅拌，有的纤维并不与混凝土各组分材料混合搅拌，而是将纤维分布于不同结构层次，将不同功能的纤维组合应用并与混凝土拌合料结合，构成整体的纤维混凝土，称为组合纤维混凝土。 层布钢纤维和合成纤维组合增强混凝土，是新近提出来的一种纤维增强混凝土。如钢纤维与腈纶纤维组合增强混凝土与普通混凝土、钢纤维混凝土相比，其显著优点是： 钢纤维—腈纶纤维组合增强混凝土，充分发挥了两种纤维的各自优势，将钢纤维层布于路面面层的底部，显著提高混凝土弯拉强度和弯曲疲劳强度； 将腈纶纤维均匀分散在混凝土中，提高混凝土的抵抗早期塑性收缩和抗裂性能，增强抵抗温度应力和疲劳应力的能力，从而提高混凝土的抗磨、抗冻融、抗冲击和抗渗性能，减少和防止混凝土板的断裂和板角开裂现象。并可大量减少钢纤维用量，降低工程造价。这是一种新的混凝土面类结构形式，具有良好的应用前景。

混合纤维混凝土与组合纤维混凝土的作用原理

通过合理的设计，充分发挥不同纤维的优点，使它们互相取长补短，在不同的结构层次和受力阶段，既发挥各单一纤维的作用和功能，又发挥多种纤维复合的叠加作用，可明显提高或改善原先单一纤维混凝土的若干性能，以取得优良的综合能，并可降低其成本。如用弹性模量高、长而粗的钢纤维或碳纤维与短而细的合成纤维混合掺入混凝土，在受力时，高模量的纤维在基体出现较小与中等宽度的裂缝时，可发挥最佳的增强作用，而低模量纤维在基体出现大裂缝才充分发挥其增强、增韧作用，与采用单一的纤维混凝土相比，既可提高混凝土的强度，又能明显提高其韧性、抗冲击性、耐疲劳及抗裂等性能，并可降低成本。5、纤维增强水泥1）渍浆钢纤维水泥(SIFCON)

将水泥浆或水泥砂浆渗浇到钢纤维堆体中的高强度高韧性复合材料,其钢纤维体积率5％～20％。抗压强度达100MPa～250MPa，抗拉强度可达38MPa，弯拉强度可达84MPa。弯曲韧性较普通混凝土提高三个数量级。

2）渗浇钢纤维网水泥（SIMCON）， 将水泥浆或水泥砂浆渗浇到预置定向分布的钢丝网。其增强增韧效果比SIFCON成倍提高。SIFCON和SIMCON对于承受重复荷载作用和爆炸作用的结构具有显著的优越性，用于军事工程、保险库、防爆仓库容器、桥面接缝等结构。

3）活性粉末水泥(RFC)

采