玄武岩纤维在干硬性混凝土中的应用

摘 要：文章通过对不同长度的玄武岩纤维进行对比试验，测试其在不同掺量条件下对混凝土抗压强度、弹性模量和劈裂强度的影响规律，并对其作用机理进行系统分析。不同长度的玄武岩纤维对混凝土抗压强度的影响规律不同，但均对混凝土抗压强度的增长有促进作用，长度为18mm的玄武岩纤维对混凝土抗压强度的增幅效果最优。玄武岩纤维对混凝土抗压强度的最佳掺量为3.0kg/m3。随掺入玄武岩纤维掺量的增加，长度6mm和12mm的玄武岩纤维混凝土弹性模量和劈裂强度先降低后增大;长度为18mm的玄武岩纤维混凝土弹性模量和劈裂强度随掺量的增大而提高。

关键词：玄武岩纤维;混凝土;抗压强度;弹性模量;劈裂强度

一、 试验概况

（一）原材料

1. 水泥。齐齐哈尔蒙西水泥公司的普通硅酸盐42.5水泥。

2. 粉煤灰。齐齐哈尔华富的Ⅰ级粉煤灰。

3. 砂子。富拉尔基满博鑫采砂场的中砂。

4. 碎石。碾子山宏鑫源采石场的5～20（mm）碎石。

5. 外加剂。江苏尼高科技有限公司的聚羧酸标准型减水剂。

6. 玄武岩纤维。江苏天龙玄武岩连续纤维股份有限公司的6mm、12mm、18mm的三种不同长度的纤维。

7. 水。当地饮用水。

（二）混凝土配合

混凝土强度等级为C60，根据标准要求混凝土拌合物应满足增实因数1.05～1.40之间，28d弹性模量大于36000Mpa。按照JGJ 55—2011《普通混凝土配合比设计规程》的计算方法得到C60干硬性混凝土计算配合比，通过试配调整，得到增实因数约1.35的基准混凝土，基准配合比见表1，再通过调整粉煤灰掺量，得到试验基准混凝土配合比。

（三）混凝土搅拌

玄武岩纤维混凝土的搅拌与普通混凝土的搅拌过程大致一样，区别在于以下几点。

1. 搅拌的混凝土不得超过搅拌机额定量的80%。

2. 先加入碎石、砂、水泥、水、减水剂均匀搅拌后，再加入玄武岩纤维进行搅拌，搅拌时间不宜超过3～5min，以玄武岩纤维在混凝土中均匀分布为准。也可以把玄武岩纤维跟碎石、砂、水泥进行干拌后再加水和减水剂湿拌，同样使玄武岩纤维分布均匀，干拌时间不少于1min。

3. 搅拌的投料次序以玄武岩纤维在混凝土中不结团、分布均匀为原则。

（四）试验方法

参照《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》（GB/t50080-2016）进行纤维混凝土的工作性试验。抗压强度试块尺寸：150mm×150mm×150mm，弹性模量试块尺寸：150mm×150mm×300mm，劈裂强度试块尺寸：150mm×150mm×150mm。本实验参照《普通混凝土力学性能试验方法标准》（GB/T50081-2016）中的相关规定进行。

二、 试验结果与分析

不同长度纤维与掺量对混凝土力学性能的影响

本试验选用长度6mm、12mm和18mm的3种不同长度的玄武岩纤维，通过调整不同掺量，研究其对混凝土抗压强度、弹性模量和劈裂强度的影响的影响规律。

从表2数据可以看出，纤维掺量对混凝土JC值影响不大，但从试验过程中对混凝土拌合物表观状态来看，纤维的掺入导致混凝土损失增大。从混凝土抗压强度发展规律来看，混凝土抗压强度随纤维掺量的提高而增大，纤维掺量为3.0kg/m3时，抗压强度较基准混凝土提高10.7%。当纤维掺量为1.5kg/m3时，混凝土弹性模量和劈裂強度最低，但随着纤维掺量的增大，混凝土弹性模量和劈裂强度随之提高。从整体试验结果来看，混凝土中掺入长度6mm的纤维，当掺量为3.0kg/m3时抗压强度、弹性模量、劈裂均为最佳。

三、 试验结论

玄武岩纤维对混凝土的抗裂，抗冻及抗渗性能有不同程度的提高作用，能够提高混凝土的耐久性和延长混凝土的使用寿命。通过对不同掺量、不同长度的玄武岩纤维进行对比试验，分析其对混凝土抗压强度、弹性模量和劈裂强度的影响，作为一项新技术，它的应用前景是非常广泛的。随着不断深入的研究，相信玄武岩纤维会成为不可缺少的土木工程材料之一。

（一）不同长度的玄武岩纤维对混凝土抗压强度的影响规律不同，但均对混凝土抗压强度的增长有促进作用，长度为18mm的玄武岩纤维对混凝土抗压强度的增幅效果最优。玄武岩纤维对混凝土抗压强度的最佳掺量为3.0kg/m3。

（二）随掺入玄武岩纤维掺量的增加，长度6mm和12mm的玄武岩纤维混凝土弹性模量和劈裂强度先降低后增大;长度为18mm的玄武岩纤维混凝土弹性模量和劈裂强度随掺量的增大而提高。

参考文献：

[1]崔毅华.玄武岩连续纤维的基本特性[J].纺织学报，2005，26（5）：120-121.

作者简介：

丁学胜，齐齐哈尔富铁轨枕有限公司。