中圖分類(lèi)號(hào)：TQ178 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1001-5922（2025）05-0097-04

Abstract：Inorder to solve the problemsof landslide diseaseand soilerosion in power transmissionand transformationprojects，basalt fiber modified alkali wasused to stimulate foam concrete，and the volume content ofbasalt fiber was optimized by four indexes： concrete drying shrinkage value，water absorption，compressve strength and porosity，and then the slope treatment and anchoring process of power transmision and transformation project was studied based on the concrete.The results showed that 0.3% basalt fiber should be mixed into alkali-activated foam concrete，and the drying shrinkage value of concrete material was 64.1% of the benchmark concrete，the water absorption rate and compressive strength were the maximum，which were 31.08% and 7.26MPa ，respectively ，and the porosity was the smallest，only 57. 15% . The concrete has good water absorption performance，mechanical properties， drying shrinkage performance and pore structure properties，and is not prone to shrinkage cracking，which can improve the stabilityofthe slopeand has certain application value in the slope treatment and anchoring process of power transmission and transformation projects.

Key words：foam concrete；drying shrinkage；water absorption rate；basalt fiber；slope treatment

目前，針對(duì)邊坡水土流失問(wèn)題，常使用混凝土材料提高邊坡穩(wěn)定性。研究適用于邊坡治理的混凝土材料對(duì)輸變電工程的發(fā)展意義重大。闕陳燕等為提高邊坡坡體的穩(wěn)定性，在邊坡防護(hù)中應(yīng)用了輕質(zhì)混凝土。經(jīng)ABAQUS模擬，這種輕質(zhì)混凝土構(gòu)件可以減少裂縫產(chǎn)生，具有良好的延性，裂縫最大約為（204 。陳建立針對(duì)露天煤礦邊坡問(wèn)題，制備了一種粉煤灰噴射混凝土，在這種噴射混凝土中，粉煤灰最佳摻量為20%，經(jīng)過(guò)該混凝土加固后，邊坡穩(wěn)定系數(shù)增大至1.48[2]。王俊則基于輕質(zhì)泡沫混凝土，通過(guò)有限元軟件優(yōu)化了高陡邊坡路基施工方案，優(yōu)化后的施工方案可以有效抑制路基變形，提高路基穩(wěn)定性[3]。泡沫混凝土在邊坡治理中的應(yīng)用逐漸成為一種趨勢(shì)。為進(jìn)一步提高輸變電工程邊坡治理效果，采用玄武巖纖維對(duì)堿激發(fā)泡沫混凝土進(jìn)行改性，并研究輸變電工程邊坡治理錨固工藝。

1 試驗(yàn)部分

1.1 材料與設(shè)備

主要材料：I級(jí)粉煤灰（工業(yè)純，太原市恒鑫景程）；S95級(jí)爐渣（工業(yè)純，石家莊元晶礦產(chǎn)）；P.O42.5硅酸鹽水泥（工業(yè)純，唐山金馬啟新水泥）；水玻璃（AR，濟(jì)南澤盛化工，固含量35%）；發(fā)泡劑（工業(yè)純濟(jì)南海瑞寶化工）；玄武巖纖維（工業(yè)純，泰安浩松纖維，長(zhǎng) 8mm ）。

主要設(shè)備：40型發(fā)泡機(jī)（任縣通泰機(jī)械）；HJW-60型砂漿攪拌機(jī)（山東屹盛重工科技）；WDW-600型萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)（濟(jì)南新試金試驗(yàn)機(jī)）；BC-35型比長(zhǎng)儀（河北廣惠試驗(yàn)儀器）。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 堿激發(fā)泡沫混凝土配合比

為更好地進(jìn)行輸變電工程水土保持邊坡治理，試驗(yàn)選用輕質(zhì)、施工便捷、抗震性良好、環(huán)保性強(qiáng)的堿激發(fā)泡沫混凝土。堿激發(fā)泡沫混凝土配合比見(jiàn)表1[47]

在堿激發(fā)泡沫混凝土中，采用了粉煤灰、爐渣這2種堿激發(fā)材料替代水泥，干密度等級(jí)為 。由于堿激發(fā)泡沫混凝土約束骨料少、孔隙率高等特點(diǎn)，這種泡沫混凝土材料在實(shí)際應(yīng)用中容易開(kāi)裂，且強(qiáng)度較低。因此在表1基礎(chǔ)上，向堿激發(fā)泡沫混凝土添加玄武巖纖維，并考察不同玄武巖纖維摻量對(duì)堿激發(fā)泡沫混凝土性能的影響。

1.2.2 堿激發(fā)泡沫混凝土的制備

（1）配制一定模數(shù)和堿當(dāng)量的水玻璃溶液和水溶液，然后分別向各溶液中添加發(fā)泡劑，再通過(guò)發(fā)泡機(jī)制備泡沫，備用；

（2）向砂漿攪拌機(jī)中加入水泥、爐渣和粉煤灰，干攪拌 3min ，得膠凝材料混合干料。然后加入一定量配制好的堿性激發(fā)劑材料，攪拌 3min ，得堿激發(fā)凈漿；

（3）向堿激發(fā)凈漿中加入一定量泡沫，攪拌2min ，得堿激發(fā)泡沫混凝土漿料；

（4）將一部分堿激發(fā)泡沫混凝土漿料保存到量筒中，便于后續(xù)的早期試驗(yàn)研究。另一部分堿激發(fā)泡沫混凝土漿料則添加到模具中，成型后脫模，轉(zhuǎn)移到標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室，一定養(yǎng)護(hù)齡期后取出，得堿激發(fā)泡沫混凝土試樣。

1.3 性能測(cè)試

1.3.1 干燥收縮值

參考GB/T11969—2020，使用比長(zhǎng)儀測(cè)試堿激發(fā)泡沫混凝土試樣的干燥收縮值。

1.3.2 吸水率

參考JG/T266，使用烘箱、電子天平等設(shè)備測(cè)試堿激發(fā)泡沫混凝土試樣的吸水率。

1.3.3 抗壓強(qiáng)度

使用萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)測(cè)試堿激發(fā)泡沫混凝土試樣的28d抗壓強(qiáng)度。

1.3.4 孔隙率

使用掃描電鏡對(duì)堿激發(fā)泡沫混凝土試樣進(jìn)行圖像信息采集，然后結(jié)合Origin等數(shù)據(jù)處理軟件分析

2 結(jié)果與分析

2.1 干燥收縮值分析

在養(yǎng)護(hù)時(shí)間28d的條件下，考察不同玄武巖纖維摻量對(duì)堿激發(fā)泡沫混凝土干燥收縮值的影響，結(jié)果見(jiàn)圖1。

由圖1可知，當(dāng)堿激發(fā)泡沫混凝土中摻入的玄武巖纖維逐漸增多時(shí)，材料干燥收縮值在不斷減小。當(dāng)未摻入玄武巖纖維時(shí)，基準(zhǔn)堿激發(fā)泡沫混凝土試件的干燥收縮值最大；當(dāng)摻入 0.1% 玄武巖纖維時(shí)，材料干燥收縮值縮小至基準(zhǔn)試件的 80.1% ；當(dāng)摻人0.2% 或者 0.3% 玄武巖纖維時(shí)，材料干燥收縮值繼續(xù)減小，分別縮小至基準(zhǔn)試件的71.3%、64.1%；當(dāng)摻入 0.4% 玄武巖纖維時(shí)，材料干燥收縮值最小，為基準(zhǔn)試件的 59.1% 。這些變化是因?yàn)?，適當(dāng)?shù)男鋷r纖維添加到堿激發(fā)泡沫混凝土中后，材料基體中可以形成纖維空間骨架。同時(shí)玄武巖纖維具有良好的吸水性，在一定程度上能夠抑制材料基體中的水分遷移[8-10]。由此可見(jiàn)，玄武巖纖維的添加有利于抑制堿激發(fā)泡沫混凝土的干燥收縮現(xiàn)象。

2.2 吸水率分析

在養(yǎng)護(hù)時(shí)間28d的條件下，考察不同玄武巖纖維摻量對(duì)堿激發(fā)泡沫混凝土吸水率的影響，結(jié)果見(jiàn)圖2。

由圖2可知，當(dāng)堿激發(fā)泡沫混凝土中摻入的玄武巖纖維逐漸增多時(shí)，材料吸水率先逐漸增大再逐漸減小?？梢钥吹?，未摻人玄武巖纖維的基準(zhǔn)堿激發(fā)泡沫混凝土試件吸水率最小，為 25.62% ；當(dāng)摻人 0.1% 玄武巖纖維時(shí)，堿激發(fā)泡沫混凝土試件的吸水率增大至28. 14% ；當(dāng)摻人 0.3% 玄武巖纖維時(shí)，堿激發(fā)泡沫混凝土試件的吸水率增大至最大值，為 31.08% ；當(dāng)繼續(xù)添加玄武巖纖維至 0.4% 時(shí)，吸水率減小，為29.24%。這是因?yàn)?，玄武巖纖維的添加在一定程度上能夠改善堿激發(fā)泡沫混凝土基體的孔隙結(jié)構(gòu)。同時(shí)玄武巖纖維本身具有一定的吸水性能，所以材料吸水率增大[11-13]由此可見(jiàn)，為保證堿激發(fā)泡沫混凝土良好的吸水性能，玄武巖纖維摻量應(yīng)為 10.2% 或者 0.3% 。

2.3 抗壓強(qiáng)度分析

在養(yǎng)護(hù)時(shí)間28d的條件下，考察不同玄武巖纖維摻量對(duì)堿激發(fā)泡沫混凝土抗壓強(qiáng)度的影響，結(jié)果見(jiàn)圖3。

由圖3可知，當(dāng)堿激發(fā)泡沫混凝土中摻入的玄武巖纖維逐漸增多時(shí)，材料抗壓強(qiáng)度先逐漸提高再降低。當(dāng)未摻入玄武巖纖維時(shí)，基準(zhǔn)堿激發(fā)泡沫混凝土試件抗壓強(qiáng)度處于最小值，為 5.08MPa ；當(dāng)摻人 0.1% 玄武巖纖維時(shí)，材料抗壓強(qiáng)度提高至6.41MPa；當(dāng)摻入 0.3% 玄武巖纖維時(shí)，堿激發(fā)泡沫混凝土試件抗壓強(qiáng)度最大，為 7.26MPa ；當(dāng)繼續(xù)增加玄武巖纖維摻量時(shí)，抗壓強(qiáng)度降低。這是因?yàn)椋?dāng)玄武巖纖維摻量適量時(shí)，纖維在堿激發(fā)泡沫混凝土材料基體中均勻分布，并形成三維空間骨架，具有橋接作用。這種骨架不僅可以減緩材料基體塌陷現(xiàn)象，還能夠使材料基體中的有害孔洞減少，增強(qiáng)孔壁強(qiáng)度。同時(shí)玄武巖纖維可以促進(jìn)堿激發(fā)材料與各膠凝材料充分接觸，使水化反應(yīng)更加充分，因此堿激發(fā)泡沫混凝土抗壓強(qiáng)度提高[14-15]。而過(guò)多摻人玄武巖纖維則會(huì)導(dǎo)致堿激發(fā)泡沫混凝土基體中的孔隙結(jié)構(gòu)被破壞，因此抗壓強(qiáng)度降低。由此可見(jiàn)，為保證堿激發(fā)泡沫混凝土良好的力學(xué)性能，玄武巖纖維摻量應(yīng)為 0.3% 。

2.4 孔隙率分析

在養(yǎng)護(hù)時(shí)間28d的條件下，考察不同玄武巖纖維摻量對(duì)堿激發(fā)泡沫混凝土孔隙率的影響，結(jié)果見(jiàn)圖4。

由圖4可知，隨著堿激發(fā)泡沫混凝土中玄武巖纖維摻量逐漸增多，材料孔隙率先減小后增大。當(dāng)堿激發(fā)泡沫混凝土中未摻入纖維時(shí)，基準(zhǔn)試件的孔隙率較大，為 62.56% ；當(dāng)在堿激發(fā)泡沫混凝土中摻人 0.1% 玄武巖纖維時(shí)，孔隙率減小至59.61%；當(dāng)摻入0.3%玄武巖纖維時(shí)，堿激發(fā)泡沫混凝土的孔隙率最小，為57.15%；當(dāng)繼續(xù)增加玄武巖纖維摻量至 0.4% 時(shí)，材料孔隙率反而增大，為58.66%。這是因?yàn)?，玄武巖纖維改善了堿激發(fā)泡沫混凝土材料基體的孔隙結(jié)構(gòu)，從而使水分子進(jìn)入材料基體的通道被阻斷。這也在一定程度上抑制了孔隙連通，因此孔隙率減小[19-20]。而纖維摻量過(guò)多引起的纖維局部團(tuán)聚現(xiàn)象則會(huì)使材料孔隙結(jié)構(gòu)增多，孔隙率增大。由此可見(jiàn)，孔隙率較小的堿激發(fā)泡沫混凝土可以更好地阻止外界水分子侵入，從而保障材料性能，使材料耐久性良好。因此玄武巖纖維應(yīng)為0.3%。

2.5 邊坡治理應(yīng)用研究

試驗(yàn)將 0.3% 玄武巖纖維摻量的堿激發(fā)泡沫混凝土應(yīng)用到輸變電工程邊坡治理錨固工藝中。該工藝過(guò)程為：先將堿激發(fā)泡沫混凝土、填土等施工材料準(zhǔn)備好，然后在輸變電工程邊坡區(qū)域安裝混凝土結(jié)構(gòu)物，再進(jìn)行混凝土噴射、注錨等，最后將錨洞鎖定，安裝錨桿即可。在噴射堿激發(fā)泡沫混凝土?xí)r，要先確保輸變電工程邊坡區(qū)域的清潔性以及潤(rùn)濕性，從上到下進(jìn)行混凝土噴射，同時(shí)保證噴射口與邊坡表面距離小于 1m 。具體的錨固工藝參數(shù)設(shè)計(jì)見(jiàn)表2。

為進(jìn)一步考察 0.3% 玄武巖纖維摻量的堿激發(fā)泡沫混凝土的邊坡治理效果，基于以上錨固工藝及參數(shù)設(shè)計(jì)，將輸變電工程邊坡區(qū)域巖石進(jìn)行臺(tái)階式建模，從上到下依次為雜填土、粉質(zhì)黏土和砂巖。具體模型設(shè)計(jì)見(jiàn)圖5。

經(jīng)測(cè)試，自然條件下該邊坡土層的穩(wěn)定性為1.28，已達(dá)到相關(guān)安全要求。經(jīng)堿激發(fā)泡沫混凝土的邊坡治理后，該邊坡土層的穩(wěn)定性提高至1.51。由此可見(jiàn)，這種邊坡治理方式可以使巖土層整體強(qiáng)度增強(qiáng)，在一定程度上可防止輸變電工程邊坡水土流失。

3結(jié)語(yǔ)

（1）在玄武巖摻量0.1%～0.4%，玄武巖纖維摻量越多，堿激發(fā)泡沫混凝土干燥收縮值越小。當(dāng)摻入 0.4% 玄武巖纖維時(shí)，材料干燥收縮值最小，為基準(zhǔn)試件的59.1%；（2）當(dāng)摻入 0.3% 玄武巖纖維時(shí)，堿激發(fā)泡沫混凝土試件的吸水率增大至最大值，為31.08%，此時(shí)材料吸水性能最佳；（3）玄武巖纖維的添加可以增大堿激發(fā)泡沫混凝土抗壓強(qiáng)度。摻人0.3%玄武巖纖維時(shí)材料抗壓強(qiáng)度最大，為7.26MPa；（4）玄武巖纖維可以改善堿激發(fā)泡沫混凝土材料孔隙結(jié)構(gòu)，使材料孔隙率減小。摻入0.3玄武巖纖維時(shí)材料孔隙率最小，為57.15%；（5）該玄武巖纖維改性堿激發(fā)泡沫混凝土在輸變電工程邊坡治理錨固工藝中具有良好適應(yīng)性，可提高邊坡穩(wěn)定性至1.51，減緩邊坡水土流失現(xiàn)象。

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（責(zé)任編輯：蘇慢）