纖維增強混凝土是指在水泥基材料中以纖維或織物作為增強體的材料。傳統鋼筋增強混凝土（Steel reinforced concrete，SRC）材料抗壓強度高，但存在抗拉強度低、抗衝擊性差、易開裂和耐久性差的問題。紡織材料質輕、柔軟，耐腐蝕效能優異，具有增韌阻裂的作用，在諸多大型、結構複雜或特種防護建築中都有應用，是現代建築用材的研究熱點。
目前，常用於增強混凝土的纖維有金屬纖維（鋼纖維）、無機纖維、合成纖維和植物纖維四大類。
隨著生產工藝的成熟，合成纖維以優異的物理、化學性質成為用量最大的建築增強纖維材料。常用的合成纖維有聚乙烯醇（PVA）纖維、聚丙烯（PP）纖維、聚丙烯腈（PAN）纖維等。以下著重介紹合成纖維增強混凝土材料的研究情況。
PVA纖維
經過改性的PVA纖維力學效能優異，與其他合成纖維如PP纖維、PAN纖維相比，高強高模PVA纖維抗拉強度可以達到1 500 MPa，與低碳鋼纖維的抗拉強度相當（1 000 ～ 2 000 MPa），且其耐腐蝕效能好，與水泥基體結合後強度高，可以提高混凝土的延展性和韌性，減少裂紋。其在建築中的應用以日本可樂麗（Kuraray）公司生產的KURALON? K－Ⅱ（新型PVA纖維）纖維為代表。在我國建築工程實踐中，已經有在混凝土中摻入適量高強高模PVA纖維的案例。在每立方米混凝土中摻入 1 kg高強高模PVA纖維，20天連續澆築完成廠房地面面積33 000m2，有效解決了因混凝土早期收縮產生的收縮裂縫問題。
圖片來源：Kuraray
PP纖維
PP纖維質輕價廉，抗拉強度高，抗衝擊性能和耐腐蝕性優異，因此常被用在橋樑大壩和防風結構中，以防止裂縫形成和抑制裂紋發展，提高建築的抗凍性和抗滲性。研究人員的研究表明，PP纖維可以改善混凝土的力學效能和耐久性，具有很好的應用價值，並且國產PP纖維效能優良、價格低廉，因此可以在實際工程中推廣應用。目前，PP纖維已經在昌九高速公路、京福三明高速路、河北青銀高速公路中和廣州地區地下室工程得到應用，表現出良好的抗滲性和抗裂性。
PAN纖維
PAN纖維彈性模量高，化學性質穩定，耐氣候性在合成纖維中表現突出，應用在混凝土中可提高其抗裂性、抗凍性和耐腐蝕性，因此PAN纖維正成為一種新型建築工程用加筋纖維，可廣泛用於道路橋樑等各種面層結構、水利工程和嚴寒地區建築道路工程。
POM纖維
POM纖維是一種綜合性能優異的高效能合成纖維。POM樹脂透過紡絲拉伸後得到POM纖維。超倍拉伸後的POM纖維耐衝擊性能優越，纖維耐磨、耐劃傷性好。其分子結構中有大量醚鍵，與水泥基材料具有良好的相容性，且結合強度高，在提高混凝土材料效能方面具有很大潛力，但目前其生產工藝被國外壟斷，我國應加強對POM纖維生產製備工藝的研究，以滿足混凝土市場需求。
其他纖維
鋼纖維是最早用於增強混凝土的纖維，也是目前超高效能混凝土中最常用的纖維。鋼纖維抗拉效能優異，抗拉強度可達到2 500 MPa，能顯著提高混凝土的抗拉強度和抗裂效能。但鋼纖維和水泥基體結合度較差，摻入過多的鋼纖維易造成纖維分散不均的問題，降低混凝土的流動性，因此鋼纖維的摻入量在2%左右為宜。
碳纖維是無機高效能纖維，含碳量在90%以上，力學效能突出，抗拉效能是鋼纖維的 1 ～ 2 倍，抗拉強度高達3 000 ～ 4 000 MPa，比鋼纖維更耐高溫、耐腐蝕，是發展航天航空、國防軍工的必備材料。碳纖維也可提高混凝土抗壓強度和抗衝擊性能，是優異的抗震材料。但碳纖維價格昂貴，限制了其在民用建築中的應用，目前多用於老舊建築及水利工程的修復加固。四川省水利科學研究院在四川省灌區的渡槽修復工程，透過使用碳纖維對老舊渡槽進行原位維修加固，提高了渡槽的抗裂、抗衝擊及耐磨效能，延長了其使用週期。
更多內容，請關注《紡織導報》第12期“紡織材料在建築中的應用與研究進展”一文。
