玄武岩纤维混凝土性能试验研究

摘要：玄武岩纤维增强混凝土可以在房屋、桥梁、高速公路、高速铁路、城市高架道路、飞机跑道、海港码头、地铁隧道等等建筑领域起到加固补强、防渗抗裂、延长使用寿命等作用。通过对玄武岩纤维与其他纤维性能指标对比，对参入不同纤维的混凝土的性能进行了对比试验研究，并取得了良好的效果。对混凝土的抗冲击、抗冻性、抗渗透性、抗干缩性能都有较明显的提高，具有很好的应用前景。

关键词：玄武岩；连续纤维；水泥混凝土；性能.

Abstract：Continuous Basalt fiber reinforced concrete can be used in architecture field of housing, bridges, highways, high-speed rail , urban elevated road, airstrip, port terminals, subway tunnels etc and have functions of reinforcement, impermeable crack and prolong service life. Compared the performance of basalt fiber with other fibers,with experimental research compared the performance of concrete parameters into different fibers, and achieved good results. And have significantly improved the concrete impact resistance, frost resistance, impermeability, anti-shrinkage performance, with good prospect of application .

Keywords: basalt; continuous fiber ; cement concrete; performance.

1 引言

纤维混凝土是国际上近年来发展很快的新型水泥混凝土复合材料，以其优良的抗拉抗弯强度、阻裂限缩能力、耐冲击及优良的抗渗、抗冻性能而成功地应用于军事、水利、建筑、机场、公路等领域，目前他已成为研究较多、应用较广的水泥基复合材料之一。

连续玄武岩纤维（ContinuousBasaltFibre 简称CBF或BF）是一种无机纤维材料。它用纯天然火山喷出岩为原料，经1450—1500℃的高温熔融后快速拉制而成的连续纤维，其外观为金褐色。玄武岩纤维具有耐高温、耐烧蚀、耐酸碱性能好、耐化学性能好和热稳定性优越等优点。作为基础工业的增强复合材料有很好的发展前景，特别是玄武岩纤维在建筑工程中，与碳纤维有同样的优势。

因此有必要针对玄武岩纤维掺入后对混凝土性能的影响进行系统的研究，；并对比聚丙烯腈纤维、聚丙烯纤维掺入混凝土后性能的改善测试的情况进行对比分析，得出玄武岩纤维对混凝土影响的优劣。

2 连续玄武岩纤维简单介绍

连续玄武岩纤维除了具有高科技纤维高比强度、高比模量的特点外，CBF还具有耐温性佳（—269～700℃）、抗氧化、抗辐射、绝热隔音、过滤性好、抗压缩强度和剪切强度高、适应于各种环境下使用等优异性能，且价格比好，是一种纯天然非金属材料，也是一种可以满足国民经济基础产业发展需求的新的基础材料和高技术纤维。由于它具有原材料的天然性、性能的综合性、成本的廉价性和工艺的简洁性、技术的高难性、以及应用的广泛性等特征。因此，CBF及其复合材料可以较好的满足建筑、国防建设、交通运输、石油化工、环保、电子、航空航天等领域结构材料的需求，对国防建设、重大工程和产业结构升级具有重要的推动作用。

玄武岩纤维具有一系列优越的性能。

（1）原材料的天然性。由于生产CBF的原料取决于天然的火山喷出岩，除了它与生俱来就具有很高的化学稳定性和热稳定外，其中并没有与人类健康有害的成分。

（2）性能的综合性。玄武岩纤维是名副其实的“多能”纤维。譬如既耐酸又耐碱、既耐低温又耐高温，既绝热电绝缘又隔音，拉伸强度超过大丝束碳纤维，断裂延伸率比小丝束的碳纤维还要好；CBF表面极性，与树脂复合时界面结合的浸润性极好，而且CBF具有三维的分子维数与分子维数—维的线性聚合物纤维相比具有较高的抗压缩强度、剪切强度和在耐恶劣环境中使用的适应性、抗老化性等优异的综合性能。

（3）成本的低廉性。水泥混凝土用的玄武岩纤维价格并不高，是聚丙烯纤维、聚丙烯腈纤维非常有竞争力的替代品。

（4）天然的相容性。玄武岩纤维是典型的硅酸盐纤维，用它与水泥混凝土和砂浆混合时很容易分散，新拌玄武岩纤维混凝土的体积稳定、和易性好、耐久性好，具有优越的耐高温性、防渗抗裂性和抗冲击性。

表1：连续玄武岩与其它纤维的指标对比

3 试验部分

3.1 原材料：

水泥：浙江水泥有限公司生产；

粗集料：花岗石碎石，粒径为5～25mm；

细集料：长江砂，细度模数为2.6；

水：普通自来水；

外加剂：高效减水剂；

粉煤灰：I级粉煤灰。

短切玄武岩纤维：2#配合比玄武岩纤维规格直径为17mm，长度12mm，掺量：1kg/ m3；3#配合比玄武岩纤维规格直径为15μm，长度18mm，掺量：3kg/ m3；聚丙烯纤维，纤维规格直径为31μm，长度19mm，三叶异型截面，纤维密度0.91(kg/m3)，掺量：0.9kg/ m3；聚丙烯腈纤维，纤维规格直径为13μm，长度6mm，纤维密度1.18(kg/ m3)，掺量：1kg/ m3。

3.2试验配合比

4、试验结果分析

4.1 不同纤维、不同纤维掺量与不掺纤维的混凝土坍落度试验结果见表4。

4.2不同纤维、不同纤维掺量与不掺纤维的混凝土抗压强度比、抗折强度比、劈裂抗拉强度比、抗冻性能、抗渗性能提高系数、收缩性能、抗冲击性能及水泥砂浆抗干缩开裂性能的影响的实验结果见表5。

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5、结论与展望

从测试数据和试验情况来看：

（1）从实验的情况来看，玄武岩纤维完全可以代替聚丙烯纤维，在如今讲究绿色、环保、节约资源的今天，玄武岩纤维混凝土在建筑工程领域推广应用的意义重大；

（2）由于玄武岩纤维混凝土所具有的优良的抗裂、抗冻及抗渗性能，有利于混凝土耐久性的提高和延长混凝土工程的使用寿命。尽管使用纤维后会使单方混凝土的成本有所增加，但考虑到掺入纤维后的混凝土使用性能的改善，使用寿命延长，综合成本下降；

（3）高强高性能混凝土在工程中越来越广泛的使用，但普通高强混凝土脆性易裂的问题更严重，纤维的掺入可有效阻碍早期塑性开裂和自收缩开裂，有效改善了高强混凝土的性能，具有广阔的应用前景；

（4）采用玄武岩纤维配置混凝土，在混凝土搅拌、浇筑成型时，对混凝土无不良影响，且能改善混凝土的粘聚性和稳定性；

（5）在混凝土中掺入玄武岩纤维，提高了混凝土的抗冲击性能，降低其脆性，可以用于道路路面及桥面层工程中，能改善混凝土的力学性能；

（6）在混凝土中掺入玄武岩纤维，可以改善混凝土的抗渗性能、抗冻融循环能力和抗收缩能力。无机的玄武岩纤维与有机的聚丙烯纤维、聚丙烯腈纤维相比，抗老化的性能无疑更佳，因此，玄武岩纤维混凝土是一种有代表性的高性能混凝土，其耐久性能和长期性能的改善，可以拓宽用之于港口深水码头、跨海大桥以及严寒地区等领域。

参与文献

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