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纖維強化混凝土

纖維強化混凝土(Fiber-reinforced concrete，簡稱FRC) 是含有特殊材料的一種混凝土，在混凝土中參雜纖維可以增加混凝土的結構完整性。

裏面所添加的纖維包括鋼纖維、玻璃纖維、合成纖維和天然纖維[1] ，每種添加纖維都會賦予混凝土不同的特性。 [2]此外除了纖維的材料，纖維的材料、纖維分佈與方向與纖維本身的密度都會影響纖維強化混凝土的材料特性。 [3]

優點

使用玻璃纖維混凝土優點：

  • 使用較低的成本提高混凝土強度。
  • 與鋼筋混凝土不同，玻璃纖維混凝土在所有方向上抗拉強度都有顯著上升。（鋼筋混凝土止針對特定方向提升抗拉強度）
  • 具有特殊外觀，可用於裝潢。

添加聚丙烯和尼龍纖維優點：

  • 提高混合凝聚力，提高混凝土的運送距離（一般預拌混凝土從工廠製造有時效性，加入聚合物纖維可以延長時間）
  • 提高抗凍能力
  • 提高抵抗爆炸時飛粒噴發性（降低人被飛粒噴傷的風險）
  • 提高抗沖擊性和耐磨性
  • 提高凝固過程中對塑料收縮的抵抗力
  • 提高結構強度
  • 減少鋼筋需求（減少成本）
  • 提高延展性
  • 減少混凝土內裂縫寬度，進而提高耐久性

鋼纖維優點：

  • 提高結構強度
  • 提高抗凍能力
  • 提高抗沖擊性和耐磨性
  • 減少鋼筋需求（減少成本）
  • 減少混凝土內裂縫寬度，進而提高耐久性

添加天然纖維或天然顆粒優點： [4] （註：也可同時添加）[5]

  • 提高延展性
  • 控制裂縫大小
  • 減少材料對地球環境的負面影響
  • 減少結構物自身重量
  • LC（以植物為基底的材料）纖維和顆粒可在水泥破壞後降解，對地球環境較環保[6] [7]

建築項目中經常使用鋼纖維和聚合物纖維的混合物，以結合兩種產品的優點：鋼纖維提供的結構改進以及聚合物纖維提供的抗爆炸剝落和塑性收縮改進。

在某些特定情況下，鋼纖維或粗合成纖維可以完全取代鋼筋混凝土中的傳統鋼筋（「鋼筋」）。這在工業地板中最為常見，但在其他一些預製應用中也常見。通常，通過實驗室測試來證實這些，以確認滿足性能要求。應注意確保滿足當地的設計規範要求，這些要求可能會規定混凝土中鋼筋的最低用量。越來越多的隧道項目採用僅用鋼纖維加固的預製襯砌管片。

微型鋼筋最近也經過了測試和批准，可以替代按照 ACI 318 第 14 章設計的垂直牆體中的傳統鋼筋[8]

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  1. ^ Yan, Libo; Kasal, Bohumil; Huang, Liang. A review of recent research on the use of cellulosic fibres, their fibre fabric reinforced cementitious, geo-polymer and polymer composites in civil engineering. Composites Part B: Engineering. May 2016, 92: 94–132. ISSN 1359-8368. doi:10.1016/j.compositesb.2016.02.002. 
  2. ^ M, Guadagnuolo; G, Faella; G, Frunzio; L, Massaro; D, Brigante. The capacity of GFRP anchors in concrete and masonry structures. Procedia Structural Integrity. XIX ANIDIS Conference, Seismic Engineering in Italy. 2023-01-01, 44: 942–949. ISSN 2452-3216. doi:10.1016/j.prostr.2023.01.122  . 
  3. ^ https://www.mdpi.com/1996-1944/15/23/8339 |https://doi.org/10.3390/ma15238339
  4. ^ Kasal, Bohumil; Leschinsky, Moritz; Oehr, Christian; Unkelbach, Gerd; Wolperdinger, Markus, Neugebauer, Reimund , 編, The Resource Principle, Biological Transformation (Berlin, Heidelberg: Springer), 2020: 261–310 [2024-04-10], ISBN 978-3-662-59659-3, doi:10.1007/978-3-662-59659-3_14 （英語） 
  5. ^ Wang, Bo; Yan, Libo; Kasal, Bohumil. A review of coir fibre and coir fibre reinforced cement-based composite materials (2000–2021). Journal of Cleaner Production. 2022-03-01, 338: 130676. ISSN 0959-6526. doi:10.1016/j.jclepro.2022.130676. 
  6. ^ Li, Juan; Kasal, Bohumil. Effects of Thermal Aging on the Adhesion Forces of Biopolymers of Wood Cell Walls. Biomacromolecules. 2022-04-11, 23 (4): 1601–1609. ISSN 1525-7797. PMC 9006222  . PMID 35303409. doi:10.1021/acs.biomac.1c01397 （英語）. 
  7. ^ Li, Juan; Kasal, Bohumil. Degradation Mechanism of the Wood-Cell Wall Surface in a Cement Environment Measured by Atomic Force Microscopy. Journal of Materials in Civil Engineering. July 2023, 35 (7). ISSN 0899-1561. doi:10.1061/JMCEE7.MTENG-14910 （英語）. 
  8. ^ Evaluation report core-construction-products.com
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