玄武岩纤维对混凝土抗折强度的影响

黄 琼

(天津城市建设管理职业技术学院，天津 300134)

玄武岩纤维是将玄武岩矿石破碎后高温熔融，又经喷丝板拉伸成连续纤维，具有耐高和低温、强度高、耐腐蚀等优点[1]。因此，将玄武岩纤维这种材料掺入混凝土中制作成玄武岩纤维混凝土(简称BFRC)，玄武岩纤维混凝土已有各方面的研究。Sim[2]研究了玄武岩纤维混凝土的化学、物理、力学性能。Dylmar[3]研究了玄武岩纤维混凝土的韧性。掺入玄武岩纤维后，混凝土抗裂性能得到提升[4-9]，本文作者为了探究混凝土中纤维掺量的不同及纤维长度的不同对混凝土早期及28 d抗折强度影响进行了以下系列试验。

本文采用100 mm×100 mm×400 mm的棱柱体试件进行抗折强度试验。

1 试验材料

试验材料包括：P.O42.5级普通水泥;细度模数2.68的天然河砂；级配良好的石灰岩质碎石；短切长度为6 mm及18 mm的玄武岩纤维；普通自来水。试验配合比如表1所示。

表1 玄武岩纤维混凝土配合比

2 试验方法

采用100 mm×100 mm×400 mm非标准试件进行试验，制作试件13组，每组3个，共计39个试件，抗折强度试验依照规范[10]的试验方法进行，试件的安装方式如图1所示。

3 试验结果及分析

3.1 试验结果

试验结果如表2,表3所示。

表2 BFRC 7 d抗折强度 MPa

为结果更加直观，将BFRC的7 d，28 d抗折强度与基准组进行对比，比值如图2，图3所示。

表3 BFRC 28 d抗折强度 MPa

3.2 试验分析

从数据的宏观走向可以发现，随着玄武岩纤维掺量的增加，混凝土的7 d，28 d强度逐步增强，其中，在纤维长度18 mm、体积掺量为0.8%时的混凝土7 d抗折强度增大了29.0%，28 d抗折强度增大了17.5%，纤维长度6 mm、体积掺量为0.8%时的混凝土7 d抗折强度增大了41.9%，28 d抗折强度增大了26.8%。究其原因，玄武岩纤维与混凝土拌和后，开始分散成无数细小纤维，使自身的比表面积更大，因此，搅拌均匀的玄武岩纤维可以成网状分布，经过破坏截面对比发现，掺加了玄武岩纤维的试件在破坏时更加完整，截面之间有数不清的细丝，而基准组混凝土破坏时脆性状态明显。而且，因玄武岩纤维的弹性模量远大于混凝土，当混凝土受力开裂后，其中分布的细小的纤维丝就起到了作用，协助混凝土受力，因此增加混凝土构件的延性，从而增大了混凝土的抗折性能。

另外，通过纵向对比纤维长度为6 mm和18 mm的试验数据发现，6 mm长的纤维在混凝土抗折性能的提升上要大于18 mm长的纤维，这是因为短纤维的边壁效应[11]减弱，纤维与水泥浆体

之间的粘结更加均匀，且在相同体积掺量的情况下，短纤维的根数远超过长纤维，所以增效果和延性效果更加明显。

此外，仔细研究试验数据发现，掺加了玄武岩纤维的混凝土，早期抗折强度增大效果明显，体积掺量0.6%、纤维长度6 mm的玄武岩纤维混凝土7 d抗折强度相较于基准组增加了41.9%。

4 结语

1)BF掺入混凝土后，可有效增加混凝土7 d,28 d抗折性能，在试验配比范围之内，随着掺量的增加，抗折强度随之增加，且BF较为经济，可投入工程使用，本次试验为广泛应用到工程中提供了试验基础。

2)纤维长度不同，对混凝土抗折强度影响也不同，在本次试验中，纤维长度为6 mm相对于纤维长度为18 mm的BF，对混凝土7 d,28 d抗折性能增加效果更加明显。

3)掺加BF会显著改善混凝土早期(7 d)抗折强度，体积掺量0.6%、纤维长度6 mm的玄武岩纤维混凝土7 d抗折强度相较于基准组增加了41.9%，这一发现可解决工程中早期强度不足的问题，为其提供了试验基础。