不同組合玄武巖纖維再生砂漿強度試驗研究

李小偉 范光糠 張曉云 裴長春

(延邊大學，吉林 延吉 133002)

0 引言

隨著建筑業的飛速發展，大量的舊建筑拆除重建，產生大量的建筑垃圾，其中廢棄混凝土約占49%。為了節約能源，提高廢棄物的再利用率，人們把廢棄混凝土加工為再生骨料用于混凝土拌制。但經試驗研究發現：拌制出的再生混凝土存在強度低、韌性差、易開裂等缺點。為了提高再生混凝土性能，國內外學者在再生混凝土中摻入纖維，通過纖維與膠凝體之間的粘阻力和拉拔力來提高再生混凝土的力學性能[1-3]。有研究資料表明，玄武巖纖維由天然玄武巖礦石經過高溫熔融后快速拉絲制備而成，具有穩定的力學性能，應用到混凝土中能夠有效提高混凝土的耐磨性、韌性等多種性能[4,5]。

因此，本文為了提高再生砂漿的基本性能、降低環境污染，通過改變玄武巖纖維不同長度、不同摻率，分析其對再生砂漿的流動性、抗壓強度、抗折強度等性能的影響，為再生骨料的擴大利用提供技術參考。

1 試驗方案設計

1.1 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。并在塑性狀態下測試砂漿稠度，硬化狀態下測試3 d,7 d,28 d抗壓強度和抗折強度。本試驗具體砂漿配合比見表1。

1.2 試驗材料

本試驗使用的水泥為吉林省延邊州廟嶺牌P.O42.5型號普通硅酸鹽水泥；粉煤灰為延吉市某熱電廠Ⅱ級粉煤灰，密度為2 200 kg/m3。試驗采用的細骨料中，天然砂的細度模數為2.18，密度為2 650 kg/m3，含水率為2%；再生砂的細度模數為2.99，密度為1 450 kg/m3，吸水率為5%；纖維為海寧市某復合材料公司提供的長、短切玄武巖纖維。本試驗使用的減水劑為延吉市某建材有限公司產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%。

表1 砂漿配合比

1.3 試驗方法

本試驗按照JGJ 70—2009建筑砂漿基本性能試驗方法進行砂漿的稠度試驗，同時試塊裝模，在養護箱中養護24 h后脫模，然后進行標準養護。并在規定齡期按照GB/T 17671—1999水泥膠砂強度檢測方法(IOS法)進行抗壓強度試驗及抗折強度試驗。

2 試驗結果與分析

2.1 稠度

圖1為玄武巖纖維不同長度及摻率變化下再生砂漿稠度。由圖1可知，Plain組砂漿稠度為72 mm,具有相對較好的流動性。

這是由于膠凝體中的粉煤灰顆粒較細，以小球狀態存于填充水泥空隙，起滾阻效應，增加砂漿的流動性。隨著玄武巖纖維長度和摻率的改變各試驗組砂漿稠度有不同程度的降低，而且稠度值均小于Plain組的稠度。原因是隨著纖維長度和摻量的增加，提高砂漿整體粘結力，降低其流動性。

2.2 抗壓強度

圖2為玄武巖纖維不同長度及摻率變化下3 d,7 d,28 d齡期的再生砂漿抗壓強度。從圖2中可看出，在所有齡期中摻入玄武巖纖維的試驗組抗壓強度均高于Plain組。隨著玄武巖纖維長度的變化，再生砂漿的抗壓強度先增加后減小，其中當纖維長度12 mm時抗壓強度達到最高值。這是由于玄武巖纖維長度過短或過長時，纖維不能在砂漿中起有效橋接作用，對砂漿裂縫的產生和抑制作用受到限制，經試驗得出玄武巖纖維長度12 mm左右時可有效提高再生砂漿抗壓強度。隨著玄武巖纖維摻率的變化，再生砂漿抗壓強度不同程度的變化，其中當纖維摻率0.15%時砂漿抗壓強度達到最高值。原因是玄武巖纖維在砂漿中離散分布，當其摻量過少纖維不能有效地提高砂漿的強度，當纖維摻量過多會導致纖維成團，降低砂漿強度。經分析可知，在L12F15組得到最高抗壓強度值，在齡期3 d,7 d,28 d相對Plain組而言分別提高了11.2%,11.64%和12.27%。

2.3 抗折強度

圖3為玄武巖纖維不同長度及摻率變化下3 d,7 d,28 d齡期的再生砂漿抗折強度。從圖3中可看出，在所有齡期中摻入玄武巖纖維試驗組的抗折強度均高于Plain組。當纖維摻率相同時，隨著纖維長度的增加砂漿抗折強度呈現下降趨勢，其中纖維長度為6 mm時砂漿抗折強度達到最高值。在纖維長度相同時，隨著纖維摻率的增加抗折強度呈現增加趨勢，其中纖維摻率為0.3%時砂漿抗折強度達到最高值。本試驗中L6F30組抗折強度提高效果最為明顯，相對Plain組而言在齡期3 d,7 d,28 d分別提高15%,32.4%和23.2%。這是由于短纖維可以均勻地分散在砂漿中，有效起橋接作用；同時，隨著纖維摻量的增加，纖維有效提高砂漿的抗拉強度，良好地傳遞和分散砂漿受力時的能量，進而提高了砂漿抗折強度。

3 結語

本文通過改變玄武巖纖維長度和摻率，分析了其對再生砂漿基本性能的影響，其試驗結果如下。

1)隨著玄武巖纖維長度和摻率的增加再生砂漿稠度有降低趨勢，且稠度值均小于Plain組。2)玄武巖纖維的加入可以有效的提高砂漿的抗壓強度，其中L12F15組的抗壓強度提高幅度最大。3)玄武巖纖維的加入可以有效的提高砂漿的抗折強度，在本試驗范圍內玄武巖纖維摻量越多，其抗折強度提高幅度越大，并且6 mm短切纖維對再生砂漿抗折強度的提高效果最顯著。