左穎

（江蘇城鄉(xiāng)建設(shè)職業(yè)學(xué)院，江蘇 常州 213003）

混凝土力學(xué)性能直接關(guān)乎到土木工程領(lǐng)域的安全問題，因此提高和改善混凝土力學(xué)性能成為了研究熱點(diǎn)。常通過往混凝土中摻入不同的摻合料[1-4]或纖維[5-6]提高混凝土的性能。不同的環(huán)境也會(huì)對(duì)混凝土的性能產(chǎn)生影響[7-10]。本文以玄武巖纖維作為增強(qiáng)材料，研究其摻量對(duì)混凝土坍落度、抗壓和抗折強(qiáng)度的影響，進(jìn)一步，調(diào)配不同的pH 值溶液，模擬分析混凝土在外界侵蝕環(huán)境下的性能演變規(guī)律，為今后復(fù)雜環(huán)境下混凝土設(shè)計(jì)提供參考。

1 試驗(yàn)

1.1 原材料

水泥：中山市南區(qū)恒發(fā)水泥有限公司生產(chǎn)的P·O52.5 水泥，主要化學(xué)成分見表1；硅灰：河北騰川礦產(chǎn)品貿(mào)易有限公司生產(chǎn)的硅灰，比表面積約為22 m2/g；砂：機(jī)制砂，細(xì)度模數(shù)2.8；石：粒徑5～10 mm；玄武巖纖維：河北盛章節(jié)能科技有限公司提供，直徑12 μm，長(zhǎng)度10 mm，密度2.7 g/cm3；水：自來水。

表1 水泥的主要化學(xué)成分 %

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)混凝土的基準(zhǔn)配合比（kg/m3）為：m（水泥）∶m（硅灰）∶m（砂）∶m（石）∶m（水）=320∶35∶464∶928∶106，玄武巖纖維體積摻量分別為0、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%。

根據(jù)GB/T 50080—2016《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》、GB/T 50081—2019《混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行坍落度、抗壓和抗折強(qiáng)度測(cè)試。同時(shí)制備不同pH 值溶液（pH 值=3、7、11），其中酸環(huán)境由HCl 溶液進(jìn)行調(diào)配得出，堿環(huán)境由NaOH 溶液進(jìn)行調(diào)配得出，進(jìn)而分析混凝土在不同的pH 值溶液（pH=3、7、11）及不同的侵蝕時(shí)間（7、14、28、56 d）中性能的變化情況。對(duì)于混凝土坍落度測(cè)試，將剛制備好的混凝土拌合物直接放置不同pH 值溶液中浸泡1 h后再進(jìn)行坍落度測(cè)試；對(duì)于抗壓和抗折強(qiáng)度測(cè)試，將制備好的混凝土試塊放在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室內(nèi)養(yǎng)護(hù)28 d 后再在不同pH值溶液中浸泡一定時(shí)間后進(jìn)行測(cè)試?？箟汉涂拐蹚?qiáng)度測(cè)試儀器為上海拓豐儀器科技有限公司生產(chǎn)的萬能試驗(yàn)機(jī)，坍落度測(cè)試儀器為滄州科碩建筑儀器設(shè)備有限公司生產(chǎn)的坍落度測(cè)定儀。通過廣東精譜實(shí)業(yè)有限公司生產(chǎn)的掃描電鏡進(jìn)行微觀結(jié)構(gòu)分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 玄武巖纖維摻量對(duì)拌合物坍落度的影響（見圖1）

圖1 纖維摻量對(duì)拌合物坍落度的影響

由圖1 可知，當(dāng)pH 值相同時(shí)，隨著玄武巖纖維摻量的增加，拌合物的坍落度逐漸減??；玄武巖纖維摻量為0～0.6%時(shí)，坍落度的減小速率較大；而當(dāng)玄武巖纖維摻量為0.6%～1.0%時(shí)，坍落度減小速率減緩。如在酸性環(huán)境下（pH 值=3），玄武巖纖維摻量分別為0、0.6%、1.0%的混凝土坍落度分別為72.3、63.4、62.7 mm。另外，當(dāng)玄武巖纖維摻量相同時(shí)，隨著pH 值的增大，拌合物的坍落度先減小后增大。如當(dāng)玄武巖纖維摻量為0.4%時(shí)，pH 值=3、7、11 環(huán)境下拌合物的坍落度分別為66.8、62.4、65.4 mm。從坍落度方面考慮，本試驗(yàn)中玄武巖纖維的最佳摻量為0.6%，混凝土所處的環(huán)境越中性越好。

2.2 玄武巖纖維對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度的影響

玄武巖纖維摻量對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度的影響見圖2（a），玄武巖纖維摻量為0.6%時(shí)，混凝土的抗壓強(qiáng)度隨侵蝕時(shí)間的變化見圖2（b）。

圖2 玄武巖纖維摻量和侵蝕時(shí)間對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度的影響

由圖2（a）可知，當(dāng)pH 值相同時(shí)，隨著玄武巖纖維摻量的增加，混凝土抗壓強(qiáng)度先提高后降低，當(dāng)玄武巖纖維摻量為0.6%時(shí)，在不同pH 值溶液中的抗壓強(qiáng)度均最高。如在pH值=3 的酸性溶液中，玄武巖纖維摻量分別為0、0.6%、1.0%的混凝土抗壓強(qiáng)度分別為46.3、53.1、52.1 MPa。另外，當(dāng)玄武巖纖維摻量相同時(shí)，隨著pH 值的增大，混凝土的抗壓強(qiáng)度先提高后降低，如當(dāng)玄武巖纖維摻量為0.4%時(shí)，pH 值=3、7、11 環(huán)境下混凝土的抗壓強(qiáng)度分別為51.2、53.7、51.7 MPa。從抗壓強(qiáng)度方面考慮，本試驗(yàn)中玄武巖纖維的最佳摻量為0.6%，混凝土所處的環(huán)境越中性越好。

由圖2（b）可知，當(dāng)玄武巖纖維摻量為0.6%時(shí)，混凝土的抗壓強(qiáng)度隨著外界環(huán)境侵蝕時(shí)間延長(zhǎng)而迅速降低。如在pH值=3 的酸性溶液中，侵蝕7、14、28、56 d 的混凝土抗壓強(qiáng)度分別為53.1、51.8、48.1、43.1 MPa。并且，隨著pH 值的增大，混凝土的抗壓強(qiáng)度先提高后降低。

2.3 玄武巖纖維對(duì)混凝土抗折強(qiáng)度的影響

玄武巖纖維摻量對(duì)混凝土抗折強(qiáng)度的影響見圖3（a），玄武巖纖維摻量為0.6%時(shí)，混凝土的抗折強(qiáng)度隨侵蝕時(shí)間的變化見圖3（b）。

圖3 玄武巖纖維摻量和侵蝕時(shí)間對(duì)混凝土抗折強(qiáng)度的影響

由圖3（a）可知，當(dāng)pH 值相同時(shí)，隨著玄武巖纖維摻量的增加，混凝土抗折強(qiáng)度先提高后降低，當(dāng)玄武巖纖維摻量為0.6%時(shí)，在不同pH 值溶液中的抗折強(qiáng)度均最高。如在pH值=3 的酸性溶液中，玄武巖纖維摻量分別為0、0.6%、1.0%的混凝土抗折強(qiáng)度分別為5.8、6.3、6.2 MPa。另外，當(dāng)玄武巖纖維摻量相同時(shí)，隨著pH 值的增大，混凝土的抗折強(qiáng)度先提高后降低，如當(dāng)玄武巖纖維摻量為0.4%時(shí)，pH 值=3、7、11 環(huán)境下混凝土的抗壓強(qiáng)度分別為6.2、6.5、6.2 MPa。從抗折強(qiáng)度方面考慮，本試驗(yàn)中玄武巖纖維的最佳摻量為0.6%，混凝土所處的環(huán)境越中性越好。

由圖3（b）可知，當(dāng)玄武巖纖維摻量為0.6%時(shí)，混凝土的抗折強(qiáng)度隨著外界環(huán)境侵蝕時(shí)間延長(zhǎng)而迅速降低。如在pH值=3 的酸性溶液中，侵蝕7、14、28、56 d 的混凝土抗壓強(qiáng)度分別為6.3、6.1、5.8、5.3 MPa。并且，隨著pH 值的增大，混凝土的抗折強(qiáng)度先提高后降低。

2.4 微觀分析

玄武巖纖維摻量為0.6%時(shí)，在不同pH 值溶液中侵蝕7 d 后SEM 照片圖4。

圖4 玄武巖纖維摻量為0.6%的混凝土在不同pH 值溶液中侵蝕7 d 后SEM 照片

由圖4 可見，隨著溶液酸堿度的變化，混凝土的內(nèi)部空隙也發(fā)生變化。當(dāng)溶液呈中性時(shí)，混凝土的空隙較為密實(shí)，在堿性環(huán)境下混凝土密實(shí)度略好于酸性環(huán)境下混凝土的密實(shí)度。

3 結(jié)論

（1）當(dāng)pH 值相同時(shí)，隨著玄武巖纖維摻量的增加，拌合物的坍落度逐漸減小；當(dāng)玄武巖纖維摻量相同時(shí)，隨著pH 值的增大，拌合物的坍落度先減小后增大。

（2）當(dāng)pH 值相同時(shí)，隨著玄武巖纖維摻量的增加，混凝土的抗壓和抗折強(qiáng)度均先提高后降低，當(dāng)玄武巖纖維摻量為0.6%時(shí)，在不同pH 值溶液中混凝土的抗壓和抗折強(qiáng)度均最高；當(dāng)纖維摻量相同時(shí)，隨著pH 值的增大，混凝土的抗壓和抗折強(qiáng)度先提高后降低。

（3）當(dāng)玄武巖纖維摻量為0.6%時(shí)，混凝土的抗壓和抗折強(qiáng)度隨著酸堿環(huán)境侵蝕時(shí)間延長(zhǎng)而迅速降低。