玄武巖纖維對再生砂漿強度增長速率的探究

李小偉 范光糠 張曉云 裴長春

(延邊大學，吉林 延吉 133002)

混凝土以高強、耐久、價格低廉的特點成為建筑材料的主導，但混凝土依然存在易開裂、受環境影響大等缺陷，尤其是再生混凝土，還存在強度偏低的問題。目前國內普遍通過摻加纖維的方式改善這些問題。根據李為民、徐金余等人采用分離式普金森壓桿試驗裝置研究玄武巖混凝土沖擊性能，證明了短切玄武巖纖維對混凝土具有良好的增強、增韌效果[1]。張蘭芳等人對玄武巖纖維混凝土力學性能的試驗中，通過SEM分析表明，適量的玄武巖纖維在混凝土中能形成致密的、亂向分布的網狀支撐結構體系，纖維能夠與基體有良好的結合形態，很好的阻擋微裂紋的產生及擴展，提高玄武巖纖維的抗裂性延長混凝土壽命[2]。已有眾多試驗表明玄武巖纖維的摻入可以有效的提高混凝土的抗裂性能。但是纖維的摻入對混凝土早期強度增長速率的影響仍然是不明確的，本試驗通過向再生砂漿內添加玄武巖并改變纖維長度和摻率，探究纖維對再生砂漿的抗裂性能及早期強度增長的影響，為后人研究提供參考。

1 試驗概況與方案

1.1 試驗材料

1)玄武巖纖維;2)水泥：吉林省延邊州廟嶺牌P.O42.5型號普通硅酸鹽水泥;3)粉煤灰：延吉市熱電廠Ⅱ級粉煤灰，密度為：2 200 kg/m3;4)砂：天然砂，細度模數為2.18，密度為：2 650 kg/m3，含水率為2%；再生砂，細度模數為2.99，密度為：1 450 kg/m3，吸水率為5%;5)減水劑：采用延吉市方勝建材有限公司的液態聚羧酸高效減水劑，各項技術指標均符合GB 50119—2013混凝土外加劑應用技術規范規定，減水率為20%。

1.2 試驗方案設計

本試驗砂漿水膠比采用0.35，膠砂比為1∶3，并以30%(膠凝體中所占質量比)粉煤灰代替水泥，以50%(細骨料總質量中所占百分比)再生細骨料代替天然砂，配制基準組再生砂漿(簡稱Plain)。同時對Plain組改變玄武巖纖維長度6 mm,12 mm,18 mm 三個水平，改變玄武巖纖維摻率0.05%,0.15%,0.25% 三個水平，共計劃10組試驗。并在硬化狀態下測試3 d,7 d,28 d抗壓強度和抗折強度進行分析。本試驗具體砂漿配合比見表1。

1.3 試驗方法

砂漿試驗按JGJ 70—2009建筑砂漿基本性能試驗方法進行并測砂漿塑性狀態下的稠度和分層度，裝模養護24 h后脫模。并按GB/T 17671—1999水泥膠砂強度檢測方法(IOS法)規定進行7 d,28 d抗壓、抗折試驗。

表1 砂漿配合比 kg/m3

2 結果分析

2.1 抗裂性能(壓折比)

本試驗通過折壓比指標來體現砂漿試塊的抗裂性能。圖1～圖3是3 d,7 d,28 d的折壓比關系圖，通過柱狀圖可知，3 d,7 d齡期折壓比并沒有明顯的規律，原因是早期再生砂漿內部尚有很多成分未進行水化反應，纖維與膠凝體為充分凝結，未發揮連接作用。28 d時，在相同摻率下壓折比隨纖維長度的增加而增加，說明纖維長度的增加不利于提高再生砂漿的抗裂性能；在相同長度下，壓折比隨纖維摻量的增加而減小，即纖維摻量的增加有利于再生砂漿的抗裂性能。并且28 d各試驗組的壓折比均小于基準組，說明纖維的加入有利于提高再生砂漿的抗裂性。

2.2 最佳摻量下纖維長度對砂漿抗壓、抗折影響隨齡期的變化

抗壓強度最佳長度和最佳摻率分別為12 mm和0.15%，抗折強度最佳長度和最佳摻率分別為6 mm和0.25%。通過試驗數據繪制出圖4，圖5。圖4采取L6F15,L12F15,L18F15分析玄武巖纖維最佳摻量下長度改變時，抗壓強度隨齡期的增長速度變化，圖中斜率表示強度增長速率，可直觀看出在纖維長度為最佳時，纖維長度為12 mm(L12F15)的試驗組抗壓強度增長最快。同時得出抗壓強度3 d～7 d增長速率大于7 d～28 d增長速率。圖5采取L6F25,L12F25,L18F25分析玄武巖纖維最佳摻量下長度改變時，抗折強度隨齡期的增長速度變化，從圖中可以看出，3 d～7 d時纖維長度為12 mm( L12F25)的試驗組抗折強度增長最快；7 d～28 d時，纖維長度為6 mm(L6F25)的試驗組抗折強度增長最快。同時得出3 d～7 d抗折強度的增長速率小于7 d～28 d增長速率。

2.3 最佳長度下纖維摻量隨齡期對砂漿抗壓、抗折強度影響關系

通過試驗數據繪制出圖6，圖7。圖6采取L12F5，L12F15，L12F25分析玄武巖纖維最佳長度下摻率改變時，抗壓強度隨齡期的增長速度變化，從圖中可直觀看出纖維長度最佳時，纖維摻率為0.15%(L12F15)的試驗組抗壓強度增長最快。同時得出3 d～7 d抗壓強度的增長速率大于7 d～28 d增長速率。圖7采取L18F5，L18F15，L18F25分析玄武巖纖維最佳長度下摻率改變時，抗折強度隨齡期的增長速度變化，圖中可清晰得出3 d～7 d時，摻率大的(L18F25)抗折強度增長較快，7 d～28 d，摻率小的(L18F5)抗折強度增長較快。同時得出3 d～7 d抗折強度的增長速率小于7 d～28 d增長速率。

3 結語

1)玄武巖纖維的摻入有利于提高再生砂漿早期的抗裂性。纖維摻率在0%～0.25%范圍內，摻率的增加有利于提高試塊的抗裂性能。纖維長度在6 mm～18 mm范圍內，長度越短越有利于提高再生砂漿的抗裂性能。2)玄武巖再生砂漿試塊3 d～7 d抗壓強度增長速率大于7 d～28 d增長速率；在28 d齡期以內纖維長度為12 mm、摻率為0.15%的試驗組抗壓強度增長最快。3)玄武巖再生砂漿試塊3 d～7 d抗折強度增長速率小于7 d～28 d增長速率；在28 d齡期以內，3 d～7 d時纖維長度適中(12 mm)，摻率大的抗折強度增長較快；7 d～28 d時纖維長度短的，摻率小的抗折強度增長較快。