玄武巖纖維對(duì)混凝土抗折強(qiáng)度的影響

黃 瓊

(天津城市建設(shè)管理職業(yè)技術(shù)學(xué)院，天津 300134)

玄武巖纖維是將玄武巖礦石破碎后高溫熔融，又經(jīng)噴絲板拉伸成連續(xù)纖維，具有耐高和低溫、強(qiáng)度高、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)[1]。因此，將玄武巖纖維這種材料摻入混凝土中制作成玄武巖纖維混凝土(簡(jiǎn)稱BFRC)，玄武巖纖維混凝土已有各方面的研究。Sim[2]研究了玄武巖纖維混凝土的化學(xué)、物理、力學(xué)性能。Dylmar[3]研究了玄武巖纖維混凝土的韌性。摻入玄武巖纖維后，混凝土抗裂性能得到提升[4-9]，本文作者為了探究混凝土中纖維摻量的不同及纖維長(zhǎng)度的不同對(duì)混凝土早期及28 d抗折強(qiáng)度影響進(jìn)行了以下系列試驗(yàn)。

本文采用100 mm×100 mm×400 mm的棱柱體試件進(jìn)行抗折強(qiáng)度試驗(yàn)。

1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料包括：P.O42.5級(jí)普通水泥;細(xì)度模數(shù)2.68的天然河砂；級(jí)配良好的石灰?guī)r質(zhì)碎石；短切長(zhǎng)度為6 mm及18 mm的玄武巖纖維；普通自來(lái)水。試驗(yàn)配合比如表1所示。

表1 玄武巖纖維混凝土配合比

2 試驗(yàn)方法

采用100 mm×100 mm×400 mm非標(biāo)準(zhǔn)試件進(jìn)行試驗(yàn)，制作試件13組，每組3個(gè)，共計(jì)39個(gè)試件，抗折強(qiáng)度試驗(yàn)依照規(guī)范[10]的試驗(yàn)方法進(jìn)行，試件的安裝方式如圖1所示。

3 試驗(yàn)結(jié)果及分析

3.1 試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)結(jié)果如表2,表3所示。

表2 BFRC 7 d抗折強(qiáng)度 MPa

為結(jié)果更加直觀，將BFRC的7 d，28 d抗折強(qiáng)度與基準(zhǔn)組進(jìn)行對(duì)比，比值如圖2，圖3所示。

表3 BFRC 28 d抗折強(qiáng)度 MPa

3.2 試驗(yàn)分析

從數(shù)據(jù)的宏觀走向可以發(fā)現(xiàn)，隨著玄武巖纖維摻量的增加，混凝土的7 d，28 d強(qiáng)度逐步增強(qiáng)，其中，在纖維長(zhǎng)度18 mm、體積摻量為0.8%時(shí)的混凝土7 d抗折強(qiáng)度增大了29.0%，28 d抗折強(qiáng)度增大了17.5%，纖維長(zhǎng)度6 mm、體積摻量為0.8%時(shí)的混凝土7 d抗折強(qiáng)度增大了41.9%，28 d抗折強(qiáng)度增大了26.8%。究其原因，玄武巖纖維與混凝土拌和后，開始分散成無(wú)數(shù)細(xì)小纖維，使自身的比表面積更大，因此，攪拌均勻的玄武巖纖維可以成網(wǎng)狀分布，經(jīng)過(guò)破壞截面對(duì)比發(fā)現(xiàn)，摻加了玄武巖纖維的試件在破壞時(shí)更加完整，截面之間有數(shù)不清的細(xì)絲，而基準(zhǔn)組混凝土破壞時(shí)脆性狀態(tài)明顯。而且，因玄武巖纖維的彈性模量遠(yuǎn)大于混凝土，當(dāng)混凝土受力開裂后，其中分布的細(xì)小的纖維絲就起到了作用，協(xié)助混凝土受力，因此增加混凝土構(gòu)件的延性，從而增大了混凝土的抗折性能。

另外，通過(guò)縱向?qū)Ρ壤w維長(zhǎng)度為6 mm和18 mm的試驗(yàn)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，6 mm長(zhǎng)的纖維在混凝土抗折性能的提升上要大于18 mm長(zhǎng)的纖維，這是因?yàn)槎汤w維的邊壁效應(yīng)[11]減弱，纖維與水泥漿體

之間的粘結(jié)更加均勻，且在相同體積摻量的情況下，短纖維的根數(shù)遠(yuǎn)超過(guò)長(zhǎng)纖維，所以增效果和延性效果更加明顯。

此外，仔細(xì)研究試驗(yàn)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，摻加了玄武巖纖維的混凝土，早期抗折強(qiáng)度增大效果明顯，體積摻量0.6%、纖維長(zhǎng)度6 mm的玄武巖纖維混凝土7 d抗折強(qiáng)度相較于基準(zhǔn)組增加了41.9%。

4 結(jié)語(yǔ)

1)BF摻入混凝土后，可有效增加混凝土7 d,28 d抗折性能，在試驗(yàn)配比范圍之內(nèi)，隨著摻量的增加，抗折強(qiáng)度隨之增加，且BF較為經(jīng)濟(jì)，可投入工程使用，本次試驗(yàn)為廣泛應(yīng)用到工程中提供了試驗(yàn)基礎(chǔ)。

2)纖維長(zhǎng)度不同，對(duì)混凝土抗折強(qiáng)度影響也不同，在本次試驗(yàn)中，纖維長(zhǎng)度為6 mm相對(duì)于纖維長(zhǎng)度為18 mm的BF，對(duì)混凝土7 d,28 d抗折性能增加效果更加明顯。

3)摻加BF會(huì)顯著改善混凝土早期(7 d)抗折強(qiáng)度，體積摻量0.6%、纖維長(zhǎng)度6 mm的玄武巖纖維混凝土7 d抗折強(qiáng)度相較于基準(zhǔn)組增加了41.9%，這一發(fā)現(xiàn)可解決工程中早期強(qiáng)度不足的問(wèn)題，為其提供了試驗(yàn)基礎(chǔ)。