混凝土為全球應用最廣泛的營建材料，其具有經濟性、耐火性、易塑性、高抗壓性等優點，但其抗張強度卻僅約抗壓強度十分之一，並有脆性破壞及抗張延展性差的先天缺陷。藉由添加纖維來改善混凝土力學質已在近二三十年來普遍應用，並針對應用標的不同，調整添加纖維的數量、材質和種類。添加纖維體積比愈高，相對增加的拉力強度及韌性也愈高；然而，高鋼纖維量的添加，卻同時讓工作性巨幅降低，增加了施工的難度，也相對造成混凝土的不均勻性及硬固品質的不確定性。 為了克服水泥質材料受拉時呈現的低強度脆性破壞，Berard早就在1874年就提出在混凝土中添加纖維的想法，這也是從基本體質上改善水泥質材料的濫觴；但直至1960年初Romualdi與 Mandel成功使用鋼纖維大幅改善混凝土力學性質，才讓纖維混凝土真正受到世界廣泛注意及開始蓬勃發展。接續更有其他學者添加不同類型的纖維 （如英國學者Majumdar 與 Ryder添加玻璃纖維）及提出纖維混凝土基礎理論分析研究。除了成功帶起纖維混凝土相關研究起飛外，Romualdi與 Mandel更以破壞力學的觀點切入纖維混凝土受拉時的應力應變關係；Naaman在1972年時以添加未經表面處理的鋼製短纖，整理出了一系列鋼纖維水泥質複合材料在不同纖維含量下的拉力及變形關係（圖一）。由於纖維較短、與水泥漿體間握裹較弱，該實驗即便在添加了3%體積含量的纖維，仍只呈現應變軟化的行為，但已大幅改善過去水泥質材料受拉初裂即斷裂的脆性破壞樣態。
隨著愈來愈多關於纖維水泥質複合材料受拉行為的討論，［應變硬化，strain hardening］這個名詞首度在1978年RILEM Symposium on Testing and Test Methods of Fiber Cement Composites 由Kaperkiewickz提出用來描述纖維水泥質複合材料的受拉行為：”What is much more important is that the aligned fibers give quite substantial ductility and a kind of strain hardening characteristic to the composite”。至此，纖維混凝土可依受直拉行為不同分為應變軟化及應變硬化二大類。 如圖二所示，在受直接拉力作用下，應變軟化纖維混凝土在初裂後雖不至馬上破壞，但其拉力強度卻於初裂後有一陡降，並隨著裂縫增大而緩步降低，即為所謂的應變軟化。相反地，應變硬化纖維混凝土拉力強度在初裂後持續增加，這也意謂著初裂裂縫在纖維橋接效應下抗拉強度較其他未開裂部分要高，故會伴隨著多重裂縫產生。
Naaman 於1996年提出了藉著添加纖維並最佳化漿體及纖維間的握裹關係，以達到受直接拉力時能呈現類似鋼材般的應變硬化行為。Naaman更進一步將能呈現直拉應變硬化的力學行為定義為高性能（High Performance），而具受拉力應變硬化的纖維水泥質複合材料，即稱為 High Performance Fiber Reinforced Cementitious Composites （HPFRCC）。 雖然纖維的添加有助於提高混凝土抗拉強度及韌性，甚至達到受拉呈現應變硬化的高性能行為，但纖維卻也會同時降低混凝土的流動度及工作性，造成施工上的困難及工程品質的降低。筆者近年來以自充填混凝土為設計基材，透過改善骨材級配及漿體強度，並添加適量鋼纖維，已成功研發一系列針對不同強度需求之高流動性應變硬化鋼纖維混凝土。其鋼纖維（hooked, L=30mm, aspect ratio=80） 體積含量為1.5到2.0%，抗壓強度範圍從35至105 MPa，坍流度直徑約為600mm。在直拉試驗中，不同於普通混凝土的脆性破壞，也呈現了應變硬化的力學性質，並伴隨多重裂縫產生（圖三）。
高流動性應變硬化鋼纖維混凝土同時擁有自充填混凝土在新拌時的自充填超高流動性（圖四），及高性能纖維水泥質複合材料硬固後受直拉張力作用時呈應變硬化之卓越力學性質。與傳統HPFRCC相比，高流動性應變硬化鋼纖維混凝土設計配比中保有了粗骨材，更具經濟性、體積穩定性及廣泛應用於實務工程上的可能性。
高流動性應變硬化鋼纖維混凝土在施工性及工程力學（高拉力強度、高拉力應變韌性、高消能容限等）上的優異表現，在美國各主要大學的相關材料、結構實驗上已被初步驗證。以密西根大學1/3縮尺四層樓抗震偶合梁（coupling beam）結構試驗為例，在歷經反覆側推至4% roof drift時，相較於一般混凝土的嚴重碎裂崩壞，以高流動性應變硬化鋼纖維混凝土施作的偶合梁，即便只有搭配規範要求肋筋量的一半，其力學行為、受損狀況都遠遠優於一般混凝土（圖五）。
另就永續發展的觀點而言，由於水泥質材料的高耗能（生產1 公噸水泥將排放409.57 公斤的二氧化碳），在面對節能減碳、減少溫室氣體排放的全球共識下，更面臨極大挑戰。混凝土材料的永續發展，應從材料及配比設計上進行全盤的升級考量，包括：研發改善高性能混凝土材料，提高新拌混凝土流動性工作度，改善普通混凝土構件強度／重量比偏低、抗張延展性差等缺點，並添加永續綠色摻料（sustainable construction material, SCM），提高材料效率，減少結構尺寸，降低水泥、鋼材等營建材料使用量。而高流動性應變硬化鋼纖維混凝土的配比上，不但永續綠色摻料（如飛灰及矽灰）取代水泥量達50%外；而就硬固後力學行為上，高流動性應變硬化鋼纖維混凝土相較一般混凝土，擁有低開裂及良好的裂縫寬度控制優勢，故能有效地提高鋼筋混凝土結構物的耐久性及使用年限，包括：減少混凝土開裂滲透、降低鋼筋腐蝕及活性骨材膨脹的可能、抑制塑性乾縮裂縫生成、減低潛變量及提昇體積穩定性，對於抵抗反覆載重的疲勞行為也有顯著的改善。就生命週期成本的觀點，高流動性應變硬化鋼纖維混凝土在結構行為中呈現出的高韌性及損傷容限，更能有效減少日後維護、修繕及補強等相關成本。
台灣天然資源有限，混凝土材料的升級發展，是亟需面對的嚴肅課題；除了著重在工程力學行為上，更需進一步思考減少混凝土材料對環境的負面衝擊，進而降低生命週期成本。高流動性應變硬化鋼纖維混凝土提供了這樣的可能性：提升混凝土材料的工作性、力學性質、損傷容量及永續指標；而其優良的工作性、抗拉抗剪強度及消能容量，應用在未來耐震消能構件上，將能進一步簡化配筋設計、縮小構件尺寸。使用高流動性應變硬化鋼纖維混凝土，對於台灣混凝土材料和結構的性能全面提昇，節能減碳及降低生命週期成本的永續發展，都將有顯著的助益改善。
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