PVA纤维

目前，工程上用纤维主要包括无机纤维、有机纤维和金属纤维三类。国内外实际工程应用中已经使用的纤维增强水泥基复合材料所用纤维主要品种有钢纤维、碳纤维、玻璃纤维、尼龙纤维、聚乙烯纤维（PE）、高模量聚乙烯醇纤维（PV A）、聚丙烯腈（PAN）和聚丙烯纤维（PP）等等。

表1 常用纤维参数比较

纤维种类相对密度抗拉强度

（MPa）弹性模量

（GPa）

直径

（μm）

极限延伸率

（%）

低碳钢纤维7.8 400-1500 200 300~800 3.5-4.0

不锈钢纤维7.8 2100 154-168 300~800 3.0

抗碱玻璃纤维 2.7 1400-2800 70-90 8 2-3.5

聚丙烯单丝

（PP）

0.91 400-650 5-8 43 18

尼龙纤维 1.16 900-960 4-6 30 18-20

聚乙烯单丝

（PE）

0.96 2850 73.9 35 10

聚乙烯醇纤维

（PV A）

1.2 1600-2500 40-80 39 6

碳纤维 1.76 2450-3150 205 7-8 1

钢纤维由于制作工艺的局限，直径相对较大，限制了其使用。玻璃纤维没有足够的耐碱性，只能在低碱水泥中应用。聚丙烯纤维和尼龙纤维弹性模量太低，对提高抗弯强度作用有限，有时甚至有副作用（有研究表明，当纤维掺量低于1.0%时，纤维混凝土平均抗弯强度下降了20%左右）。碳纤维虽然弹性模量较高，但极限拉应变小，且比较脆，不能受弯。PE 纤维各项性能都很优良，但是其价格相当昂贵，限制了它的工程应用。因此，近些年来，价格低廉、强度较高的PV A 纤维被广泛应用于纤维增强水泥基复合材料中。

作为一种新型纤维，PV A纤维有以下几个优点：

1.机械性能好、抗拉强度（一般为1600-2500MPa）、弹模高，可提高基材的韧性和抗冲击

强度；

2.耐酸碱性能好，与波特兰水泥有良好的相容性；

3.亲水性好，能均匀地分散在水泥基材中；

4.高强度PV A 纤维与水泥基材之间具有良好的界面键合力，因为PV A纤维的非环形和不

规则截面有利于增加纤维与水泥基材的成键面；PV A分子结构是-（CH2-CHOH-）n，其中的-C-OH 基团可与水泥水化物中-OH基团形成牢固的基键；

5.直径适中，可达39μm。

钢纤维增强水泥基复合材料

钢纤维是发展最早的一种增强用水泥基复合材料纤维。早在1910年美国Porter就提出把钢纤维均匀地撒入混凝土中，以强化材料的设想，随后俄国学者伏·波·涅克拉索夫首先提出了钢纤维增强混凝土的概念。1963 年美国Romuldi 等发表了一系列研究成果，从理论上阐述了钢纤维对水泥基复合材料的增强机理。我国对钢纤维的应用研究相对于其它几种纤维也比较早。赵国藩等人出版的《钢纤维混凝土结构》中，对组成材料与工艺特性、基本性能、结构强度计算、抗剪承载力计算、复杂应力下钢纤维混凝土的性能和计算、正常使用极限状态验算方法以及其应用施工等内容都作了较完整的说明。目前，钢纤维水泥基复合材料因其具有高抗拉强度和弹性模量而得到广泛应用，但其价格较贵、比重大且在基体中不易于分散。碳纤维增强水泥基复合材料

碳纤维是20世纪60年代开发研制的一种高性能纤维，具有超高的抗拉强度和弹性模量、化

学性质稳定、与水泥基复合材料粘结良好等优点。与钢纤维相比较，碳纤维具有胜过钢材的刚度和强度的优良性能，碳纤维体积掺量为3%的水泥基复合材料与基准水泥基复合材料相比，弹性模量增加2倍，拉伸强度增加5倍。邓家才等用压缩韧性指数衡量了碳纤维对水泥基复合材料韧性的增强作用，发现碳纤维水泥基复合材料的压缩韧性指数明显大于基准水泥基复合材料（增加59%~110%），并且随着碳纤维掺量的增加，变形能力和承载能力增强。碳纤维的主要缺点是价格昂贵，最近几年开发的沥青基短碳纤维已使它们的价格大为下降，但是与其它纤维比较，其价格仍然高得多，限制了其应用。

玻璃纤维增强水泥基复合材料

玻璃纤维因其具有抗拉强度高、弹性模量高的特点，被广泛用于铺设水泥基复合材料路面等方面，在20世纪70年代，玻璃纤维在混凝土中的应用就已实现了工业化，但关于玻璃纤维混凝土的物理性能方面开展的研究较少，这是因为玻璃纤维水泥基复合材料在新拌水泥基复合材料中不易乱向分散且易受损伤，从而降低了材料强度，同时也存在污染环境的问题。此外，由于玻璃纤维在水泥基复合材料高碱相中容易损坏，暴露于大气中一段时间以后，其强度和韧性会有大幅度下降。纤维水泥基复合材料会由早期的高强度、高韧性向普通水泥基复合材料退化，长期使用时会使得水泥基复合材料强度下降。目前，玻璃纤维水泥基复合材料多应用于结构加固等方面。

合成纤维增强水泥基复合材料

目前用于增强水泥基复合材料的合成纤维有：聚酯类纤维、聚酰胺类纤维（尼龙）、聚乙烯类纤维、聚丙烯纤维等。

葛涛等通过不同钢纤维掺量情况下水泥净浆力学性能试验测定了劈拉强度、抗折强度及抗压强度。研究得到，当钢纤维体积率为13%时，钢纤维水泥净浆劈拉强度提高率达到109.4%；在钢纤维体积率相同情况下，抗折强度提高率要大于对劈拉强度的提高率，可达到269.3%；随着钢纤维体积率的增加，钢纤维水泥净浆抗压强度增大，但提高并不明显，当钢纤维体积率为19%时，抗压强度提高率仅为63.4%。由于随着钢纤维体积率的提高，其拌和成型越来越困难，钢纤维成团、分层形象严重，对于含有骨料的混凝土，钢纤维体积率一般仅为3%左右，最高也只达到6%，

[1]葛涛, 谭可可, 唐廷, 王德荣. 钢纤维水泥基复合材料力学性能试验[J]. 混凝土, 2006, 9:62-64.

[2]贾哲, 姜波, 程光旭, 杨晓冰. 纤维增强水泥基复合材料研究进展[J]. 混凝土, 2007, 8:65-68.

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