玄武巖纖維混凝土早期抗裂試驗研究

2017-08-27 03:31:27梁建軍

商品混凝土 2017年8期

關鍵詞：混凝土

梁建軍

（山西鋼建鼎元混凝土制品有限公司，山西太原 030041）

玄武巖纖維混凝土早期抗裂試驗研究

梁建軍

（山西鋼建鼎元混凝土制品有限公司，山西太原 030041）

本文將素混凝土與玄武巖纖維混凝土，以及普通鋼筋混凝土與玄武巖纖維鋼筋混凝土的早期抗裂性能進行對比，結果表明在混凝土中摻入玄武巖纖維可以提高混凝土的韌性，抑制混凝土的收縮，減少裂縫的產生，提高混凝土的耐久性。

玄武巖纖維混凝土；早期抗裂性；耐久性

0 引言

最近幾年來，隨著太原市快速路的建設以及河道改造治理工程的發展，對纖維增強混凝土的需求越來越多，筆者所在公司對此領域已經開展了大量的研究與部分應用，而“綠色混凝土”也代表了混凝土的最新發展趨勢，玄武巖纖維（以下簡稱纖維）作為一種新型無機纖維材料，因其具有良好的力學性能、化學穩定性和熱穩定性，在混凝土中作為增韌材料，能夠起到抑制混凝土的收縮，提高混凝土耐久性的作用。

1 試驗目的

本次共進行兩組試驗，分別對比素混凝土與纖維混凝土以及普通鋼筋混凝土與纖維鋼筋混凝土的早期抗裂性能，研究在實際生產條件下，纖維混凝土的早期抗裂性能，以更好地為玄武巖纖維混凝土制品的實際生產、施工做準備。

2 試驗原材料

2.1 機制砂

砂篩分析試驗結果見表 1，符合Ⅱ區砂的規定，砂的細度模數為 2.9，屬于中砂。

表 1 機制砂級配試驗結果

2.2 碎石

所采用的碎石為連續級配 5～25mm，其篩分分析結果見表 2。

表 2 碎石級配試驗結果

2.3 水泥

采用山西雙良鼎新水泥廠生產的普通硅酸鹽 42.5級的水泥，3 天抗壓強度 24.3MPa，28 天抗壓強度52.4MPa。

2.4 粉煤灰

太原大唐第二熱電廠生產的 Ⅱ級灰，燒失量為4.3%，需水量比為 98%。

2.5 礦渣粉

礦渣粉為山西太鋼不銹鋼股份有限公司生產的，S95 級，28d 活性指數 101.2%。

2.6 減水劑

減水劑為山西晉運豐建材有限公司生產的 JYF 聚羧酸高性能減水劑，為提高試驗效率不添加緩凝成分。JYF 型減水劑固體含量 23.5%，減水率 32%。

2.7 玄武巖纖維

采用山西晉投玄武巖開發有限公司生產的短切玄武巖纖維，200 絲 18mm（單絲直徑 15μm），外觀如圖 1所示。纖維規格見表 3。

圖 1 玄武巖纖維外觀

表 3 試驗用纖維規格

3 混凝土配合比設計

配合比設計強度等級為 C40，坍落度設計值為(180±20)mm。由于纖維摻量較小，對坍落度影響不大，故纖維混凝土減水劑摻量與素混凝土保持一致，不另做調整。素混凝土與玄武巖纖維混凝土的配合比材料用量見表 4。

表 4 混凝土基本材料用量 kg/m3

4 混凝土試件的制作過程

試件制作符合 GB/T 50080—2016《普通混凝土拌合物性能試驗方法標準》中的有關規定，混凝土試配時采用 60L 強制式攪拌機攪拌，為了避免在攪拌過程中纖維產生“抱團”的現象，先將纖維、細骨料干拌 30s，再放入水泥、粗骨料、水、外加劑等其他材料，當全部投完畢后，再攪拌 120s。

5 混凝土工作性能試驗

試件各組編號及坍落度情況見表 5，坍落度試驗結果如圖 2、圖 3。

表 5 素混凝土及纖維混凝土試件編號及坍落度情況

從表 5 的坍落度結果來看，摻纖維的混凝土坍落度比不摻的略低一點，這是由于纖維的比表面積大，且表面積粗糙，從而增大了拌合物流動時的相對摩擦力，不過總體影響不大。

圖 2 素混凝土坍落度

圖 3 纖維混凝土坍落度

6 混凝土的早期抗裂試驗

根據 CECS 13∶2009《纖維混凝土試驗方法標準》混凝土的早期抗裂試驗規定，本次試驗采用尺寸為600mm×600mm×63mm 的平面薄板型試件。通過廣泛搜集資料、征集試驗方法和經驗，發現將剛成型的試件直接暴露在強光下，試驗效果會更為顯著。因此本次試驗采用在試件成型后，立即用碘鎢燈照射的方法促使混凝土失水開裂。試驗采用北京智聯博裂縫綜合測試儀（ZLB-F800）與鋼尺進行裂縫寬度與長度的測量。

6.1 素混凝土與纖維混凝土對比試驗

本組試驗共需四塊平面薄板試件（兩塊素混凝土試件與兩塊纖維混凝土試件）。試件澆筑、振實、抹平后立即開始暴露試驗，試驗過程中不允許二次收面，每塊試件頂面向上 460mm 處設置 4 個碘鎢燈（每個功率為 500W），試驗過程中時刻關注碘鎢燈的使用情況，一旦損壞立即更換，確保試件表面均勻持續照射 8h，本次試驗可保證混凝土試件的表面最高溫度為60～65℃。試驗過程中應觀測試件初裂時間，試驗結束后應觀測裂縫的數量、長度與寬度，試驗過程見圖 4、圖 5。

圖 4 J0# 與 J12# 光照試驗

圖 5 混凝土初裂狀態

6.2 普通鋼筋混凝土與纖維鋼筋混凝土對比試驗

在實際工程中，混凝土構件大多采用鋼筋混凝土，因此在未配筋混凝土抗裂性能的研究成果基礎上研究纖維對鋼筋混凝土抗裂性能的影響很有必要。因此，本組試驗在平板試件中加入 R235Φ8@100mm 的雙向鋼筋網片，上層鋼筋保護層厚度為 28mm。

本組試驗也需四塊平面薄板試件（兩塊普通鋼筋混凝土試件與兩塊纖維鋼筋混凝土試件），試件成型方法與 6.1 相同。由于鋼筋對裂縫的產生與發展具有限制作用，為了使試件開裂更加明顯，以加強試驗對比效果，因此將碘鎢燈位置向下調整，每塊試件頂面向上380mm 處設置 4 個碘鎢燈（每個功率為 500W），這樣可保證混凝土試件的表面最高溫度為 85～90℃。試驗過程中觀測試件初裂時間，試驗結束后觀測裂縫的數量、長度與寬度。