玄武岩纤维对再生砂浆强度增长速率的探究

李小伟 范光糠 张晓云 裴长春

(延边大学，吉林 延吉 133002)

混凝土以高强、耐久、价格低廉的特点成为建筑材料的主导，但混凝土依然存在易开裂、受环境影响大等缺陷，尤其是再生混凝土，还存在强度偏低的问题。目前国内普遍通过掺加纤维的方式改善这些问题。根据李为民、徐金余等人采用分离式普金森压杆试验装置研究玄武岩混凝土冲击性能，证明了短切玄武岩纤维对混凝土具有良好的增强、增韧效果[1]。张兰芳等人对玄武岩纤维混凝土力学性能的试验中，通过SEM分析表明，适量的玄武岩纤维在混凝土中能形成致密的、乱向分布的网状支撑结构体系，纤维能够与基体有良好的结合形态，很好的阻挡微裂纹的产生及扩展，提高玄武岩纤维的抗裂性延长混凝土寿命[2]。已有众多试验表明玄武岩纤维的掺入可以有效的提高混凝土的抗裂性能。但是纤维的掺入对混凝土早期强度增长速率的影响仍然是不明确的，本试验通过向再生砂浆内添加玄武岩并改变纤维长度和掺率，探究纤维对再生砂浆的抗裂性能及早期强度增长的影响，为后人研究提供参考。

1 试验概况与方案

1.1 试验材料

1)玄武岩纤维;2)水泥：吉林省延边州庙岭牌P.O42.5型号普通硅酸盐水泥;3)粉煤灰：延吉市热电厂Ⅱ级粉煤灰，密度为：2 200 kg/m3;4)砂：天然砂，细度模数为2.18，密度为：2 650 kg/m3，含水率为2%；再生砂，细度模数为2.99，密度为：1 450 kg/m3，吸水率为5%;5)减水剂：采用延吉市方胜建材有限公司的液态聚羧酸高效减水剂，各项技术指标均符合GB 50119—2013混凝土外加剂应用技术规范规定，减水率为20%。

1.2 试验方案设计

本试验砂浆水胶比采用0.35，胶砂比为1∶3，并以30%(胶凝体中所占质量比)粉煤灰代替水泥，以50%(细骨料总质量中所占百分比)再生细骨料代替天然砂，配制基准组再生砂浆(简称Plain)。同时对Plain组改变玄武岩纤维长度6 mm,12 mm,18 mm 三个水平，改变玄武岩纤维掺率0.05%,0.15%,0.25% 三个水平，共计划10组试验。并在硬化状态下测试3 d,7 d,28 d抗压强度和抗折强度进行分析。本试验具体砂浆配合比见表1。

1.3 试验方法

砂浆试验按JGJ 70—2009建筑砂浆基本性能试验方法进行并测砂浆塑性状态下的稠度和分层度，装模养护24 h后脱模。并按GB/T 17671—1999水泥胶砂强度检测方法(IOS法)规定进行7 d,28 d抗压、抗折试验。

表1 砂浆配合比 kg/m3

2 结果分析

2.1 抗裂性能(压折比)

本试验通过折压比指标来体现砂浆试块的抗裂性能。图1～图3是3 d,7 d,28 d的折压比关系图，通过柱状图可知，3 d,7 d龄期折压比并没有明显的规律，原因是早期再生砂浆内部尚有很多成分未进行水化反应，纤维与胶凝体为充分凝结，未发挥连接作用。28 d时，在相同掺率下压折比随纤维长度的增加而增加，说明纤维长度的增加不利于提高再生砂浆的抗裂性能；在相同长度下，压折比随纤维掺量的增加而减小，即纤维掺量的增加有利于再生砂浆的抗裂性能。并且28 d各试验组的压折比均小于基准组，说明纤维的加入有利于提高再生砂浆的抗裂性。

2.2 最佳掺量下纤维长度对砂浆抗压、抗折影响随龄期的变化

抗压强度最佳长度和最佳掺率分别为12 mm和0.15%，抗折强度最佳长度和最佳掺率分别为6 mm和0.25%。通过试验数据绘制出图4，图5。图4采取L6F15,L12F15,L18F15分析玄武岩纤维最佳掺量下长度改变时，抗压强度随龄期的增长速度变化，图中斜率表示强度增长速率，可直观看出在纤维长度为最佳时，纤维长度为12 mm(L12F15)的试验组抗压强度增长最快。同时得出抗压强度3 d～7 d增长速率大于7 d～28 d增长速率。图5采取L6F25,L12F25,L18F25分析玄武岩纤维最佳掺量下长度改变时，抗折强度随龄期的增长速度变化，从图中可以看出，3 d～7 d时纤维长度为12 mm( L12F25)的试验组抗折强度增长最快；7 d～28 d时，纤维长度为6 mm(L6F25)的试验组抗折强度增长最快。同时得出3 d～7 d抗折强度的增长速率小于7 d～28 d增长速率。

2.3 最佳长度下纤维掺量随龄期对砂浆抗压、抗折强度影响关系

通过试验数据绘制出图6，图7。图6采取L12F5，L12F15，L12F25分析玄武岩纤维最佳长度下掺率改变时，抗压强度随龄期的增长速度变化，从图中可直观看出纤维长度最佳时，纤维掺率为0.15%(L12F15)的试验组抗压强度增长最快。同时得出3 d～7 d抗压强度的增长速率大于7 d～28 d增长速率。图7采取L18F5，L18F15，L18F25分析玄武岩纤维最佳长度下掺率改变时，抗折强度随龄期的增长速度变化，图中可清晰得出3 d～7 d时，掺率大的(L18F25)抗折强度增长较快，7 d～28 d，掺率小的(L18F5)抗折强度增长较快。同时得出3 d～7 d抗折强度的增长速率小于7 d～28 d增长速率。

3 结语

1)玄武岩纤维的掺入有利于提高再生砂浆早期的抗裂性。纤维掺率在0%～0.25%范围内，掺率的增加有利于提高试块的抗裂性能。纤维长度在6 mm～18 mm范围内，长度越短越有利于提高再生砂浆的抗裂性能。2)玄武岩再生砂浆试块3 d～7 d抗压强度增长速率大于7 d～28 d增长速率；在28 d龄期以内纤维长度为12 mm、掺率为0.15%的试验组抗压强度增长最快。3)玄武岩再生砂浆试块3 d～7 d抗折强度增长速率小于7 d～28 d增长速率；在28 d龄期以内，3 d～7 d时纤维长度适中(12 mm)，掺率大的抗折强度增长较快；7 d～28 d时纤维长度短的，掺率小的抗折强度增长较快。