玄武岩纤维混凝土基本力学性能试验研究.pdf

2 0 1 2 年 第 t期 (总 第 2 6 7 期 ) Nu mb e r 1 i n 2 01 2( To t a l No2 6 7) 混 凝 土 Co n c r e t e 原材料及辅助物料 M ATERI AL AND ADM I NI CL E d o i ： 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 2 0 1 0 2 3 玄武岩纤维混凝土基本力学性能试验研究 彭苗 ，黄浩雄 z ，廖清河 ，王甲春 ， ( 1 厦门理工学 院 土木工程与建筑系 ，福建 厦 门 3 6 1 0 2 4 ；2 福州大学 土木工程学院 ，福建 福州 3 5 0 1 0 8 ) 摘要： 采用短切浸胶玄武岩纤维， 按 0 、 1 、 2 、 3 、 4 、 5 k g m 。 等不同纤维掺量制作玄武岩纤维混凝土试件， 进行了抗压强度、 劈裂强度和 抗折强度试验， 研究了不同掺量与强度之间的关系。 当纤维掺量为 4 k g m 3 , 抗压强度提高率为4 6 3 ； 当纤维掺量为 3 k g m ， 劈裂强度提 高率为 2 7 3 ， 抗折强度提高率为 2 5 0 。 试验结果表明， 掺加玄武岩纤维后混凝土抗压强度、 劈裂强度和抗折强度提高较明显。 关键词： 纤维混凝土；玄武岩纤维； 试验研究；抗压强度； 劈裂强度；抗折强度 中图分类号： T U5 2 8 5 7 1 文献标志码 ： A 文章编 号： 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 2 ) 0 1 0 0 7 4 0 2 Te s t s t udy on ba s i c me ch ani c a l pr ope r t i es o f b as a l t f i ber r e i nf or c ed c on c r e t e P E NGMi a o ， HU ANGHa o x i o n g z , L I AO Qi n g - h e ， WA NGJ i a c h u n ( 1 D e p a r t me n t o f C i v i l E n g i n e e r i n g a n dAr c h i t e c t u r e ， Xi a me nUn i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y ， Xi a me n 3 6 1 0 2 4， C h i n a 2 C o l l e d g e o f Ci v i l E n g i n e e r i n g， F u z h o u U n i v e r s i ty， F u z h o u 3 5 0 1 0 8 ， C h i n a ) Ab s t r ac t ： Th e c h o p p e dd i p p i n gb a s a l t fi b e r wa su s e dt opr o d u c e d c o n c r e t et e s t s pe c i me no ffi b e r c o n t e n t a b o u t 0， 1， 2 ； 3， 4， 5 kg m Th e c o mp r e s s i o nt e s t ， s p l i t t i n gt e s t a n db e n d in g t e s t we r e c a r r i e do u t t o s tud yt h e r e l i o n s h i pb e t we e n c o n t e n t and s tr e n g t h Wh e n the c o n t e n t o f f i b e r i s 4k g m ， the i n c r e a s i n g r a t e o f c o mp r e s s i o n s t r e n g t h i s u p t o 4 6 _3 W h e n t h e c o n t e nt i s 3 k g m3 the i n c r e a s i n g r a t e s o f s p l i t t i n g s t r e n gth a n d b e n d i n g s t r e n g t h a r c 2 7 - 3 a nd 2 5 O r e s pe c t i v e l y K e y wo r d s ： fi b e r r e i n f o r c e d c o n c r e t e ； b a s a l t fi b e r ； t e s t s tud y ； c o mp r e s s i o n s t r e n g t h ； s p l i t t i n g s tr e n gth ； b e n d i n g s tr e n g t h 0 引言 玄武岩是 自然界中分布最广的喷出岩， 目前主要用作一些 低附加值的建筑及道路用的填料石子。 玄武岩纤维( B a s a l t F i b e r ) 由纯天然玄武岩矿石经 1 4 5 0 1 5 0 0高温熔融后， 通过铂铑合 金拉丝漏板制成 ， 其外观为深褐色， 有金属光泽。 玄武岩纤维具 有高抗拉强度、 高弹性模量、 耐腐蚀、 化学稳定性好等优点； 其 极限抗拉强度为4 1 5 0 ,- 4 8 0 0 MP a ， 弹性模量为 9 3 1 1 0 G P a 。 本 文主要研究玄武岩纤维增强混凝土的力学性能， 研究了不同纤 维掺量对混凝土抗压强度 、 抗折强度和劈裂强度的影响， 以检 验玄武岩纤维对混凝土的增强效果。 1 试验设计 本试验设计了 3种形式的试件， 分别为抗压试件、 劈拉试 件和抗折试件。 抗压试件和劈裂试件尺寸为 1 5 0 m mx l 5 0 m mx 1 5 0 m l T l ， 抗折试件尺寸为 1 0 0 mmx 1 0 0 minx 4 0 0 m l q o 。 纤维掺 量分别为 0 、 1 、 2 、 3 、 4、 5 k g m3 ， 相应代码编号为 xO 、 xl 、 x 2、 X 3 、 X 4 、 X 5 。 抗压 、 劈拉、 弯拉各有六组共计 9 O 个试件 ， 如表1 所示。 配制混凝土采用的水泥为国道牌 P 0 4 2 5级水泥， 细骨料 为中砂， 粗骨料为粒径 5 - 2 0 m m连续级配碎石； 玄武岩纤维采 用横店集团玄武岩纤维公司开发的短切浸胶玄武岩纤维， 长度 为 9 mm。 混凝土配合比设计如表 2 所示。 表 1 试件数 目 2 试件制作 混凝土试件制作符合 G B T 5 0 0 8 0 - - 2 0 0 2 ( 普通混凝土拌合 物性能试验方法标准 中的有关规定。 制作混凝土时采用强制 式搅拌机搅拌。 为避免纤维产生结团现象， 进行了工艺试验， 最 后采用二次搅拌法。 先将细骨料和纤维干拌 3 0 S 至混合均匀 ， 再放人粗骨料、 水泥 、 水等其他材料。 当材料全部投入完毕后， 再搅拌 2 8 0 S 。 目测结果表明， 纤维分布较均匀， 未发生结团现 象。 混凝土装入模具后， 放到振动台上振动密实成型。 2 4 h拆模 ， 立即搬入标准养护室养护。 养护室的温度为( 2 0 + 3 ) ， 相对湿 收稿 日期 ：2 0 1 1 - 0 7 - 0 2 基金项 目：福建省教育厅A 类科技计划项目( J A 0 9 2 2 0 ) ； 厦门理工学院科学技术研究项目( Y K J 0 8 0 1 0 R ) 7 4 度为 9 0 以上， 室内温湿度均匀。 3 试验测试 参照 钢纤维混凝土试验方法 进行加载试验。 抗压强度试验 加载速度为 0 5 0 8 MP a s ， 劈裂试验加载速度为 0 0 8 ,- 0 1 0 MP a s ， 抗折强度取 0 0 5 - 0 0 8 MP a s 。 以 3 个试件测值的算计平均值为 测定值， 计算精确至 0 1 MP a 。 3 个测值中的最大值或最小值中 如有 1 个与中间值之差超过中间值的 1 5 ， 则取中间值为测定 值； 如最大值和最小值与中间值之差均超过中间值的 1 5 ， 则该 组试验结果无效。 4 试验结果分析 4 1 抗 压 强度试 验 共进行了6 x 3组试件抗压强度测试， 试验结果如表 3所示。 由该表可见 ， 掺玄武岩纤维后 ， 抗压强度提高较明显。 例如， 3 d 抗压强度在 X 4 组测试结果显示得到了最大值， X5 组强度则出 现了下降； 2 8 d强度在 X4组测试结果显示达到最大值， X5组 结果出现下降。 3 、 7 、 2 8 d 强度均呈现一致性变化。 表 3抗压强度试验结果 3 d 7 d 2 8 d 强度 MP a 提高率 强度 MP a 提高率 强度 MP a提高率 图 1 给出了3 、 7 、 2 8 d抗压强度与玄武岩纤维掺量之间的 关系曲线。 图中曲线显示了强度一致提高的趋势。 3 d 强度曲线 显示， 随着纤维掺量的增加 ， 抗压强度出现先增加再减少的趋 势， 峰值点出现在 4 k g m， 。 7 d强度曲线显示强度随着纤维掺量 的增加出现先增加后降低的结论， 且峰值点出现在 4 k g m3 o 2 8 d 强度提高率曲线同样反映出这一变化趋势。 总体来看， 3 d 抗压 强度最大提高率为 2 7 3 ， 7 d抗压强度最大提高率为 3 5 2 ， 2 8 d 抗压强度最大提高为 4 6 3 。 日 5 4 0 5 ： 纤维 掺量 ( k g m ) 图 1 抗压强度与纤维掺量关系曲线 4 2 劈裂强度和抗折强度试验 劈裂强度和抗折强度试验结果如表4 所示。 由表可以看出， 掺 加玄武岩纤维后混凝土的劈裂强度和抗折强度有一定程度提 高。 当纤维掺量为 2 k g m ， 劈裂强度提高率为 2 4 ， 抗折强度提 表 4 劈裂强度和抗折强度 ； 5 塞 ： ； 纤维 掺量 ( k g m ) 图 2 抗裂、 抗折强度与纤维掺量关系 曲线 高率为 2 7 5 ； 当纤维掺量为 3 k g m3 ， 劈裂强度提高率为 2 7 3 ， 抗折强度提高率为 2 5 。 根据数据规律， 纤维掺量为 2 4 k g m 时 ， 试验结果较接近。 由于过高的掺量将导致经济性不合理 ， 故 本试验未研究掺量超过 5 k g m3 时的强度规律。 5结论 ( 1 ) 进行了短切浸胶玄武岩纤维混凝土抗压强度、 劈裂强度 和抗折强度试验研究。 采用二次搅拌法， 未发现纤维结团现象。 ( 2 ) 抗压强度测试结果显示 ， 掺加玄武岩纤维后抗压强度 提高较明显。 3 d 抗压强度最大提高率为2 7 3 ， 7 d抗压强度最 大提高率为 3 5 2 ， 2 8 d抗压强度最大提高为 4 6 3 。 ( 3 ) 劈裂强度和抗折强度测试结果显示 ， 掺加玄武岩纤维 后混凝土的劈裂强度和抗折强度有较大程度提高。 当纤维掺量 为 3 k g m ， 劈裂强度提高率为 2 7 3 ， 抗折强度提高率为2 5 。 参考 文献 ： 1 S I M J ， P A R K C ， MO O N D Y C h a r a c t e r i s t i c s o f b a s a l t f i b e r a s a s t r e n g t h e n i n g m a t e r i a l f o r c o n c r e t e s t r u c t u r e s J C o mp o s it e s ， 2 0 0 5 ( 3 6 ) ： 5 0 4 - 5 1 2 2 】廉杰， 杨勇新 ， 杨萌， 等 短切玄武岩纤维增强混凝土力学性能的试 验研究 J 1 _工业建筑， 2 0 0 7 ( 6 ) ： 8 - 1 0 ： 【 3 13 李韧， 毕重 ， 王玉， 等短切玄武岩纤维自密实混凝土力学性能的试 验研究 J 混凝土与水泥制品， 2 0 0 8 ( 2 ) ： 4 8 5 0 4 李为民， 许金余 玄武岩纤维对混凝土的增强和增韧效应【 J J 硅酸盐 学报 ， 2 0 0 8 ( 4 ) ： 4 7 6 4 8 1 5 沈刘军， 许金余 ， 李为民， 等 玄武岩纤维增强混凝土静、 动力性能试 验研究l J 1 _混凝土， 2 0 0 8 ( 4 ) ： 6 6 6 9 【 6 吴钊贤， 袁海庆， 卢哲安， 等 玄武岩纤维混凝土力学性能试验研究【 J J 混凝土 ， 2 0 0 9 ( 9 ) ： 6 7 6 8 作者简介 联 系地址 联 系电话 彭苗( 1 9 7 6 一 ) ， 男， 讲师， 博士， 从事桥梁工程结构研究。 厦门集美理工路 6 0 0 号 厦门理工学院土木工程与建筑系 ( 3 6 1 0 2 4 ) l 3 9 5 0 1 5 71 4 2 _藿 曩 I 四 住建 部发 布混 凝土 防护 修复 用三 项 材料 标准 中华人民共和国住房和城乡建设部发布公告第 1 1 8 4 号、 1 1 8 5 号、 1 1 8 6 号 ： 批准 混凝土结构防护用成膜型涂料 为建筑工业行 业产品标准， 编号为 J G T 3 3 5 2 0 1 1 ； 批准 混凝土结构防护用渗透型涂料 为建筑工业行业产品标准， 编号为 J G T 3 3 7 l2 0 1 1 ； 批 准 混凝土结构修复用聚合物水泥砂浆 为建筑工业行业产品标准， 编号为 J G T 3 3 6 2 0 1 1 。上述 3 标准自2 0 1 2 年 5 月 1日 起实 施， 并由住建部标准定额研究所组织中国标准出版社出版发行。 7 5 0 5 O 5 0 5 O