【摘要】20世紀(jì)至今，復(fù)合材料在實(shí)際工程中得到有效的開發(fā)利用，各種不同類型的復(fù)合材料被應(yīng)用于混凝土工程中使用。本文通過(guò)對(duì)玄武巖纖維的混凝土進(jìn)行各種實(shí)驗(yàn)，得出混凝土中應(yīng)該摻加多少玄武巖纖維才能保證混凝土最大程度的抵抗壓、折、彎的沖擊。

【關(guān)鍵詞】玄武巖纖維；力學(xué)性能；環(huán)保性能

引言：

普通的混凝土較為脆弱，承受不住破壞，嚴(yán)重影響建筑工程的可靠和耐久性。近年來(lái)通過(guò)在混凝土中摻雜不同纖維來(lái)增強(qiáng)混凝土力學(xué)性能，成為建筑工程研究的重點(diǎn)內(nèi)容。但是開發(fā)出的材料價(jià)格較為昂貴，不利于廣泛應(yīng)用于建筑工程中，玄武巖纖維作為一種新研發(fā)出來(lái)可以摻雜進(jìn)混凝土中的材料，和其他材料相比成本較低并且具有耐高溫抗腐蝕等特點(diǎn)，加強(qiáng)對(duì)玄武巖纖維在混凝土中的應(yīng)用，是目前的各工程重點(diǎn)研究對(duì)象。

1、玄武巖纖維增強(qiáng)混凝土力學(xué)性能的實(shí)驗(yàn)

國(guó)家對(duì)玄武巖纖維增強(qiáng)混凝土的力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)研究處于初級(jí)階段，對(duì)于玄武巖纖維混凝土的抗彎折沖擊性能的研究成果極少，通過(guò)下面對(duì)玄武巖纖維混凝土的相關(guān)實(shí)驗(yàn)，來(lái)對(duì)玄武巖纖維的摻量、和復(fù)合礦物摻合料的性能分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，首先要準(zhǔn)備相關(guān)原材料，水泥、河砂、石灰石、玄武巖纖維以及相關(guān)試劑，按照比例進(jìn)行調(diào)配。對(duì)玄武巖纖維混凝土的抗壓抗折實(shí)驗(yàn)可以參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T50081《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》，完成對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)步驟。通過(guò)每組3個(gè)立方體試塊進(jìn)行抗壓實(shí)驗(yàn)，每組3個(gè)小梁進(jìn)行抗折實(shí)驗(yàn)，這次立方體的邊長(zhǎng)為100mm，小梁的長(zhǎng)寬高均為150mm。而因?yàn)閲?guó)家對(duì)抗彎折實(shí)驗(yàn)較少，缺少相關(guān)步驟標(biāo)準(zhǔn)，可以借鑒歐美國(guó)家的彎曲沖擊實(shí)驗(yàn)，利用一個(gè)做自由落體運(yùn)動(dòng)的球型裝置進(jìn)行沖擊實(shí)驗(yàn)，查看試件損傷。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，一定要將應(yīng)變片連接到動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀上，進(jìn)行數(shù)據(jù)收集。所有實(shí)驗(yàn)應(yīng)該循環(huán)重復(fù)，得到最準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，最終得出了以下實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

混凝土在摻入玄武巖纖維后，混凝土的抗壓、抗折的強(qiáng)度都有明顯的提升，最高可增幅到百分之二十左右，但是摻量超過(guò)固定含量后，抗壓、抗折程度均顯著下降，而且纖維摻量對(duì)抗壓、抗折也有極大的影響力。纖維的摻量和混凝土力學(xué)性能不是一直成正比例增長(zhǎng)，不同的摻量會(huì)造成不一樣的效果，主要因?yàn)?，混凝土中的元素在摻入纖維過(guò)程中受到破壞、纖維和混凝土融合過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生氣泡和細(xì)縫，對(duì)混凝土的強(qiáng)度也有一定影響。在對(duì)抗彎折的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，玄武巖纖維混凝土較之素混凝土有著極大的抗彎折能力，雖然玄武巖纖維對(duì)混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)具有一定的破壞力，但是玄武巖纖維也在混凝土內(nèi)部形成了三維的網(wǎng)絡(luò)體系，極大的增強(qiáng)了混凝土的抗彎折能力[1]。

2、玄武巖纖維增強(qiáng)混凝土力學(xué)性能的效果

通過(guò)對(duì)玄武巖纖維混凝土力學(xué)性能進(jìn)行的相關(guān)實(shí)驗(yàn)所得出的結(jié)果分析后可知，玄武巖纖維摻加到混凝土中，可以將混凝土的抗壓強(qiáng)度提高20%左右，同時(shí)抗折強(qiáng)度提高了22%。在摻加玄武巖纖維后，通過(guò)摻加后的混凝土進(jìn)行多次沖擊實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論表明玄武巖纖維混凝土的抗沖擊能力比普通混凝土提高了30%-110%左右，混凝土的指標(biāo)比原來(lái)至少提高一倍。纖維摻量的不同，混凝土的強(qiáng)度也不同，通過(guò)實(shí)驗(yàn)可知，玄武巖纖維的摻量最優(yōu)的是2kg/m2-2.5kg/m2，超過(guò)或者低于這個(gè)摻量范圍，混凝土的強(qiáng)度和抗沖擊性能會(huì)有不同程度的降低。摻加玄武巖纖維較少時(shí)，會(huì)導(dǎo)致混凝土的工作性能降低，讓混凝土中的縫隙增加，摻加0.1%體積的混凝土對(duì)混凝土力學(xué)性能，為最優(yōu)方案。

但是玄武巖纖維雖然對(duì)混凝土力學(xué)性能增強(qiáng)效果明顯，包括混凝土的抗壓強(qiáng)度，玄武巖纖維對(duì)混凝土的抗壓強(qiáng)度的提高較為平緩，比之對(duì)其他性能的提升，甚至?xí)霈F(xiàn)下降的現(xiàn)象。后期實(shí)驗(yàn)中在混凝土中摻加將玄武巖和粉煤灰相結(jié)合的材料時(shí)，混凝土抗壓、抗彎、抗折以及抗沖擊程度都有所提升，當(dāng)粉煤灰的摻量不斷增加，超過(guò)10%以后，混凝土的各項(xiàng)力學(xué)性能會(huì)逐漸下降。通過(guò)實(shí)驗(yàn)顯示對(duì)玄武巖纖維混凝土最嚴(yán)重的侵蝕物是硫酸鹽，在混凝土局部中出現(xiàn)的石膏也對(duì)玄武巖纖維混凝土具有較強(qiáng)的侵蝕力。上文所述的實(shí)驗(yàn)中僅僅摻雜了粉煤灰，玄武巖纖維還可以摻加礦粉，即礦物摻合料，雖然混凝土早期的抗壓強(qiáng)度有所下降，但是在混凝土后期的抗壓強(qiáng)度有了顯著提升。

玄武巖纖維比之其他的纖維，具有綠色環(huán)保、成本低等優(yōu)點(diǎn)，除此之外，玄武巖纖維可以有效地和混凝土相融合，不會(huì)出現(xiàn)排斥性，加入到混凝土，可以有效增強(qiáng)混凝土的力學(xué)性能，玄武巖纖維混凝土可以被推廣到國(guó)家各個(gè)建筑工程中去，作為新型材料玄武巖纖維技術(shù)性能比較好，還可以被應(yīng)用到除了建筑工程外的其他混凝土工程中去[1]。由于實(shí)驗(yàn)條件的限制，玄武巖纖維混凝土試驗(yàn)只進(jìn)行了靜態(tài)試驗(yàn)，隨著國(guó)家綜合水平的不斷提升，玄武巖纖維的實(shí)驗(yàn)可以不斷擴(kuò)寬深入到動(dòng)態(tài)研究中去。微觀檢測(cè)技術(shù)在全國(guó)范圍內(nèi)被各大研究中心廣泛應(yīng)用，纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料的研究和開發(fā)，也應(yīng)該加入微觀檢測(cè)技術(shù)，來(lái)推動(dòng)復(fù)合材料摻加混凝土的研究工作進(jìn)展。目前國(guó)家對(duì)復(fù)合礦物摻合料的研究較少，部分原因是因?yàn)榉系V物摻合料會(huì)降低混凝土的塑形能力，并且部分摻雜料對(duì)混凝土力學(xué)性能的提升能力較差，因此符合礦物摻合料的研究開發(fā)還未深入，僅針對(duì)單一摻雜進(jìn)行研究。綜上所述，玄武巖纖維混凝土的綜合性能高于其他摻雜型混凝土，是目前國(guó)家工程建筑的最優(yōu)選擇之一。

總結(jié)：

本文通過(guò)研究玄武巖纖維對(duì)混凝土力學(xué)性能的影響，通過(guò)各種實(shí)驗(yàn)，證明玄武巖纖維對(duì)于混凝土力學(xué)性能效果顯著增強(qiáng)。目前國(guó)家對(duì)于玄武巖纖維和混凝土的摻雜應(yīng)用的研究成果較少，單一礦物摻雜對(duì)于混凝土的性能提升有了顯著效果，但是仍要繼續(xù)深入研究，對(duì)比不同礦物摻合料、不同的摻量和不同的摻入方式形成不同的效果，通過(guò)對(duì)混凝土性能的提升，幫助建筑工程的合理發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]張?zhí)m芳，尹玉龍，劉晶偉，等.玄武巖纖維增強(qiáng)混凝土力學(xué)性能的研究[J].硅酸鹽通報(bào)，2014，11：2834-2837.

作者簡(jiǎn)介：

陳永存（1977.2--）；性別：男，籍貫：內(nèi)蒙古突泉縣人，學(xué)歷：本科，畢業(yè)于哈爾濱工業(yè)大學(xué)；現(xiàn)有職稱：高級(jí)工程師；研究方向：混凝土。