玄武岩纤维混凝土早期抗裂试验研究

2017-08-27 03:31梁建军

商品混凝土 2017年8期

关键词：抗裂性玄武岩减水剂

梁建军

（山西钢建鼎元混凝土制品有限公司，山西太原 030041）

玄武岩纤维混凝土早期抗裂试验研究

梁建军

（山西钢建鼎元混凝土制品有限公司，山西太原 030041）

本文将素混凝土与玄武岩纤维混凝土，以及普通钢筋混凝土与玄武岩纤维钢筋混凝土的早期抗裂性能进行对比，结果表明在混凝土中掺入玄武岩纤维可以提高混凝土的韧性，抑制混凝土的收缩，减少裂缝的产生，提高混凝土的耐久性。

玄武岩纤维混凝土；早期抗裂性；耐久性

0 引言

最近几年来，随着太原市快速路的建设以及河道改造治理工程的发展，对纤维增强混凝土的需求越来越多，笔者所在公司对此领域已经开展了大量的研究与部分应用，而“绿色混凝土”也代表了混凝土的最新发展趋势，玄武岩纤维（以下简称纤维）作为一种新型无机纤维材料，因其具有良好的力学性能、化学稳定性和热稳定性，在混凝土中作为增韧材料，能够起到抑制混凝土的收缩，提高混凝土耐久性的作用。

1 试验目的

本次共进行两组试验，分别对比素混凝土与纤维混凝土以及普通钢筋混凝土与纤维钢筋混凝土的早期抗裂性能，研究在实际生产条件下，纤维混凝土的早期抗裂性能，以更好地为玄武岩纤维混凝土制品的实际生产、施工做准备。

2 试验原材料

2.1 机制砂

砂筛分析试验结果见表 1，符合Ⅱ区砂的规定，砂的细度模数为 2.9，属于中砂。

表 1 机制砂级配试验结果

2.2 碎石

所采用的碎石为连续级配 5～25mm，其筛分分析结果见表 2。

表 2 碎石级配试验结果

2.3 水泥

采用山西双良鼎新水泥厂生产的普通硅酸盐 42.5级的水泥，3 天抗压强度 24.3MPa，28 天抗压强度52.4MPa。

2.4 粉煤灰

太原大唐第二热电厂生产的 Ⅱ级灰，烧失量为4.3%，需水量比为 98%。

2.5 矿渣粉

矿渣粉为山西太钢不锈钢股份有限公司生产的，S95 级，28d 活性指数 101.2%。

2.6 减水剂

减水剂为山西晋运丰建材有限公司生产的 JYF 聚羧酸高性能减水剂，为提高试验效率不添加缓凝成分。JYF 型减水剂固体含量 23.5%，减水率 32%。

2.7 玄武岩纤维

采用山西晋投玄武岩开发有限公司生产的短切玄武岩纤维，200 丝 18mm（单丝直径 15μm），外观如图 1所示。纤维规格见表 3。

图 1 玄武岩纤维外观

表 3 试验用纤维规格

3 混凝土配合比设计

配合比设计强度等级为 C40，坍落度设计值为(180±20)mm。由于纤维掺量较小，对坍落度影响不大，故纤维混凝土减水剂掺量与素混凝土保持一致，不另做调整。素混凝土与玄武岩纤维混凝土的配合比材料用量见表 4。

表 4 混凝土基本材料用量 kg/m3

4 混凝土试件的制作过程

试件制作符合 GB/T 50080—2016《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》中的有关规定，混凝土试配时采用 60L 强制式搅拌机搅拌，为了避免在搅拌过程中纤维产生“抱团”的现象，先将纤维、细骨料干拌 30s，再放入水泥、粗骨料、水、外加剂等其他材料，当全部投完毕后，再搅拌 120s。

5 混凝土工作性能试验

试件各组编号及坍落度情况见表 5，坍落度试验结果如图 2、图 3。

表 5 素混凝土及纤维混凝土试件编号及坍落度情况

从表 5 的坍落度结果来看，掺纤维的混凝土坍落度比不掺的略低一点，这是由于纤维的比表面积大，且表面积粗糙，从而增大了拌合物流动时的相对摩擦力，不过总体影响不大。

图 2 素混凝土坍落度

图 3 纤维混凝土坍落度

6 混凝土的早期抗裂试验

根据 CECS 13∶2009《纤维混凝土试验方法标准》混凝土的早期抗裂试验规定，本次试验采用尺寸为600mm×600mm×63mm 的平面薄板型试件。通过广泛搜集资料、征集试验方法和经验，发现将刚成型的试件直接暴露在强光下，试验效果会更为显著。因此本次试验采用在试件成型后，立即用碘钨灯照射的方法促使混凝土失水开裂。试验采用北京智联博裂缝综合测试仪（ZLB-F800）与钢尺进行裂缝宽度与长度的测量。

6.1 素混凝土与纤维混凝土对比试验

本组试验共需四块平面薄板试件（两块素混凝土试件与两块纤维混凝土试件）。试件浇筑、振实、抹平后立即开始暴露试验，试验过程中不允许二次收面，每块试件顶面向上 460mm 处设置 4 个碘钨灯（每个功率为 500W），试验过程中时刻关注碘钨灯的使用情况，一旦损坏立即更换，确保试件表面均匀持续照射 8h，本次试验可保证混凝土试件的表面最高温度为60～65℃。试验过程中应观测试件初裂时间，试验结束后应观测裂缝的数量、长度与宽度，试验过程见图 4、图 5。

图 4 J0# 与 J12# 光照试验

图 5 混凝土初裂状态

6.2 普通钢筋混凝土与纤维钢筋混凝土对比试验

在实际工程中，混凝土构件大多采用钢筋混凝土，因此在未配筋混凝土抗裂性能的研究成果基础上研究纤维对钢筋混凝土抗裂性能的影响很有必要。因此，本组试验在平板试件中加入 R235Φ8@100mm 的双向钢筋网片，上层钢筋保护层厚度为 28mm。

本组试验也需四块平面薄板试件（两块普通钢筋混凝土试件与两块纤维钢筋混凝土试件），试件成型方法与 6.1 相同。由于钢筋对裂缝的产生与发展具有限制作用，为了使试件开裂更加明显，以加强试验对比效果，因此将碘钨灯位置向下调整，每块试件顶面向上380mm 处设置 4 个碘钨灯（每个功率为 500W），这样可保证混凝土试件的表面最高温度为 85～90℃。试验过程中观测试件初裂时间，试验结束后观测裂缝的数量、长度与宽度。