报告。1911年，美国人Graham把钢纤维掺入普通钢筋混凝土中，得出的结果。1966年美国混凝土协会成立了纤维混凝土委员会（AC巧44委员会），该委员会专门从事纤维混凝土的研究。
在欧洲，英、法等国在20世纪40年代先后公布许多用钢纤维补强混凝土的专利。70年代以后，纤维混凝土在欧洲被广泛应用于工业建筑中的地板和墙板中，以及路面的铺装、隧道衬砌和各种预制建筑构件中。
我国研究和应用纤维混凝土是从上世纪70年代开始的，我国对纤维混凝土的研究和发展十分重视，自1986年起定期举办纤维混凝土学术会议。纤维混凝土近些年的发展十分迅速，已经得到了深入的研究和广泛的应用。工程中应用较广的有隧洞衬砌、桥梁、铁路轨枕、大跨建筑物、管道工程、维修加固工程等[3]。钢纤维混凝土因其力学性能出色在工程中的应用最为广泛，然而钢纤维混凝土依旧存在一些问题例如：（1）钢纤维混凝土的拌、振捣、成型都比较困难。现场浇筑的钢纤维混凝土性能指标，往往低于实验室里数值，尤其是抗压强度。在纤维含量较大时，常会产生抗压强度低于素混凝土强度的反常现象。钢纤维搅拌不均使钢纤维结团往往难以保证混凝土质量[4]。（2）钢纤维混凝土中的纤维是呈三维状态散乱分布在混凝土中的，大量的研究成果表明，普通三维随机分布的钢纤维混凝土中对钢纤维混凝土抗弯拉有效的钢纤维约为掺入钢纤维用量的70%（只有垂直于弯拉应力方向平面的钢纤维增强效果接近于零）[5]。在三向等拉状态下钢纤维混凝土的强度明显低于单轴抗拉强度，平均值之比仅为0.73[6]。为改进钢纤维混凝土的缺陷，我国学者提出了层布式钢纤维混凝土，将钢纤维均匀撒布在上下层中，即避免了钢纤维在构件制作当中结团，又使纤维尽可能的只受单轴轴向拉力，还可以节省钢纤维材料。
（二）层布式钢纤维混凝土的研究与应用现状
层布式纤维混凝土最开始是为了解决钢纤维混凝土在路面、桥面以及机场道面的铺设中所出现的材料浪费、搅拌困难等问题才提出的，因此从上世纪90年代被提出开始，层布式纤维混凝土的研究范围多以钢纤维为主，其在实际工程中的应用多用于路面的铺设与修复。
截至2018年年末，全国公路总里程484.65万公里，比上年增加7.30万公里[7]，如图下所示我国公路总里程和密度在近几年中呈稳定增长状态，而根据交通规划司的2012年公路水路交通运输行业发展统计公报显示，截至2012年年末水泥混凝土路面占到了72.0%[8]。如图一所示，我国公路里程数每年有着巨大的增长量，按照12年的统计来看，混凝土路面的里程数是一个巨大的长度，所以层布式纤维混凝土在旧路改造和新路铺设中有着良好应用前景。
图1 2013-2018年全国公路总里程及公路密度[7]
1、层布式钢纤维混凝土的研究现状
上世纪90年代，武汉理工大学的卢哲安教授[1]在论文中提出了层布式钢纤维混凝土路面的概念，同时应用有限元方法对其应力分布进行了分析，并对层布式纤维混凝土在路面工程中的应用前景做出了展望;随后又对层布式纤维混凝土的弯曲疲劳性能进行了研究，建立了可供实际工程应用的双对数疲劳方程。
长沙理工大学的朱梦良教授对层布钢纤维混凝土在旧路改造中的应用技术进行的研究表明：在旧路的改造中，层布式钢纤维混凝土路面拥有比普通水泥混凝土路面更加卓越的性能，可以減少水泥路面的前期病害，延长路面的使用寿命，具有良好的经济效益和社会效益。
广东工业大学李旭东教授对全掺式钢纤维橡胶混凝土和层布式钢纤维橡胶混凝土在不同含钢率以及高温加热前后的基本力学性能进行了试验，并与同等条件下未掺加钢纤维的橡胶混凝土和素混凝土进行力学性能的对比，研究橡胶混凝土在不同钢纤维分布律及不同钢纤维分布方式下的力学性能及破坏形态，实验结果表明：（1）对全掺式钢纤维橡胶混凝土来说，钢纤维和橡胶粉在掺进混凝土后在一定程度上改善了其脆性破坏特性。掺入钢纤维未明显增强橡胶混凝土的极限抗压强度，可以增强其劈裂抗拉强度和抗折强度且与钢纤维体积率成正比。（2）对于层布式钢纤维橡胶混凝土来说，采用了掺杂了钢纤维的层布式结构，并没有明显增强橡胶混凝土的抗压强度和抗劈裂强度，但显著提高了其抗折强度。同时层布式钢纤维橡胶混凝土在力学性价比方面要优于全掺式钢纤维橡胶混凝土。（3）经高温作用的橡胶混凝土会出现质量下降的现象，且质量损失与温度升高成正比，而钢纤维的掺入使得质量损失现象更加明显。高温作用后的钢纤维橡胶混凝土各项强度发生了下降，但钢纤维对混凝土的增韧效果在高温后更明显，增强效果随纤维体积率的增加而增加。
延边大学的裴长春老师对层布式再生钢纤维混凝土梁进行了抗折性能及抗裂性能的研究，研究结果表明，钢纤维层的增厚有利于提高构件的韧性;当钢纤维掺入过量的时候，其破坏方式反而呈脆性破坏。
2、 层布式钢纤维混凝土的应用现状
（1） 层布式钢纤维混凝土在旧路改造中的应用
层布式纤维混凝土改造旧路的施工顺序是先对路面进行碎石化处治，实施碎石化的主要设备主要有MHB类设备和共振式设备两种类型[2]。
以京广线G107、沪瑞线G320以及湘怀线S312三条高速公路的改造项目为例，三个项目均采用了多锤头碎石化设备。旧水泥路面破碎施工完成后，需要进行进一步处治。为防止雨水进入路面造成水损害，其表面一般采用沥青封层。为增加路面使用寿命，在碎石化基层上直接用稳定土摊铺机铺设水泥稳定碎石层，施工方法与常规基层施工相同。基层养护达到了设计要求后，将表面清洗干净后立模，再进行钢纤维混凝土面板施工。①撒布底层钢纤维：首先在基层撒布一层水泥混凝土，用人工将钢纤维按设计使用量均匀撒布在水泥混凝土上，撒布完成后，人员、机械应避免对已撒布的钢纤维进行扰动。②摊铺中间层混凝土：完成底层钢纤维撒布后，采用挖掘机摊铺混凝土，摊铺中间层混凝土时，松铺厚度应比设计厚度稍低，为上层钢纤维混凝土预留一定空间。③撒布上层钢纤维：在中间层混凝土摊铺和振捣完成后，应立即撒布上层钢纤维。上层钢纤维铺设参考底层纤维铺设方法。④加铺顶层混凝土：上层钢纤维撒布完成后，按设计的混凝土厚度加铺顶层混凝土。完成钢纤维混凝土面板施工后，后续工艺如养护、切缝、刻纹和现行普通水泥混凝土路面施工相同。湘潭市公路局于2009-2011年在沪瑞线G320、京深线G107、湘怀线S312的改造项目中推广应用旧水泥路面破碎化和层布钢纤维水泥混凝土，铺设长度总计长度达40多公里，一直使用至今。京广线G107、沪瑞线G320均为国家主干公路，车流量大且有严重的超载现象，目前路面整体使用状况良好，使用早期未出现掉边、掉角、断板等常见病害，且路面的缩缝间距即使延伸至10～15m，也未出现任何病害。
（2） 层布式钢纤维混凝土在旧路面补强中的应用
以井冈山市茨坪城区水泥混凝土路面的改造为例，该道路的改造采用了在旧水泥混凝土路面上加铺层布式钢纤维混凝土层的方式进行路面补强。首先对旧混凝土路面进行补强，①加铺前对旧路面承载能力进行评定，若出现能力不足或旧路面有板底脱空现象，进行压浆补强处理。②对旧路面应进行清理和修补，以保证旧路面的表面状况平整完好。③接下来进行层布式纤维混凝土层的铺设，进行路面处理后，先稀薄的撒布一层混凝土或碎石以保证钢纤维更好的与混凝土结合，再用机械振动筛或人工筛将钢纤维布在混凝土上。完成底層钢纤维的施布后，即可浇筑中间层的混凝土，将中间层混凝土振捣密实、抹平之后，即可布设上层钢纤维。布置上层钢纤维的工序与下层相同。上层钢纤维施布后，加铺顶层混凝土，再用振动平板振动密实、振动梁平实、磨浆机收浆等，后续工艺和现行水泥混凝土路面施工相同。层布式纤维混凝土层铺设完之后的养护执行现行公路水泥混凝土路面养护工艺即可。改道路改造工程于2004年底竣工通车，该路段通车2年后，经调查发现裂缝数量极少，且路面使用良好，达到了预期效果。
上述两个层布式纤维混凝土的实际应用情况均反映出了层布式纤维混凝土是一种性能优良、可长期使用、性价比较高路面结构形式。综合其主要研究成果，层布式钢纤维混凝土在获得钢纤维混凝土路面90%左右优良性能的同时，钢纤维用量只有普通钢纤维混凝土路面的20%左右。其他类型的层布式纤维混凝土也对混凝土的强化有着很不错的效果。
（三）层布式混杂纤维混凝土的研究现状
混杂纤维混凝土是在混凝土中掺杂了两种以上纤维用于强化混凝土的力学性能。目前的研究多以钢纤维与其他纤维混杂来强化混凝土。
安徽理工大学的马芹永教授对多种不同掺合料、不同结构形式的混凝土进行了抗压强度试验、抗冲击性能试验和抗裂性能试验，其中的层布式纤维混凝土为钢纤维-聚丙烯纤维混杂纤维混凝土。抗压强度试验试验结果表明，层布式钢纤维混凝土抗压强度比整体式钢纤维混凝土略有不足;层布式混杂纤维混凝土的抗压强度相比于整体式混杂纤维混凝土低了很多。对圆饼形层布式混杂纤维混凝土试件的落锤抗冲击性能试验结果表明，层布式混杂纤维混凝土的初裂冲击次数和破坏冲击次数相比于粉煤灰纤维混凝土有大幅度提高，且比聚丙烯纤维混凝土、整体式混杂纤维混凝土、层布式刚纤维混凝土的提高幅度都大，且破坏形式表现为明显的塑性破坏。早龄期塑性抗裂性能试验选用的矩形平板试件。层布式混杂纤维混凝土的试验结果表明，层布式混杂纤维混凝土的抗裂性能相比于钢纤维混凝土、层布式钢纤维混凝土均有提高，裂缝长度、宽度以及出现时间相比于上述几种混凝土都有所加强。分析得出其抗裂等级为一级。
武汉理工大学的戴绍斌老师对层布式纤维混杂混凝土的抗弯拉性能进行了试验研究，并对其弯拉性能、弯曲韧性进行了分析，该混杂纤维混凝土为钢-聚丙烯腈混杂纤维混凝土。对比试验表明，层布式混杂纤维混凝土在抗拉弯性能上相比于素混凝土和混杂纤维混凝土均有大幅度提高，而对于层布式钢纤维混凝土的提高幅度不大，分析表明其重要原因在于掺入有机纤维降低了混凝土的密实性，然而混凝土的密实性直接影响到其本身的强度，故对提高层布式钢纤维混凝土的弯拉强度贡献不大。如果从改善弯拉强度的角度来看，尽管掺有机纤维对弯拉强度的贡献远不及钢纤维，但是在层布式钢纤维混凝土中掺配有机纤维对改善弯拉强度还是起到一定作用[9]。弯曲韧性分析对比结果为混杂纤维混凝土的弯曲韧性略高于层布式钢纤维混凝土，掺入了聚丙烯腈有机纤维后改善了层布式钢纤维的弯曲韧性。
（四）层布式聚乙烯醇纤维混凝土（PVA纤维混凝土）
长春工程学院的孙维东教授对层布式PVA纤维混凝土梁进行了抗弯性能研究，得出结论，随PVA纤维提及率以及纤维层厚度的增加，混凝土梁的早期抗裂性能得到明显的提升，开裂荷载得到提高，挠度减小，但极限承载力几乎没有变化。
由于层布式混杂纤维混凝土和层布式聚乙烯醇纤维混凝土均处于研究阶段，目前在实际工程中的应用还有待开发。
二、结语：
本文阐述了层布式纤维混凝土的研究及应用现状，本文对层布式纤维混凝土的研究和发展提出了一些合理性建议。
（1）层布式纤维混凝土从提出至今仅有20年左右的时间，由于其成分復杂，所以如何确定其本构关系是一件很复杂的事情，其有限元分析计算出的结果也是一种近似解，实验的结果还是应以试验和实际测量为主。
（2）层布式纤维混凝土目前在实际工程中的使用处于刚刚起步阶段，其理论设计和施工技术还有待进一步的探讨和研究。
（3）层布式纤维混凝土的力学性能相比于纤维混凝土略有下降，但可以大大节省纤维使用量，有着优良的性价比，适合于
工程中的大量应用，其能否代替纤维混凝土应用于实际工程中还有待进一步的探讨和研究。
参考文献：
[1] 卢哲安. 层布式钢纤维混凝土路面设计研究[A]. 中国力学学会结构工程专业委员会、中国力学学会《工程力学》编委会、云南工业大学、清华大学土木工程系.第八届全国结构工程学术会议论文集（第Ⅲ卷）[C].中国力学学会结构工程专业委员会、中国力学学会《工程力学》编委会、云南工业大学、清华大学土木工程系：，1999：5.
[2] 刘晔. 层布钢纤维混凝土在旧路改造中的应用技术研究[D].长沙理工大学，2013.
[3] 杨润年. 钢纤维混凝土静力损伤及疲劳损伤研究[D].华南理工大学，2013.
[4] 刘小根. 层布式钢纤维混凝土力学行为研究及在路面工程中的应用[D].湘潭大学，2007.
[5] 祝国华，叶奋，吴志勇.层布式钢纤维混凝土钢纤维掺量试验研究[J].华东公路，2008（01）：67-70.
[6] 宋玉普，赵国藩，彭放，黄承逵，胡倍雷，沈吉纳.三向应力状态下钢纤维混凝土的强度特性及破坏准则[J].土木工程学报，1994（03）：14-23.
[7]交通部综合规划司.2017年交通运输行业发展统计公报[EB/OL].http：//zizhan.mot.gov.cn/zfxxgk/bnssj/zhghs/201803/t20180329_3005087.html
[8] 交通部综合规划司.2012年公路水路交通运输行业发展统计公报[EB/OL]. http：//zizhan.mot.gov.cn/sj/zongheghs/tongjifx_ghs/niandubg_ghs/201408/t20140806_1662994.html
[9] 宋名海. 层布式混杂纤维混凝土抗弯拉性能试验研究[D].武汉理工大学，2006.
[10]宣硕. 层布式钢纤维再生混凝土梁抗裂性能试验研究[D].延边大学，2016.
[11] 李旭东. 高温前后钢纤维改性橡胶混凝土力学性能试验研究[D].广东工业大学，2013.
[12] 刘博. 复合式钢纤维混凝土路面研究[D].河南大学，2013.
[13] 范玉玉. 层布式混杂纤维混凝土抗冲击性能和抗裂性能试验研究[D].安徽理工大学，2013.
[14] 马强. 层布式聚乙烯醇纤维混凝土梁抗弯性能研究[D].长春工程学院，2018.
[15] 朱梦良，刘晔.层布式钢纤维混凝土在旧水泥路面改造中的应用[J].中外公路，2013，33（01）：77-80.
[16] 倪铁权. 层布式钢纤维混凝土路面结构设计研究[D].武汉理工大学，2005.
[17] 张红州. 纤维混凝土界面性能及纤维作用机理研究[D].广东工业大学，2004.
[18] 刘瑞. 钢纤维—水泥石界面特征及对混凝土断裂性能的影响[D].重庆交通大学，2017.