玄武巖纖維對混凝土抗折強度的影響

黃 瓊

(天津城市建設管理職業(yè)技術學院，天津 300134)

玄武巖纖維是將玄武巖礦石破碎后高溫熔融，又經噴絲板拉伸成連續(xù)纖維，具有耐高和低溫、強度高、耐腐蝕等優(yōu)點[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、物理、力學性能。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度的不同對混凝土早期及28 d抗折強度影響進行了以下系列試驗。

本文采用100 mm×100 mm×400 mm的棱柱體試件進行抗折強度試驗。

1 試驗材料

試驗材料包括：P.O42.5級普通水泥;細度模數(shù)2.68的天然河砂；級配良好的石灰?guī)r質碎石；短切長度為6 mm及18 mm的玄武巖纖維；普通自來水。試驗配合比如表1所示。

表1 玄武巖纖維混凝土配合比

2 試驗方法

采用100 mm×100 mm×400 mm非標準試件進行試驗，制作試件13組，每組3個，共計39個試件，抗折強度試驗依照規(guī)范[10]的試驗方法進行，試件的安裝方式如圖1所示。

3 試驗結果及分析

3.1 試驗結果

試驗結果如表2,表3所示。

表2 BFRC 7 d抗折強度 MPa

為結果更加直觀，將BFRC的7 d，28 d抗折強度與基準組進行對比，比值如圖2，圖3所示。

表3 BFRC 28 d抗折強度 MPa

3.2 試驗分析

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強度逐步增強，其中，在纖維長度18 mm、體積摻量為0.8%時的混凝土7 d抗折強度增大了29.0%，28 d抗折強度增大了17.5%，纖維長度6 mm、體積摻量為0.8%時的混凝土7 d抗折強度增大了41.9%，28 d抗折強度增大了26.8%。究其原因，玄武巖纖維與混凝土拌和后，開始分散成無數(shù)細小纖維，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狀分布，經過破壞截面對比發(fā)現(xiàn)，摻加了玄武巖纖維的試件在破壞時更加完整，截面之間有數(shù)不清的細絲，而基準組混凝土破壞時脆性狀態(tài)明顯。而且，因玄武巖纖維的彈性模量遠大于混凝土，當混凝土受力開裂后，其中分布的細小的纖維絲就起到了作用，協(xié)助混凝土受力，因此增加混凝土構件的延性，從而增大了混凝土的抗折性能。

另外，通過縱向對比纖維長度為6 mm和18 mm的試驗數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，6 mm長的纖維在混凝土抗折性能的提升上要大于18 mm長的纖維，這是因為短纖維的邊壁效應[11]減弱，纖維與水泥漿體

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

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

4 結語

1)BF摻入混凝土后，可有效增加混凝土7 d,28 d抗折性能，在試驗配比范圍之內，隨著摻量的增加，抗折強度隨之增加，且BF較為經濟，可投入工程使用，本次試驗為廣泛應用到工程中提供了試驗基礎。

2)纖維長度不同，對混凝土抗折強度影響也不同，在本次試驗中，纖維長度為6 mm相對于纖維長度為18 mm的BF，對混凝土7 d,28 d抗折性能增加效果更加明顯。

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