黃 艷

（新疆華天工程建設股份有限公司，新疆 烏魯木齊 830011）

0 引言

耐堿玻璃纖維是一種用來增強混凝土的肋筋材料，它的優(yōu)點在于耐堿、抗腐蝕、抗沖擊、抗拉抗彎、抗凍抗裂等，可設計性比較強，可以替代石棉和鋼材?；炷潦且环N脆性的材料，加入耐堿玻璃纖維后可以有效提高其力學性能。耐堿玻璃纖維依靠它的優(yōu)點成為一種廣泛應用于增強道路混凝土的新型材料。為了保證耐堿玻璃纖維的增強效果及結構的安全可靠性，必須使玻璃纖維在混凝土中保持長期的強度和韌性，然而工程中使用的水泥基材料會腐蝕耐堿玻璃纖維，損害材料的性能穩(wěn)定，降低材料強度。

1 試驗方法與結果

1.1 原料與養(yǎng)護條件分析

水泥：采用某水泥廠生產的符合GB 175—99要求的32.5級普通硅酸鹽水泥。

耐堿玻璃纖維：試驗中使用的是某玻璃纖維公司生產的耐堿玻璃纖維，該纖維的標準是：長度為12mm，抗拉強度是2 480MPa，含鋯量在16.7%左右，1cm3中大約含有2.7g耐堿玻璃纖維。

粉炭灰和骨料：本文所采用的粉炭灰是新疆電廠的Ⅱ級材料，符合GB 1596—91規(guī)定和質量要求；對于細骨料而言，其主要是江沙，這些江沙的細度模數MX為2.7。而對于粗骨料，主要是由人工碎石組成，其直徑不超過20mm。

在標準養(yǎng)護過程中，混凝土試件拆模以后，應當即置于水中進行養(yǎng)護，其中水溫應當控制在20℃左右。對于熱養(yǎng)護而言，通常是在標準養(yǎng)護之后的3d內進行，其主要采用不同梯度的溫度對其進行慢慢的加熱，當溫度達到80℃以后才開始保持恒溫，直至達到測試齡期為止。

1.2 試驗方法

實踐中，如果將耐堿玻璃纖維放置于水泥漿萃取液中，整個試驗過程的時間消耗會比較長，同時也可能會改變耐堿玻璃纖維質量，難以準確反映出耐堿玻璃纖維的受腐蝕度?；诖耍谠撛囼灢僮鬟^程中，采用的主要是對耐堿玻璃纖維砂漿試件自身的腐蝕程度檢驗等方法，在溫度不斷升高過程中，加速試件老化，以此來推測其中建筑結構混凝土中的耐堿性能和實際可應用期限。

試驗操作步驟和方法：采用先摻法對纖維砂漿試件進行制備，試件規(guī)格為40mm×40mm×160mm，其制備流程如圖1所示；在完成上述操作以后的24h內，實施拆模操作，然后將試件于標準養(yǎng)護狀態(tài)下養(yǎng)護3d的時間；對試件采取一定的熱養(yǎng)護措施，以此來測試該試件自身的抗折強度和能力。

圖1 耐堿玻璃纖維砂漿制備工藝流程

1.3 試驗分析

1.3.1 砂漿中的耐堿玻璃纖維腐蝕性分析

在水泥砂漿中加入一定量的活性摻和料以及耐堿玻纖，如表1所示，其中Mf代表的活性摻和料是粉煤灰、Ms代表的是硅灰。

表1 砂漿試驗方案

試驗中可以看到，水泥水化試驗中會形成堿性溶液，這將在一定程度上腐蝕玻璃纖維，進而降低玻璃纖維自身的荷載和抗拉強度。腐蝕強度不斷增加的過程中，纖維出現一系列毛細孔及相關問題，這在很大程度上降低了砂漿自身的抗折性能和強度。大量的試驗表明，方案一中的Mc1養(yǎng)護齡期達到4d時，其抗折強度就會達到最大限度，然后逐漸下降，同時該期間內的耐堿玻璃纖維自身的抗折強度開始慢慢的退化。然而，對于空白件Mc0而言，其抗折強度在不斷的增加，這說明耐堿玻璃纖維很容易遭到嚴重的腐蝕而影響其性能，如圖2所示。

圖2 試件的抗折強度與養(yǎng)護齡期的關系

1.3.2 活性摻和料抑制腐蝕的作用分析

基于試驗觀察，若直接將一定量的耐堿玻璃纖維放入砂漿之中，則纖維就會遭受非常嚴重的腐蝕，最終喪失其抗壓性能，這在很大程度上會對水泥整體性能產生不利影響。實踐中，通過將活性摻和料加入到水泥砂漿之中進行試驗操作，就其試驗結果可以得出以下結論，即活性摻和料應用過程中，可對耐堿性纖維抑制性產生不利影響，甚至使其遭受嚴重的腐蝕。

方案二中加入的粉煤灰量大約在30%，其中Mf1砂漿自身的抗折強度處于最低階段時，在第3d出現，隨后便不斷的增強。方案三中加入的粉煤灰量大約在40%，其中Mf3砂漿自身的抗折能力也在不斷的增強。方案四中加入的是硅灰，其中Ms1砂漿自身的抗折能力會在第5d出現最低，然后持續(xù)走高，如圖3所示。

圖3 摻活性摻和料砂漿的抗折強度與養(yǎng)護齡期的關系

通過以上試驗發(fā)現，加入粉煤灰以后，耐堿玻璃纖維砂漿自身的凈增抗折能力會在短時間內呈現出下降趨勢，然后則一直處于較為穩(wěn)定的良好抗折性狀態(tài)，這說明這一階段的水泥砂漿堿溶液很少對耐堿玻璃纖維產生腐蝕性；當加入粉煤灰量超過30%以后，耐堿玻璃纖維的抗折性就基本穩(wěn)定了。而硅灰的活性比較高，可以在短時間內發(fā)生水化，因此雖然摻入硅灰的砂漿的強度一直在下降，但是也可以在一定程度上抑制堿溶液對耐堿玻璃纖維的腐蝕，具體表現在抗壓強度下降了3d之后一直到第11d，這段時間里摻入硅灰的砂漿的抗折強度一直都處于相對穩(wěn)定的水平。但是由于在砂漿中摻入硅灰的成本比較高，所以在大面積道路建設中還是會選擇摻入粉煤灰，以降低建設成本。

2 配制道路耐堿玻璃纖維混凝土的方法

試驗表明，摻入粉煤灰可以有效抑制水泥水化過程中對耐堿玻璃纖維的腐蝕，但是試驗采用的是容量比較小的試件。在實際的道路施工中，需要的混凝土非常多，因此要摻入的粉煤灰的量也比較難把握。在此，本文采用的配制耐堿玻璃纖維道路混凝土的方法是最緊密堆積法。

2.1 最緊密堆積法的設計思路

基于傳統(tǒng)配合比設計理論研究可知，混凝土中加入大量粉煤灰以后，就會降低早期的強度，針對這一問題，可采用最緊密堆積法克服。所謂最緊密堆積法，實際上就是設計過程中將骨料作為最基本的主骨架，通過不斷增加水泥漿的方法，來減少集料用量。需要注意的是在此過程中不能改變集料和砂的合理配備比例。當水泥漿量固定、水膠比例改變時，水泥漿質量也會隨之發(fā)生一定的改變，采用最緊密堆積法的優(yōu)勢在于用大量的集料當作支撐骨架，對集料中的砂、石比例進行嚴格的控制，以此來有效提高混凝土應用的可靠性。加入適當的粉煤灰以后，不僅可以有效發(fā)揮混凝土自身的化學效應、不斷強化微觀結構上的緊密度，而且還可以有效增加混凝土自身的物理緊密度，以此來抑制耐堿玻璃纖維受腐。

2.2 道路耐堿玻璃纖維混凝土的性能分析

根據最緊密堆積法的設計方法，配制兩種耐堿玻璃纖維混凝土，如表2所示。

表2 緊密堆積法的混凝土配比及力學性能

從表2中可以看出，最緊密堆積法的應用過程中，配制出來的耐堿玻璃纖維混凝土劈壓比處于0.14～0.182，對于水化后期的劈壓比上升幅度要比早期的更大一些。對于一般的混凝土劈壓比而言，其處于0.045～0.071范圍內，這表明采用該種方法配出來的耐堿玻璃纖維混凝土抗折性能較好，而且可以有效滿足當前道路尤其是路基的抗折性要求。

2.2.1 力學性能

一般而言，混凝土骨料主要用在最緊密堆積法之中，并用作基本骨架。當加入高于33%的粉煤灰以后，其強度會在以后的3d時間內上升到28.9MPa左右，這就有效地滿足了混凝土早期強度需求。粉煤灰加入后發(fā)生二次水化，此時將吸附水倒出，以有效保護水泥后續(xù)水化和混凝土結構的后期強度。

2.2.2 收縮性能

混凝土中的耐堿玻璃纖維均勻分布，可有效切斷毛細孔、使毛細孔數量大幅度減少，以此來降低毛細孔壓力，進行降低混凝土自身的收縮值；粉煤灰養(yǎng)護過程中，可有效降低混凝土收縮值?；炷恋氖湛s性能比較好，可以防止道路的開裂，提高道路的抗?jié)B力，還能提高道路的抗凍能力，這十分符合新疆的氣候特點，可以進一步的應用推廣。

3 結語

基于以上分析可知，道路工程建設過程中，在混凝土中加入適量的耐堿玻璃纖維，可提高混凝土自身的抗折強度，提高混凝土結構道路的抗?jié)B性、耐磨能力，從而防止道路出現嚴重的開裂病害，在現代公路建設過程中應用非常廣泛。

[1]黃兆龍，湛淵源.粉煤灰混凝土摻配比技術[J].粉煤灰綜合利用，2002，15（6）：3-5.

[2]李曉民，趙晶，宋學富，等.耐堿玻璃纖維在道路混凝土中的應用研究[J].新型建筑材料，2004，11（1）：8-11.

[3]趙晶，魯紅筠.耐堿玻璃纖維在混凝土中的增強效應[J].低溫建筑技術，2011，9（3）：1-2.