玄武巖纖維混凝土高溫性能研究綜述

摘 要：隨著玄武巖纖維混凝土（BF混凝土）在建筑中的應用日益廣泛以及對建筑防火安全重視度的提高，對BF混凝土的防火安全研究日益重要。文章在綜合各研究人員研究結果的基礎上，通過對BF混凝土高溫性能表現的分析，總結出高溫下BF混凝土性能變化規律，為其防火安全提供了依據，有利于BF混凝土的使用推廣。

關鍵詞：玄武巖纖維；纖維混凝土；力學性能；高溫

引言

玄武巖纖維具有耐高溫、抗拉性好、抗壓縮性能好、隔熱性強、生產能耗小等一系列優點[1]，在國家的支持下，越來越廣泛的應用在建筑中。我國是玄武巖纖維生產大國，國內眾多研究人員進行了BF混凝土的理論和試驗研究，取得了很多研究成果。

混凝土性能會受到環境的影響，火災產生的高溫環境對混凝土的力學性能和耐久性影響顯著，嚴重威脅建筑使用安全。因此本文在對眾多研究人員研究結果進行匯總的基礎上，重點分析了BF混凝土受高溫之后的性能表現，以期總結出高溫下BF混凝土性能變化規律，推動BF混凝土在建筑中的廣泛使用。

1 機理分析

1.1 高溫破壞機理

從混凝土內部化學結構來看，在高溫下，水泥水化產物失水，膠凝材料的整體結構遭到破壞，從而造成骨料之間的相互分離。從混凝土結構的內部受力來看，混凝土在高溫狀態內部產生溫度梯度，溫度梯度在混凝土結構內部形成拉應力，從而使混凝土結構受力破壞。當混凝土強度較高時，其韌性較低，高溫狀態混凝土內部水汽化逃逸產生壓力，造成混凝土的機械破壞。

1.2 纖維增強機理

內部摻雜的纖維在混凝土受力時能夠在一定程度上傳遞和協調混凝土結構內力，使其內力分布更均勻，從而延緩了脆弱部位的出現，使混凝土的力學強度得以增強。混凝土內摻雜纖維，在一定程度上起到鋼筋的作用，增強混凝土的整體性，而且由于摻雜纖維的比表面積更大，混凝土整體性更強，使得纖維混凝土的韌性、抗疲勞特性、抗沖擊性能表現優秀。

2 混凝土高溫力學性能

針對建筑混凝土性能研究重點，從抗壓強度、燒失率、抗壓變形性能、沖擊韌性四個方面總結了BF混凝土受高溫后的力學性能。

2.1 抗壓強度

BF混凝土的高溫后抗壓強度與溫度所承受溫度有關，在其他條件相同的情況下，當混凝土強度等級小于C60時，BF混凝土抗壓強度隨溫度升高先略有升高，而后顯著下降，當強度大于C60時，BF混凝土抗壓強度隨溫度升高而降低，近似呈線性關系[2]。BF混凝土高溫后抗壓強度還受玄武巖纖維摻雜量影響，在其他條件相同的情況下，隨玄武巖纖維摻雜量增大，混凝土抗壓強度先升高后降低，在溫度高于600攝氏度后，這一趨勢不明顯[3]，不同摻雜量的BF混凝土抗壓強度接近。

2.2 燒失率

在其他條件相同的情況下，BF混凝土燒失率隨受熱溫度的升高而增大。BF混凝土的燒失率還與BF摻雜量有關，玄武巖纖維的摻雜會提高混凝土出現孔隙的概率，在其他條件相同的情況下，BF混凝土的燒失率隨玄武巖纖維摻量的升高而增大，這一表現在200℃的實驗中表現尤為明顯[4]。

2.3 抗壓變形性能

BF混凝土高溫后抗壓變形性能由其應力-應變曲線進行分析。BF混凝土的極限應力、極限應變與溫度有關，在其他條件相同的情況下，BF混凝的極限應力和極限應變都隨溫度的升高而降低，降低幅度明顯。玄武巖纖維的摻雜起到增強混凝土抗壓變形性能的作用，然而玄武巖纖維摻雜比例與BF混凝土抗壓變形性能之間無明顯規律性，在其他條件相同的情況下，BF混凝土抗壓變形能力隨玄武巖纖維摻量的增加而上下波動[2]。

2.4 沖擊韌性

玄武巖纖維在混凝土中的摻雜形成了一個均勻亂向分布體系[5]，纖維的存在，溝通連接了混凝土各部分，在受到沖擊時，將沖擊力向沖擊部位周圍快速傳遞，另外，玄武巖纖維傳遞沖力的過程中還會產生能量損耗，從而降低了BF混凝土直接在沖擊部位破壞的概率。隨溫度升高，在其他條件相同的情況下，BF混凝土的沖擊韌性降低；隨玄武巖纖維摻量增加，僅在玄武巖纖維摻量不同的情況下，BF混凝土的沖擊韌性得以增強[6]。

3 結束語

本文對BF混凝土高溫下性能表現進行了總結，找到了高溫下BF混凝土抗壓強度、燒失率、抗壓變形性能和沖擊韌性方面的變化規律。這些規律為BF混凝土建筑防火設計提供了規范，有利于確保建筑防火安全，促進BF混凝土的使用推廣。

參考文獻

[1]李娟.玄武巖纖維：趕上世界“頭班車”[N].中國紡織報，2012-02-14（007）.

[2]樸戰東.高溫后玄武巖纖維混凝土力學性能試驗研究[D].鄭州：鄭州大學，2016.

[3]任韋波，許金余，白二雷，等.高溫后玄武巖纖維增強混凝土的動態力學特性[J].爆炸與沖擊，2015（1）：36-42.

[4]陳煒，何耀，林可心，等.高溫后玄武巖纖維高強混凝土的力學特性[J].硅酸鹽通報，2014（5）：1246-1250.

[5]任韋波，許金余，張宗剛，等.高溫后玄武巖纖維增強混凝土的沖擊變形特性[J].建筑材料學報，2014（5）：768-773.

[6]任韋波，許金余，劉遠飛，等.高溫后玄武巖纖維混凝土沖擊破碎分形特征[J].振動與沖擊，2014（10）：167-171+188.

作者簡介：董學超（1996-），男，漢族，河北省淶水縣人，本科，在讀學生。