纤维增强水泥基复合材料研究进展.pdf

2007年第8期（总第214期）混凝土原材料及辅助物料
Number8in2007（TotalNo.214）ConcreteMATERIALANDADMINICLE

纤维增强水泥基复合材料研究进展

贾哲，姜波，程光旭，杨晓冰
（西安交通大学能源与动力工程学院，陕西西安710049）

摘要：综述了国内外不同种纤维如钢纤维、碳纤维、玻璃纤维、聚丙烯纤维以及天然植物纤维对水泥基复合材料强度、韧性、抗裂等力学
性能的增强效果；分析了纤维增强水泥基复合材料的增强机理及作用。对常用的增强纤维的性能作了对比，通过对剑麻纤维增强水泥基复
合材料的研究，认为将剑麻纤维应用于水泥基复合材料前景广泛，意义重大。
关键词：水泥基复合材料；钢纤维；碳纤维；玻璃纤维；聚丙烯纤维；剑麻纤维
中图分类号：TU528.58文献标志码：A文章编号：1002-3550-（2007）08-0065-04

Researchprogressoffibersreinforcedcementbasedcomposites

JIAZhe，JIANGBo，CHENGGuang-xu，YANGXiao-bing
（SchoolofPower&Energyengineering，Xi'anJiaotongUniversity，Xi'an710049，China）

Abstract：Theresearchprogressaboutmechanicalpropertiesoffibers，suchassteelfiber，carbonfberglassfiber，polypropylenefiber，andnatural
plantfibers，reinforcedcementbasedcompositeswasreviewed，themechanismofthematerialwasstudied，andthereinforcedmeasureswerediscussed.
Theeffectoffibersoncementbasedcompositeswassummarized.Especially，thepropertiesofsisalandsisalfiberreinforcedmaterialwereindicated.Itis
consideredthattheresearchandapplicationofsisal-reinforcedcementbasedcompositeswillbepaidmoreattentionandhaveitssignalities.
Keywords：cementbasedcomposites；steelfiber；carbonfiber；glassfiber；polypropylenefiber；sisalfiber

0前言抗冲击、抗冻性等。
1.1抗拉强度
纤维增强水泥基复合材料是由水泥净浆、砂浆或水泥混凝内部缺陷是水泥基复合材料破坏的主要因素，任意分布的
土作基材，以非连续的短纤维或连续的长纤维作增强材料组合短切纤维在复合材料硬化过程中改变了其内部结构，减少了内
而成的一种复合材料[1]。纤维在其中起着阻止水泥基体中微裂
部缺陷，提高了材料的连续性。在水泥基复合材料受力过程中
缝的扩展和跨越裂缝承受拉应力的作用，因而使复合材料的抗
纤维与基体共同受力变形，纤维的牵连作用使基体裂而不断并
拉与抗折强度以及断裂能较未增强的水泥基体有明显的提高。
能进一步承受载荷，可使水泥基材的抗拉强度得到充分保证；
20世纪60年代中期起，钢纤维增强混凝土在土木工程中获得
当所用纤维的力学性能、几何尺寸与掺量等合适时，可使复合
日益广泛的应用，在研究其增强机理时，人们发现了纤维与混
材料的抗拉强度有明显的提高。
凝土之间的密切关系，纤维增强混凝土的研究蓬勃开展起来。
1.2抗裂性
特别是近20多年来，材料科学迅速发展，各种人造纤维如玻璃
在水泥基复合材料新拌的初期，增强纤维就能构成一种网
纤维、碳纤维、有机合成纤维等相继问世，并已基本上完全取代
状承托体系，产生有效的二级加强效果，从而有效的减少材料的
石棉纤维（其粉尘对人体有害），纤维增强水泥基复合材料呈现
内分层和毛细腔的产生；在硬化过程中，当基体内出现第一条隐
出品种多样、各具特色、用途广泛的特点。虽然这些石棉替代纤
微裂缝并进一步发展时，如果纤维的拉出抵抗力大于出现第一
维都各具一些优异的性能，但钢纤维未能在很大程度上消除混
条裂缝时的荷载，则纤维能承受更大的荷载，纤维的存在就阻止
凝土韧性差的固有缺陷，各种人造纤维的生产要耗费大量的化
了隐微裂缝发展成宏观裂缝的可能。宏观上看，当基体材料受到
石能源，并且这些纤维的价格也相对比较昂贵。
近年来，使用价格相对低廉的天然植物纤维的