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赵中华等:玄武岩轿维在泥凝土中的应用
玄武岩纤维在混凝土中的应用
赵中华,刘晓波,侯新月,马耀辉
(系龙江省水利科学研究院,哈尔滨150080
搞要]玄武岩短纤维和混凝土的相容性好,与混凝土有着相同的成份,密度也接近,分散性好于其它纡
维。本文主要的述玄武岩纤维的特点及玄武岩纤维在混凝土中的作用机理和玄武岩纤维掺量对混凝土力学性能
及配合比的影响。
【关键词】玄武岩短切纤维;抗折强度;弹性模量
中图分类号】T0528.572
【文标识码】B【文章编号1001-6864(2011)07-005-03
玄武岩纤维凝士是一种掺入少量短切玄武岩纤维来展,提高了混凝土的密实度,对混凝土的抗渗和抗冻性能都
增加混凝士的抗拉、抗折强度,具有抑止混凝土初凝时由骨有所提高,阻止了混凝土塑性期裂缝的产生。玄武岩纤维
料沉降及收缩产生的微裂缝的性能,大量的室内试验和工混凝北硬化后在提高其抗拉抗裂性能方面有了很大的提
程实践证明,擦玄武岩纤维的混凝土比不掺的混凝土抗拉高,这是因为玄武岩纤维混凝土在外来荷載的作用下,当微
抗折强度都有明显提高,增加了混凝土的韧性,提高了混凝细裂缝的长度小于纤维间距时,由于纤维的斷裂应变模量
土抗冲击力的性能,混凝土抗冻抗渗指标也有所提高。因大大高于混凝土中水泥应变模量,纤维将迫使其改变方向
此,玄武岩纤维混凝士在水库大坝坝面防裂、水处理厂的水或跨越纤维,纤维起传递荷載的桥梁作用,使混凝土内的应
池、高速公路路面及一些需要特别坚固的建筑物结构等工力场更加连续、均匀,微裂缝尖端的应力集中得以缓和,裂
程中将得到广泛应用。
缝的进一步扩展受到约東,纤维起到了增初的作用。
1玄武岩纤维特点
玄武岩纤维是由单组分玄武岩矿物原料在145
表1玄武岩纤维与其它纤维物理力学性能
1600℃高温熔融后,通过铂铑合金拉丝漏板高速拉制而成的
产品密度拉神骚度弹性模量断裂伸长率纤直径最高使泪度
连续纤维,是一种绿色、环保、无污染的典型硅酸盐无机非
名称
fcpa /CP
金属矿物纤维。玄武岩纤维短切纱是用连续玄武岩纤维原玄武岩维2.541-489-10131-327-13和
丝根据需要长度短切而成产品,纡维上涂有硅烷浸润剂,是
碳纤1.7825.-3.5230-27?1.16-1450
增强热塑性树脂的首选材料,同时还增强混凝士的最佳
钢纤了.8.1-L.1520
材料。它的抗拉强度高于磯姧维、玻璃纤维、芳纶纤维等已
淼丙纤维0.910.4-.0.65~87-9
80
有的增强材料,增强效果最好;从耐酸瑊性方面看,玄武岩
Eー玻璃纤25~-2,612~0.S75~804.715-2
纤维也好于其它纤维,它巨有更好的温度稳定性,较高的弹
S-玻璃纤维2.3-2.50.2-0.18-%5.619~230
性模量及抗拉强度和极限应变率,从与混凝土的相容性上
看玄武岩纤维和混凝土.有着基本相同的成份,密度也较接3玄武岩纤维量对混凝土力学性能的影响
近,分散性好于其它纤维,是将来增强混凝土的首选材料之
一,逐步被人们所重视。
表
玄武岩斷切纤维的特征参数
2玄武岩纤维在泥凝土中的作用机理
纤维长度直经比重拉伸概限抗拉强度弹性模量
混凝土中掺人一定量的玄武岩纤维搅拌时,玄武岩纤
类型
g·eH
/Gpa
/GP
继在混凝土内部能构成一种均匀的乱向支撑体系承托骨料
束壮单丝2
4.8
110
作用,产生一种有效的加固效果,阻碍了骨料的沉降裂缝的
产生与築料的离析,减少了离析裂纹的产生及发展。混凝
试验研究纤维摻量对玄武岩纤维增强水泥基材料的抗
土成型后,水泥和水发生水化反应以及水分蒸发、产生塑性压抗折劈拉及弹性模量的增强效果,通过基泩混凝土配合
收缩,由于此时的混凝土抗拉强度很低,容易产生收缩裂比和三种不同掺量的玄武岩纤维混凝土配合比在其它条件
缝,在混凝土中掺入玄武岩纤维后,纤维在混凝土中乱向分相同情况下进行的抗压、抗折劈拉及弹性模量试验,试件尺
布,釬维的弹性模量相对于混凝土塑性浆体的弹性模量较寸分别为150mmx150mmx150m,150mx150mm
高,依靠纤维材料与水泥浆之间的界面吸附粘结力,将一部550mm,150mmx150mx300mm标准试件。采用的玄武
分收缩能量分散勁纤维单丝上,增加了材料抵抗开裂的塑岩断切纤维的各项指标如表2所示。
性抗拉强度,从而抑止了泥凝土早期微细裂纹的产生和发
(1)抗压强度比。立方体抗压强度比是指某一掺量
[基盒项?]2009年黑龙江省科技厅重点攻关项国
低球筑技术
2011年第7期(总第157期
的玄武岩纤维混凝土的抗压强度与同配合比不摻纤维混凝方体抗压强度增长不眀显
土的抗压強度的比值,玄武岩纤维掺量的关系如图t所示。
(2)抗折强度比。对于掺玄武岩纤维的混凝士,试验
图中/表示摻玄武岩纤维混凝土的抗压强度表示不接玄所得的抗折强度比与纤维掺量的关系如图2所示。当在混
武岩纤维混凝土的抗压强度。图中表明,加入玄武岩纤维凝土中加人一定数量的玄武岩纤维时,可明显提高混凝
混凝土的抗压强度比不掺玄武岩纤维混凝土的抗压强度有的抗折强度。当纤维在0.8~1.2kg/m范围时,纤维
所提高,但随玄武岩纤维掺量的増加提高幅度不明显,它们混凝土的抗折强度呈现一小段弧型增长关系,边长为
不是线性关系,擦量到了一定体积比后,抗压强度反而有所150mmx150mx550mum试件的抗折强度比达到1.2,增长
下降,但总体来看,立方体抗压强度比在0.96-1.05之间,效果显著。从折段面看纤维丝有被拉仲折断的现象,纤维
变化幅度较小。因此,可以认为,玄武岩纤维对混凝士的立起到了阻断作用。
f∥
昼0.4
2.4
量kg?m
掺量kg?m
图1抗压强度比与纤维关系
图2抗折强度比与纤维静量的关系
3.3劈拉强度比
玄武岩纤维泥凝士的弹性模量比与纤维掺量的关系
玄武岩纤维混疑土的劈拉强度(当纤继摻量在0.8-(当纤维摻量在0.8~1.2kg/m3范围时,边长为150mmx
1.2kgym3范围时,边长为150mmx150mx150mm试件的150mmx300mm试件)见图4。由图可以看出,随纤维掺量
劈拉强度)也比不摻玄武岩纤维的混凝土劈拉强度提高的提高,玄武岩纤维混凝土的弹性模量比有不同程度的提
L0%-16%,试验所得的劈拉强度比与纤维掺量的关系如图高,最大增幅为4%~8%,增大幅度较小。可以认为,纤维
3所示。纤维起到了增韧作用。
掺量对混凝土的弹性模量影响较小
3.4弹性模量比
E。
0.8
0.4
00.81.21.4
縿量仏kg·m3
摻g·m-3
图3劈拉强度比与纤维关系
图4弹模比与纤继絷量的关系
4玄武岩纤维对混凝土的配合比影响
续粒级。以下是配比参数表和试验结果表。
与普通混凝土的配比相比,纤维对混凝士的工作性能
影响很大,在外加剂和其它原材料掺量一定的情况下,随着
表3
配合比参数
玄武岩纤维接量和纤继长度的增加,混合料的工作性能会
水泥水砂石增钙灰演水,引气剂玄武岩纤维
不断下降,泥合料的工作性能取决于其内部的屈服应力,当
混凝