硬化阶段的混凝土会发生干燥收缩、碳化收缩和温度收缩。在混凝土中加入一定量的聚丙烯纤维，当混凝土中一旦有裂缝发生时，因为裂缝的前端与纤维相交，当微裂缝的长度大于纤维的间距时，纤维将跨越裂缝起到传递荷载的桥梁作用，使混凝土内的应力场更加连续和均匀，使微裂缝尖端的应力集中得以钝化，裂缝的进一步扩展受到约束，使得引起裂缝的拉应力得以削弱和消除；当微裂缝的长度小于纤维的间距时，纤维将迫使其改变方向或跨越纤维生成更微细的裂缝场，显著增大了微裂缝扩展的能量消耗。

根据“纤维间距理论”，沈荣熹认为非连续纤维在混凝土中的阻裂效应很大程度上取决于纤维的平均间距（S值）与单位体积纤维混凝土中纤维的根数（N值），S值与N值可分别由下面公式计算

式中　S——纤维平均间距（纤维中心间距平均值）；

　　　d——纤维直径；

　　　Vf——纤维体积掺率；

　　　γ——纤维重度；

　　　W——单位体积纤维混凝土中纤维重量；

　　　N——单位体积纤维混凝土中纤维的根数；

　　　l——单根纤维的长度。

由此可见，就纤维的阻裂效应而言，在单位混凝土体积内纤维的根数越多，纤维的间距越小，纤维的阻裂效果越好；或者说单位体积混凝土内纤维分散后的表面积越大，阻裂效果越好。另外，聚丙烯纤维细度高、数量多的特点使其能有效地限制早期混凝土由于离析、泌水、收缩等因素引起的原生裂隙的发生和发展，宏观效果是使混凝土中直径大于50nm的孔隙含量大量减少。Mehta认为，只有100nm以上的孔才对抗渗性有害，小于50nm的孔数量的多少可能反映出胶凝数量的多少，水化产物多，则抗渗性好。均匀分布在混凝土中彼此相粘连的大量聚丙烯微纤维起了承托骨料的作用，降低了混凝土表面的析水和骨料离析，从而使混凝土中直径为50～100nm和不小于100nm的孔隙含量大大降低，达到了抗裂抗渗的目的，从而大幅度提高混凝土的耐久性。(www.daowen.com)

我国学者易志坚等研究认为，式（2.39）所描述的Kf尚欠量化，他们借助图2.10的力学模型，给出了裂纹横跨一系列纤维时，这些纤维产生的反向应力强度因子Kf的总和所具有的巨大阻裂作用^[7]。即

式中　a——裂纹的半长度；

　　　bi——纤维至裂纹尖端的距离；

　　　P1——集中力。

图2.10　当裂纹横跨一系列纤维时

对比式（2.42）与式（2.39），式（2.42）极大地改善了式（2.39）的K叠加方法，碳纤维极大地降低了裂纹的应力强度因子，其抗裂特性与作用十分显著。