连续玄武岩纤维在高性能混凝土中抗折试验研究

连续玄武岩纤维在高性能混凝土中抗折试验研究（精选9篇）

连续玄武岩纤维在高性能混凝土中抗折试验研究 篇1

硅灰钢纤维对混凝土性能影响的试验研究

为使混凝土具有良好的抗裂性能,在混凝土原材料中加入钢纤维、硅灰、矿渣来改善混凝土的抗裂性.用正交设计和理论分析研究不同掺量的.钢纤维、硅灰、矿渣对混凝土抗裂性能的影响.试验结果表明:钢纤维对混凝土的性能影响尤为显著;掺入硅灰有利于增强混凝土的抗压强度和劈拉强度:复合使用钢纤维、硅灰、矿渣能明显改善高性能混凝土的后期强度;钢纤维、硅灰、矿渣在混凝土中的最佳掺量是10%,7%,7%.

作 者：高慧婷 孙莉安 荣华 史洪军 张亮 林超 GA Hui-ting SUN Li-an RONG Hua SHI Hong-jun ZHANG Liang LIN Chao 作者单位：吉林建筑工程学院材料科学与工程学院,长春,130021刊 名：吉林建筑工程学院学报英文刊名：JOURNAL OF JILIN INSTITUTE OF ARCHITECTURAL AND CIVIL年，卷(期)：27(1)分类号：U445.47+1关键词：混凝土 抗裂性 钢纤维 硅灰 矿渣

连续玄武岩纤维在高性能混凝土中抗折试验研究 篇2

自上世纪80年代起,高性能混凝土以其优良的工作性和耐久性能被广泛应用于各种混凝土结构,特别是高层建筑、高速公路、桥梁、港口及核反应堆等处于恶劣环境具有较高强度和耐久性要求的重要建筑结构。但随着现代建筑结构越来越复杂,对高性能混凝土的强度要求进一步提高,其脆性会随之增加,甚至会出现无征兆脆性破坏的情况,一般的高性能混凝土已不能满足工程对混凝土性能的要求。上个世纪末,人们试图从建筑结构材料自身寻求解决方法,将纤维作为增强材料掺入高性能混凝土中以进一步提高混凝土性能,并在该领域取得了一些研究成果[1,2,3,4,5,6,7,8]。其中,玄武岩纤维作为新型材料,以其较高的抗拉、抗裂、耐腐蚀和耐高温等性能和较高性价比成为其他纤维的良好的替换材料[9],而对于掺有玄武岩纤维的高性能混凝土的研究还相对较少。

新拌混凝土的工作性能决定混凝土的质量,直接影响其制备和成型,更重要的是会影响硬化后混凝土的性能,所以在混凝土制备时需要重点考虑仍处于塑性状态下的混凝土的工作性能。同时,混凝土构件在整体工程中主要起承受荷载的作用,常常处于复合应力的状态,而实验室中测得的单向受力状态下混凝土的强度可作为复合应力状态下强度评定的基础,为混凝土质量评价提供重要参数。故本文将测定不同配合比的玄武岩纤维高性能混凝土制备过程中的坍落度和硬化后(龄期为28d)的抗压强度和劈拉强度,以研究粉煤灰掺量和玄武岩纤维掺量对高性能混凝土的工作性能和力学性能的影响。

1 试验研究

1.1 试验材料

本次试验水泥采用福建省建阳海螺水泥有限责任公司生产的42.5普通硅酸盐水泥,表观密度为3080 kg/m3。粉煤灰采用厦门市嵩能粉煤灰开发有限公司生产的F类II级粉煤灰,材料的主要物理性能和化学成分指标见表1、表2。细骨料采用福建省闽江中砂,表观密度为2630 kg/m3。粗骨料采用花岗岩碎石,表观密度为2660 kg/m3。纤维采用浙江石金玄武岩纤维有限公司生产的玄武岩纤维短切原丝,其主要的物理性能见表3。高效减水剂选用福建省建筑科学研究院建材研究所生产的聚羧酸系减水剂(TW-PS)。

1.2 试件制作及配合比的确定

为了使各个组分能充分混合,利用强制式搅拌机运用干拌法进行搅拌,即在加入水之前将其他组分混合均匀,投料则按照组分粒径由大及小的顺序投入,所以搅拌的流程为:先加入砂、石混合约30s,之后加入水泥与粉煤灰搅拌约30s,再加入玄武岩纤维拌匀约60s,最后将减水剂与水充分混合后加入再搅拌约180s。

根据《高性能混凝土应用技术规程》(CECS207:2006),有关高性能混凝土水胶比、单方用水量和胶凝材料总量的规定,同时参考本课题组已有的研究成果[10,11],确定水胶比为0.32,胶凝材料总量为500kg/m3,用水量为160kg/m3,砂率为38%。高效减水剂推荐掺量为胶凝材料总量的1.1%,故高效减水剂掺量为5.5kg/m3。根据《粉煤灰混凝土应用技术规程》(GBJ146-90)中要求II级粉煤灰掺量的范围为15%~30%,所以选用的粉煤灰掺量分别为15%、20%、25%、30%四个水平。考虑其性能要求和经济效益,确定玄武岩纤维掺量分别为1.0kg/m3、1.2kg/m3、1.4kg/m3、1.6kg/m3。

胶凝材料总量、单方用水量、砂率、粉煤灰掺量、玄武岩纤维掺量及高效减水剂掺量已经确定,然后即可根据体积法来确定粗骨料(碎石)用量和细骨料(中砂)用量,得到单方高性能混凝土的各组分的配比情况,如表4所示。

2 试验结果与分析

所配置的高性能混凝土要求坍落度大于200mm,所以采用坍落度值来评价混凝土拌和物的工作性能。抗压强度是根据《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB/T 50081-2002)的有关规定对标准养护(温度20℃±2℃、相对湿度大于95%)28d的150mm×150mm×150mm的立方体试样进行抗压试验得到的。最终得到的坍落度和抗压强度如表5所示。

分别以粉煤灰掺量和玄武岩纤维掺量为变量绘制两者与坍落度和抗压强度的关系曲线,如图1、图2、图3、图4,以便更清晰地反映粉煤灰掺量和玄武岩纤维掺量对坍落度和抗压强度的影响。

试验中观察到,玄武岩纤维混凝土在破坏时并未出现突然崩裂等脆性破坏现象(图5),而是表现出了一定的延性特征。抗压试验中,临近混凝土极限强度时,玄武岩纤维混凝土侧面已出现较多的裂缝,发生破坏时没有发生明显的剥落和破碎,整体性相对良好,如图6所示。

由表5中坍落度一栏可知,根据设计的配合比搅拌得到的混凝土拌和物的坍落度值均在230~255mm之间,符合规范对于高性能混凝土坍落度须大于200mm的基本要求。混凝土的抗压强度在60MPa左右,属于中高强混凝土。

表5中1~4组为粉煤灰掺量不同的高性能混凝土的试验数据,结合图1可以得出,随着粉煤灰掺量的增加,混凝土的坍落度持续增大,粉煤灰掺量为20%、25%、30%时的坍落度相对于粉煤灰掺量为15%时的坍落度分别增大了2.1%、4.2%、6.3%,即粉煤灰掺量每增加5%,坍落度随之增加5mm,两者呈线性正相关关系,粉煤灰掺量为30%时,混凝土拌和物的坍落度最大,即255mm。由不同粉煤灰掺量的高性能混凝土强度试验数据及图2可得,混凝土的抗压强度因粉煤灰掺量的增加而呈现略有增大之后减小的趋势,粉煤灰掺量为20%、25%、30%时的抗压强度相对于粉煤灰掺量为15%时的抗压强度分别增大了0.99%、3.13%、1.69%,整体变化幅度并不大,粉煤灰掺量为25%时,混凝土的抗压强度最大,即62.37MPa。

表5中1~4组为普通高性能混凝土,5~8组为在第4组配合比(即粉煤灰掺量为30%)基础上掺加了不同掺量的玄武岩纤维的高性能混凝土。将5~8组与第4组的混凝土的相应数据进行对比,并结合图3可得出,玄武岩纤维的掺入使得混凝土的坍落度有所减小,且随着纤维掺入量的增大,坍落度逐渐减小,玄武岩纤维掺量为1.0kg/m3、1.2kg/m3、1.4kg/m3、1.6kg/m3时的坍落度较未掺有玄武岩纤维时的坍落度分别减小了3.92%、5.88%、7.84%、9.8%,最多使其减小了25mm,坍落度降至230mm。试验中观察到纤维掺量增加的同时,混凝土拌和物的离析和泌水情况逐渐减轻。同时,由不同玄武岩纤维掺量的高性能混凝土强度试验数据和图4可知,玄武岩纤维掺量为1.0kg/m3、1.2kg/m3、1.4kg/m3、1.6kg/m3时的抗压强度较未掺有玄武岩纤维时的抗压强度分别减小了6.28%、4.03%、1.8%、1.11%,即掺加玄武岩纤维并未使得混凝土的抗压强度增大,反而略有减小,说明玄武岩纤维对混凝土抗压强度的影响并不明显,随着玄武岩纤维掺量的增大,混凝土抗压强度呈现增长的趋势,在玄武岩纤维掺量为1.6kg/m3时,抗压强度达到最大值(60.82MPa)。

粉煤灰的颗粒具有“滚珠效应”,可以有效减小水泥颗粒间的内摩阻力,使经过搅拌的水泥浆体更加均匀,改善其和易性;此外,更均匀的水泥浆体有利于粉煤灰充分地分散于水泥颗粒之间,使粉煤灰对水泥颗粒的“解絮”作用增强,进一步提高混凝土的和易性,使混凝土坍落度增大。

粉煤灰对混凝土强度的影响主要取决于粉煤灰的活性效应(火山灰效应)。高性能混凝土本身水胶比较低,用于水泥水化的自由水相对也较少,而因粉煤灰的活性效应需要在有大量水泥水化产物生成时才能得以体现,所以其早期活性较低,水化反应极少,故随着粉煤灰的增多,水泥量减小,参与水泥水化的自由水量相对增多;此外由于粉煤灰的“滚珠作用”有效减小了水泥颗粒之间的内摩擦阻力,使水泥浆体更加均匀,增大了水泥水化的反应面积。综合以上两点,水泥的水化反应因粉煤灰的增加而更加充分。改善的水泥水化反应会生成更多的凝胶物质,使混凝土内部的胶结作用增强,提高了混凝土的后期强度。更加充分的水泥水化反应也会生成更多的Ca(OH)2,有利于粉煤灰活性效应的发挥,促进粉煤灰水化反应生成更多强度较高、性质较稳定的C-S-H胶凝物质,混凝土强度得以显著提高。但随着粉煤灰掺量的增大,水泥掺量在不断减少,当水泥减少到一定程度时,可能会出现参与粉煤灰水化反应的Ca(OH)2相对不足的情况;同时因早期大量混凝土内部的自由水升至表面用于补给蒸发的水份,所以造成后期混凝土内部自由水量减少。以上两个因素都会影响粉煤灰的水化反应,而使粉煤灰的活性效应降低,削弱粉煤灰对强度的增强作用。此外,过多的粉煤灰会使混凝土发生较为明显的泌水现象,导致混凝土内部先天裂缝的增多,对混凝土的后期强度产生不利的影响。综上所述,粉煤灰的掺入会使混凝土的强度得到提高,但过量的粉煤灰会放大粉煤灰的不利影响起到相反的作用,因而会出现上述混凝土强度随粉煤灰掺量的增加而变化趋势发生改变的情况。

玄武岩纤维与水泥有着相同的成分、相近的密度,且其单丝细小。故将其掺入混凝土经过搅拌后可以均匀地分散在混凝土中,形成三维乱向网络体系,每立方厘米混凝土中大约分布有几十根玄武岩纤维单丝,起到了“承托”骨料的作用,随着纤维掺量的增大,这种交织的空间纤维体系更加密集,搭接得更加牢固,承托作用愈加明显,所以混凝土拌和物的坍落度值不断降低。此外,密集分布的纤维使得基体失水面积较少,水分的迁移更加困难,阻碍了混凝土中水分的蒸发,起到了保水的作用,使得混凝土拌和物的泌水和离析情况有所减少,所以增大纤维的掺量会提高拌和物的保水性和黏聚性。

混凝土试件受压发生破坏并非因为本身受到纵向压应力而发生压碎破坏,而是由于纵向的压力荷载作用所导致的横向伸拉变形达到混凝土的极限拉应变,使得混凝土发生破坏。整个受压破坏的过程就是内部裂缝不断扩展和连通的过程,而裂缝会首先从整个混凝土中最薄弱的部分(不同物质的界面)产生。掺加玄武岩纤维可以改善混凝土拌和物的和易性,减少混凝土的离析,并使得水泥水化更加充分,原生微观缺陷减少,提高混凝土骨架的稳定性;硬化过程中,纤维发挥桥接的作用,分散自收缩应力,以减少原生裂缝的扩展,提高混凝土的自愈合能力,使得内部缺陷减少;在外荷载作用下,纤维在混凝土中形成的三维乱向网络体系可以协同骨料共同承担力的作用;压力作用下,混凝土的裂缝大多会沿着长度方向进行扩展,在裂缝扩展的途中一定会遇到纤维,裂缝会因为纤维的阻挡而试图改变延展方向,改变方向后仍会遇到乱向分布的纤维,以此裂缝延伸方向不断被阻挡而发生曲折,大量能量被消耗,使得裂缝的尖端应力大幅减小。

综合以上几个因素,掺入纤维应该会对混凝土内部裂缝的产生和扩展起到抑制作用,从而限制试件的横向拉伸变形,提高混凝土的抗压强度。但纤维在基体中往往是在骨料和浆体界面平行分布的,如此会降低胶凝材料的包裹效果,使得本就是混凝土中薄弱部分的骨料与浆体的界面强度降低,致使压力作用下界面更易发生破坏;纤维的掺入会使得混凝土在搅拌过程中引入大量气泡,局部孔隙增多,利于裂缝的贯通。本次试验中,纤维的掺入与否并未对混凝土的抗压强度有较大影响,说明纤维对抗压强度的负面效应抵消了部分对抗压强度的增强效果。

3 结语

本文通过对不同玄武岩纤维掺量和粉煤灰掺量的高性能混凝土进行坍落度试验和抗压强度试验,研究了玄武岩纤维掺量和粉煤灰掺量对高性能混凝土工作性能和抗压强度的影响,并对以上影响作用进行了机理分析,得到以下结论:

(1)对于高性能混凝土的工作性能(本文以坍落度为主要指标),随着粉煤灰掺量的增大,坍落度不断增加;纤维的掺入使得坍落度出现明显的降低,且随着玄武岩纤维掺量的增加,坍落度在逐渐减小。

(2)对于高性能混凝土的抗压强度,随着粉煤灰掺量的增大,抗压强度呈现略有增大之后减小的趋势;掺加玄武岩纤维使得混凝土的抗压强度略有减小,表明玄武岩纤维对抗压强度的影响并不显著,随着玄武岩纤维掺量的增加,混凝土抗压强度呈现增长的趋势。

(3)掺入玄武岩纤维后,抗压强度试验试件的破坏形式由脆性转变为韧性,表现为无明显剥落、破碎和裂而不散,说明玄武岩纤维对高性能混凝土具有明显的增韧效果。

(4)粉煤灰对混凝土工作性能的改善主要是由于形态效应和微集料填充效应,其对强度的影响主要与其活性效应有关,粉煤灰的掺入会使混凝土的强度得到提高,但过量的粉煤灰会放大粉煤灰的不利影响起到相反的作用。

参考文献

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连续玄武岩纤维在高性能混凝土中抗折试验研究 篇3

【关键词】正交试验；水灰比；体积掺量；长径比

（3）从实验结果可以看出，随着玄武岩纤维体积率的增加，混凝土初裂次数、终裂次数、初裂后破坏冲击能与全过程破坏能少，且掺入超细粉，基本上无泌水，其水泥浆的粘性大，很少产生离析的现象。

2.3力学性能。

由于混凝土是一种非均质材料，强度受诸多因素的影响，水灰比是影响混凝土强度的主要因素，对于普通混凝土，随着水灰比的降低，混凝土的抗压强度增大，高性能混凝土中的高效减水剂对水泥的分散能力强、减水率高，可大幅度降低混凝土单方用水量。在高性能混凝土中掺入矿物超细粉可以填充水泥颗粒之间的空隙，改善界面结构，提高混凝土的密实度，提高强度。

2.4体积稳定性。

与普通混凝土相比，高性能混凝土具有高体积稳定性，硬化早期水化热程度很高。

2.5经济性。

高性能混凝土较高的强度、良好的耐久性和工艺性都能使其具有良好的经济性。高性能混凝土良好的耐久性可以减少结构的维修费用，延长结构的使用寿命，收到良好的经济效益； 高性能混凝土的高强度可以减少构件尺寸，减小自重，增加使用空间；HPC 良好的工作性可以减少工人工作强度，加快施工速度，减少成本。

3. 高性能混凝土技术的应用

3.1在道路工程中的应用。

与传统混凝土相比，高性能混凝土具有良好的稳定性与耐久性，因而在人们的生产生活中得到了广泛的应用。将高性能混凝土技术应用于道路工程中，不仅能够合理地缩减道路地面的厚度，有效延长道路的使用寿命。此外，高性能混凝土具有良好的透水性能，可以有效缓解道路热岛效应的发生。随着现代化城市进程的不断推进，道路覆盖率也逐年增加，加快了整个城市的建设。在城市不断建设的过程中，其道路建设的水平及质量至关重要。将高性能混凝土技术应用在道路工程中，既能适应我国高速发展的交通行业，又能满足现代化、城市化建设的需要，因此值得大力推广。

3.2在桥梁工程中的应用。

（1）桥梁工程中，大跨度桥梁的自重往往占总荷载的大部分。将高性能混凝技术应用于桥梁工程中，可以合理降低桥梁的自重和截面高度，使桥梁工程的耐久度得到提高。同时，由于高性能混凝土具有较高的早期强度，因而可以加快桥梁工程的整体施工进度。

（2）与传统的混凝土相比，高性能混凝土具有较好的强度、耐久度以及抗拉力，使得高性能混凝土铸造的桥梁无论是在使用寿命还是整体性能上都有了很大的提升。当前，高性能混凝土技术还被应用于海岸与河堤的加固工程中。将高性能混凝土应用于堤防的筑造，可以有效避免海岸塌陷等问题。高性能混凝土的耐久性，使得海岸线得到了合理的开拓，大部分沿海城市的面积相应地得到了增加，各类水生生物的适应性也得到了满足，海洋中丰富多样的资源得到了切实的保护。

参考文献

[1]王人和. 高性能混凝土矿物掺合料及其性能研究[D].武汉理工大学，2012.

连续玄武岩纤维在高性能混凝土中抗折试验研究 篇4

简要介绍了纤维聚合材料(FRP)的发展和在建筑结构加固方面的`应用情况,探讨了碳纤维加固技术的优点和待解决的问题,为混凝土结构碳纤维抗震加固的试验研究提出了可行性方案.

作 者：金波 祖德峰 张敏政 谢礼立 JIN Bo ZU De-feng ZHANG Min-zheng XIE Li-li 作者单位：金波,谢礼立,JIN Bo,XIE Li-li(哈尔滨工业大学,土木工程学院,黑龙江,哈尔滨,150090;中国地震局工程力学研究所,黑龙江,哈尔滨,150080)

祖德峰,张敏政,ZU De-feng,ZHANG Min-zheng(中国地震局工程力学研究所,黑龙江,哈尔滨,150080)

连续玄武岩纤维在高性能混凝土中抗折试验研究 篇5

姓名：赵欢

学号：09104244 绿色环保的矿物纤维—玄武岩纤维（CBF）

赵欢

摘要：武岩纤维不仅具有高强、高模量的特点，而且耐高温、耐腐蚀。叙述了玄武岩纤维材料的优越的性能，以及玄武岩纤维及其制品在不同工业领域的应用。

关键词：玄武岩纤维

特点

用途 玄武岩纤维的生产原料及生产过程

玄武岩连续纤维是以纯天然玄武岩矿石为原料，将矿石破碎后放进池窑中，经1 450—1 500℃的高温熔融后，通过喷丝板拉伸成连续纤『1』。连续玄武岩纤维的主要成分为SiO2、AL2O3、Fe203、Na2O、K2O等氧化物，属于硅铝酸盐系纤维以CBF为增强体可制成各种性能优异的复合材料，可广泛应用于消防．环保、航空航天、军工、车船制造．工程塑料、建筑等军工和民用领域，故CBF被誉为2l世纪的新材料

『2』

。随着国外工艺技术的不断改进以及新市场的不断开拓，玄武岩纤维有望成为第四大高强高模纤维。由于玄武岩熔化过程中没有硼和其它碱金属氧化物排出，使玄武岩连续纤维的制造过程对环境无害，无工业垃圾，不向大气排放有害气体，玄武岩连续纤维是2l世纪又一种新型的环保型纤维『1』。

玄武岩纤维的主要组成成分

『3』玄武岩纤维的特点

2.1 突出的抗拉强度

CBF的抗拉强度为3 800～4 800 MPa，比大丝束碳纤维、芳纶、PBl纤维、钢纤维、硼纤维、氧化铝纤维都要高，与S玻璃纤维相当。

2.2 高耐蚀性和高化学稳定性

CBF的耐酸性和耐碱性均比铝硼硅酸盐纤维好

『4』

。在碱性溶液中具有独特化学稳定性，该特性为在桥梁、隧道、堤坝、楼板等类混凝土结构的增强，以及沥青混凝

班级：纺贸912

姓名：赵欢

学号：09104244 2.7 低吸湿率

与玻璃纤维相比，该吸湿率要比玻璃纤维低6至8倍。

2.8 兼容性

与金属、塑料、塑胶有较好的兼容性，即可开发新特性复合材料。

2.9 产品使用性高

玄武岩纤维的使用性能优异。它具有自己的应用领域且这些领域是玻璃纤维无法满足的。根据经济技术和经济分析，与玻璃纤维相比，该纤维及其产品具有最佳性价比。玄武岩纤维（CBF）的用途

3.1 防火隔热领域的应用

CBF用于防火服正处于起步阶段．由于其本身的特殊性能，用于防火服领域有较大的优势。CBF是无机纤维，具有不燃性、耐温性(--269℃一650℃)．无有毒气体排出．绝热性好，无熔融或滴落．强度高，无热收缩现象等优点。缺点是比重较芳纶纤维大，穿着的舒适感不如芳纶纤维防火服。如果CBF与其他纤维混纺可制成阻燃面料，用于部队的相关装备显然是有明显优势的。

3.2 在过滤环保领域的应用

CBF是一种新型的绿色环保材料，可用于环保领域有害介质．气体的过滤、吸附和净化，特别是在高温过滤领域，CBF的长期使用温度是650℃．远优于传统过滤材料，是过滤基布．过滤材料．耐高温毡的首选材料。

目前过滤材料主要有天然纤维．各种合成纤维．各种无机纤维和金属纤维。由于对耐高温提出了更高的要求，又引进了Nomex、Procon、Torcon、Basfil．P84等。但是，目前所有的过滤材料都不能解决过滤高温介质的问题，而CBF可以在--269℃-650℃的范围内长期使用．它的耐高温性能是其他材料所无法比拟的。

3.3 CBF增强树脂基复合材料的应用

CBF具有良好的技术特性：低容重，低导热率，低吸湿率和对腐蚀介质的化学稳定性，能够降低结构重量，形成新型结构材料。利用这些特性，在宇宙飞船、火箭、导弹、战斗机、核潜艇、军舰、坦克等武器装备的国防军工领域及航空航天领域也有广泛的应用。它可以促进军队武器装备的升级换代，增强军队的战斗力，可在某些领域替代碳纤维，降低武器装备的制造成本

『5』

。在军品和民品领域有广泛的应用。玄武岩纤维增强树脂基复合材料是制造坦克装甲车辆的车身材料．可减轻其重量；用于制造火炮材料．尤其是用于炮管热护套材料可以大大提高火炮的命中率和射击精度。在枪弹、引

班级：纺贸912

姓名：赵欢

学号：09104244 材料，2003，17(3)：17-20．

「3」 谢尔盖．玄武岩纤维的特性及其在中国的应用前

景[J]．玻璃纤维，2005(5)：46．

「4」

陈阳，王岚，李振伟．玄武岩纤维性能及应用【J】．新型建筑

材料，2000(8)：29．

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胡显奇，申屠年连续玄武岩纤维在军工及民用领

域的应用[J]．高科技纤维与应用，2005，30(6)：8.「6」

齐风杰，李锦文，李传校，等．连续玄武岩纤维研究综

连续玄武岩纤维在高性能混凝土中抗折试验研究 篇6

关键词：海砂；高性能混凝土；试验；资源

1.引言

在新世纪的改革大潮中，随着我国建筑行业规模的日益壮大，砂作为建筑材料主要成分之一，其市场需求越来越大。目前大部分工程项目仍采用河砂，然而河砂资源有限，随着大量的开采其质量和产量都在下降，相应的价格也连年攀升，更甚者造成的环境破坏结果无法弥补，河砂资源的匮乏和恶意开采带来的危害已经影响到我国高速发展的城市建设。在此背景下，海砂的使用影响着建筑行业的发展，解决了资源上的难题，同时也带来了一些问题。海砂中含有大量的贝壳类杂质和大量的盐和氯离子，这些影响着所配制的混凝土的和易性、耐久性和强度等。利用海砂配制高性能混凝土对于我国经济建设有较好的社会效益和经济效益。2.建筑业海砂资源应用价值

市场上目前的天然河砂算上运至混凝土搅拌站的价格大约每吨50元，海砂淡化加运输等价格仅35元左右，每吨净节约60元。普通搅拌站按每年生产50万方混凝土计，每方用混凝土平均0.7吨，即可节约2000多万，经济效益可观。海砂取代河砂投入使用，一方面解决建筑大量用砂的需求同资源有限的矛盾，另一方面通过严格控制海砂级配更有利于保证高性能混凝土的品质（高性能混凝土包括强度性能），减少环境污染。使用海砂资源制备高性能混凝土势在必行，具有良好的经济效益和社会效益。3.海砂制备高性能混凝土中阻锈剂影响

海砂中往往含有氯盐和硫酸盐等，这些成分不仅影响混凝土的力学性能，对钢筋混凝土耐久性的影响很大，常常造成混凝土硫酸盐腐蚀、钢筋腐蚀和混凝土强度变化较大等。针对这些较河砂复杂的特性，海砂制备混凝土尤其是高性能混凝土中需采取多种手段，包括海砂中添加阻锈剂、海砂淡化处理以及掺加多种矿物掺合料等。常用的醇胺类阻锈剂对混凝土的抗裂性能、耐久性能和力学性能都有很大的影响。

表1 混凝土配合比 kg/m3 很多专家利用淡化海砂进行了配制混凝土性能试验，得到了很多重要结论。上表1是其中较为成功的混凝土配合比设计。根据以上配合比的混凝土配方，采用对照试验，一组试件内添加hlc阻锈剂，另一组正常制备，成型养护28d后进行各项性能检测。力学性能方面，两个配比所得混凝土28d抗压强度都能够满足计算配合比c35混凝土强度要求。相比而言，添加阻锈剂的一组抗压强度有所提高，原因主要是阻锈剂中含有胺类物质促进水泥水化作用，早期水化速度快，减少了水泥石的孔隙率，从而提高混凝土的密实度，减少内部缺陷。根据试件实验观察发现，添加阻锈剂的混凝土抗变形能力增强，检测得到的混凝土极限拉伸值较高，弹性模量较低。加入hlc阻锈剂的混凝土抗裂系数大得多，从混凝土抗裂系数表2对照组表明抗裂能力提高了32%左右，具有更高的抗拉强度、更大的极限拉伸值和更小的自主提及变形性能。检测数据表明，加入hlc阻锈剂的混凝土密实度明显提高，同时，碳化实验得到的碳化深度减小，抗碳化能力提高，抗氯离子侵蚀能力也提高了，所以整体的耐久性较为优越。

表2 混凝土的抗裂系数试验 4.海砂制备高性能混凝土氯离子钢筋锈蚀试验

高性能混凝土指具有高工作性、高抗渗性、高强度和长期稳定性的混凝土，作为河砂的替代品，海砂可以保证自身强度和工作性能，能配置强度和工作性能优越的混凝土。尽管淡化过程中贝壳和氯离子含量明显下降，海砂中不可避免存在的氯离子等物质严重影响着所制备的混凝土的耐久性性能，对海砂资源制备的高性能混凝土全面检测的同时必须重点分析氯离子钢筋锈蚀研究。

根据《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》（gbt50082-2009）第十二章操作要求，按照直接测量被检钢筋的锈蚀面积及失重情况的方法，定性的进行海砂制备的高性能混凝土的氯离子钢筋锈蚀试验。混凝土仍采取前面所述配合比，选用二级钢，尺寸按照规范选取。配制好后，首先，在成型室养护24h后拆模；接着拆模后在端部刷毛，涂上不小于20mm厚的保护层砂浆；最后涂上保护层砂浆后的试件要经过潮湿养护24h后再移入标准养护室继续养护至28d龄期，养护完成后，进行定性观察氯离子钢筋锈蚀严重程度。

连续玄武岩纤维在高性能混凝土中抗折试验研究 篇7

1试验用原材料

试验采用均匀试验设计方法,在确定每种影响因素的变化范围的前提下进行试验。

采用的原材料主要有以下几种。

1.1水泥

河北省唐山冀东水泥厂生产的盾石牌42.5普通硅酸盐水泥(P.0),其主要技术指标见表1。

1.2砂子

阜新市他本镇他本河中砂,细度模数为2.98,堆积密度为1 550 kg/m3,及配合格。

1.3聚丙烯纤维

江苏省射阳县强力纤维有限公司生产的聚丙烯纤维,其技术参数见表2。

1.4外加剂

上海花王化学有限公司生产的“迈地”早强高效纯萘系减水剂,掺量为水泥用量的0.3%~1.0%,减水率可达15%~35%, 在保持水泥用量和水灰比不变的情况下,可提高塌落度15~20 cm。

1.5 水

自来水,符合《混凝土拌合用水标准》(JGJ6389)对水质的要求。

1.6煤矸石

煤矸石是在成煤过程中与煤层伴生的一种含碳量较低,并具有一定强度的岩石。 试验用煤矸石为阜新高德矿自然煤矸石。 其主要化学成份见表3,主要物理指标见表4。

%

2影响因素变化范围的确定

实验室试验配合比见表5,抗折强度结果见表6。

本试验采用均匀设计[3]安排试验。 选定水泥、

水、砂率、Y型聚丙烯纤维含量、减水剂5个影响因素,安排10组试验。 试验选用的均匀设计表的使用表为S=5,均匀度偏差D=0.2 414。 试验选用水泥为490~535 kg/m3,用水范围为165~210 kg/m3,砂率为36%~45%。 通过以往的经验数据 , 混凝土中掺入0.9 kg/m3的聚丙烯纤维最佳。 所以在保证纤维总量 不变的情况下,取Y型和圆型聚丙烯纤维总含量为0.0~0.9 kg/m3(试图通过掺不同掺为量、不同截面的纤维,达到增强﹑增韧的目的)。 减水剂掺量为1.0~ 2.0 kg/m3。

纤维混凝土的抗折和劈拉的阻裂原理基本相似; 纤维混凝土的裂缝扩展过程是随着荷载的增加,当裂缝扩展通过纤维增强效应区时,裂缝将受到纤维的阻挡而缓慢发展或改变方向绕过纤维而在另一个较易通过的区域内通过,然后又被其它纤维阻挡。 与此同时,开裂区的纤维将提供拉拔阻力,阻止裂缝张开。 由于纤维具有乱向分布的特点, 使这种开裂和阻裂也是乱向的,这样就增加了裂缝开裂路径的曲折性,使纤维混凝土材料在荷载作用下表现为裂缝缓慢的增长。 由于裂缝缓慢增长的结果,混凝土中扩展延伸裂缝所需的能量随裂缝延伸而增加直至能量达到临界值而发生裂缝快速扩展而断裂,使整个破坏过程延缓,改善了混凝土的脆性。 因此,纤维的掺入大幅度提高了混凝土的抗折性能进而提高了混凝土的抗折强度,减缓混凝土脆性破坏的过程。

3结论

通过混凝土抗折强度的试验数据分析,在仅考虑混凝土的抗折强度时混凝土的配合比为:

当水泥∶水∶砂子∶煤矸石∶Y型聚丙烯纤维∶圆型聚丙烯纤维∶外加剂∶附加水为525∶170∶766∶748∶0.6: 0.3∶1.556∶64时, 可配制出28 d抗折强度6.56 MPa的聚丙烯纤维自燃煤矸石轻骨料混凝土。

摘要：为改善混凝土自重较大的问题并提高其韧性、抗裂性和耐久性,在理论研究的基础上,提出了关于聚丙烯纤维自燃煤矸石轻骨料混凝土配合比的设计方法,运用此方法对混凝土进行配合比试验,得出聚丙烯纤维轻骨料混凝土的抗折强度实验数据,为聚丙烯纤维自燃煤矸石轻骨料混凝土的应用提供了理论依据。

连续玄武岩纤维在高性能混凝土中抗折试验研究 篇8

杨医博 梁松 莫海鸿 陈尤雯（华南理工大学建筑学院 510640）

摘要：目前在《混凝土结构耐久性设计与施工指南》（CCES 01-2004）中规定了四种评定混凝土抗氯离子性能的试验方法：RCM法、电量法、NEL法和自然扩散法，在该标准中，对RCM法和NEL法进行了较为详细的描述，而对电量法和自然扩散法则未进行描述。根据一般的经验，试样的来源和试样处理的过程均会对最终的试验结果产生较大影响。由于这四种方法均是对混凝土抗氯离子性能进行测试，因此有必要对可以统一的部分进行归纳，以提高四种方法对混凝土抗氯离子性能评估的一致性。根据现有试验方法以及近年来国内外文献，对试样尺寸和试验方法等内容提出了一些建议。

关键词：混凝土；氯离子；试验方法

1.概述 2.现行的混凝土抗氯离子性能试验方法

随着混凝土向高性能发展以及对耐久性的日1）电量法 益重视，用以评价高性能混凝土耐久性的试验方电量法是美国标准ASTM C1202的简称，国法也越来越受到人们的关注。内对其进行了少许改进。

对于普通混凝土，通常采用抗渗性、抗冻性、美国标准中采用φ102mm×51mm的标准试抗碳化能力等指标来表征混凝土的耐久性能。在件，以成型的圆柱体表面的50mm切片作为试件。高性能混凝土中，混凝土的抗冻性和抗碳化能力试验前需进行真空饱水，将试件放入真空干燥器，仍可沿用普通混凝土的方法，但由于混凝土中水将内部压力减少至低于133Pa，保持3h，加入水胶比较小，混凝土非常致密，测试混凝土的抗渗后再抽真空1h，然后将试件浸于水中182h。压力耗时较长，用抗渗压力来表征混凝土的抗渗国内采用φ100mm×50mm或100mm×性能变得非常困难，必须采用其他方法来确定混100mm×50mm的标准试件，加工时应至少切除试凝土的抗渗性能。件表面层20mm。试验前需进行真空饱水，将试件为解决这一问题，各国学者进行了很多研究，放入真空干燥器，真空度低于-0.08MPa，保持4h，也提出了多种方法，目前多采用混凝土的抗氯离加入水后再抽真空2h，然后将试件浸于水中子性能来表征高性能混凝土的抗渗性能。在中国162h。土木工程学会标准《混凝土结构耐久性设计与施工试验采用60V直流电，阳极采用0.3mol/l的指南》（CCES 01-2004）[1]中确定了可以用四种方法氢氧化钠溶液，阴极采用3％氯化钠溶液，通电时（电量法、RCM法、NEL法和自然扩散法）来测定间为6h。试验时定时测定电流值，计算6h内通过混凝土的抗氯离子性能。试样的电量值，并据此判断混凝土的抗氯离子性由于这四种方法的来源不同，其在样品制备、能。操作过程等方面存在较大差异，这种差异的存在不2）RCM法 利于不同方法所得数据的对比。为改变这一情况，RCM法来源于唐路平博士的方法，但在一些本文从现有的四种试验方法入手，提出一些建议供具体细节方面做了改动。同行参考。RCM法采用φ100mm×50mm的标准试件，用φ100mm×300mm或150mm×150mm×150mm的试件制成，加工时应至少切除表面层20mm。试验前7d加工成标准试件，进行试验前进行15min超声浴。

试验采用30V直流电，阳极采用约300ml的0.2mol/l的氢氧化钾溶液，阴极采用含5％氯化钠的0.2mol/l的氢氧化钾溶液，根据初始电流的不同，通电时间为4h～168h。

试验结束后，将试件劈开，用0.1mol/l的硝酸银溶液测定氯离子渗透深度，利用公式计算氯离子扩散系数。3）NEL法

NEL法是清华大学提出的方法。

NEL法采用100mm×100mm×50mm或φ100mm×50mm的标准试件，试件需切除表面层20mm以上。

试验前将试件加工成标准尺寸，将试件放入真空干燥器，真空度低于-0.08MPa，保持4h，加入4mol/l的氯化钠溶液后再抽真空2h，继续保持试样浸泡于氯化钠溶液中至24h。

用NEL型混凝土渗透性电测仪测定氯离子渗透系数。该方法测试时间短，只需5-8min。4）自然扩散法

自然扩散法是最直接的一种方法，其过程是将养护到一定龄期的试件在含有氯离子的的水中浸泡，浸泡到一定龄期后切片测量不同深度的氯离子含量。

由于研究者不同，所采用的试样尺寸和浸泡溶液的离子种类和数量也是多种多样。

自然扩散法的试验时间较长，通常需在含氯离子的溶液中浸泡90d以上龄期。3.建议的试验方法

从本质来看，混凝土是一种不均匀材料，无论是对于成型的混凝土试件还是现场浇筑的混凝土而言，其表面通常都较内部更容易渗透，因此，选用什么尺寸的试样以及用试样的什么部位进行试验都会对试验结果产生影响。

参考现行的上述几种试验方法，针对试验过程提出如下建议。1）试样尺寸的选取

从进行试验的角度来看，采用的试样有两种，一种是成型的试件，其中包含了试验室和工地现场成型的试件两种，另一种是现场抽芯的试件。

在上述四种试验方法中，除RCM法一定要使用圆柱体试件外，其他方法均可使用长方体试件。

考虑到我国主要采用立方体试件的具体情况，对于成型的试件，建议电量法、NEL法和自然扩散法中采用100mm×100mm×100mm的试件，RCM法中采用φ100mm×200mm的试件。每组均为三个试件。

当采用抽芯的试件时，建议采用φ100mm的试件，试件长度不小于100mm。2）试样的试验龄期

水泥的水化过程是随着时间延长而逐步进行的，对于普通混凝土水泥水化主要集中在28d以前，而对于掺加了大量矿物掺合料的混凝土，可能在90d以前水化都在持续进行。

水化程度的不同在微观上表现为混凝土的密实度不同，而密实度的不同将直接影响渗透性的测试结果。因此，采用何种龄期进行测试，对测试结果影响非常大。

在《混凝土结构耐久性设计与施工指南》中提出的控制指标中，电量法是采用56d龄期的指标，而RCM法则采用28d龄期的指标。对于同一个配比的混凝土试样，其特定龄期的渗透性是一样的，而不同龄期的渗透性差异则可能非常大，对于不同的试验方法宜采用相同的龄期进行混凝土抗氯离子性能的测试和评定。

考虑到现有的高性能混凝土中均掺加了大量的矿物掺合料，而矿物掺合料产生二次水化所需时间较长，综合考虑试验时间和水化过程，建议采用56d龄期的试样进行试验。3）试样的切割方法

在上述四种试验方法中，美国标准的电量法采用的是试件表层，自然扩散法中可以采用不切割的试件，而其他方法中均采用试件的中部（切除表层20mm以上）。

混凝土试件的表层通常渗透性较大，以表层进行试验所得的渗透系数较大，考虑到混凝土构件在实际工程中都是表面先接触到有害物质，以表层进行试验更接近实际情况。

但采用试件表层进行试验存在两个问题，一是表层的质量不稳定，所得的数据离散性较大，二是表层不够光滑，需进行打磨。

由于试验必须考虑可重复性和离散性，希望在试验中采用的样品性能是较为稳定的，因此建议采用试件的中部进行试验。

对于成型的试件，当采用100mm×100mm×100mm的试件时，以平行于成型面方向切割试件，切除试件表面层20～30mm；当采用φ100mm×200mm的试件时，切除试件表面层50～60mm。从切除表面层后的试件上表面切取50mm厚试件作为测试用试件。

对于抽芯的试件，切除试件表面层20～30mm，从切除表面层后的试件上表面切取50mm厚试件作为测试用试件。

为保证试件的上下表面平行，建议采用双刀的岩石切割机进行试件的切割，并在测试前24h取出试件进行切割。4）试样的超声清洗

目前只有RCM方法中规定了要对试件进行超声清洗，考虑到试件要进行饱水（饱盐）处理，为保持饱水（饱盐）设备的清洁，宜在进行饱水（饱盐）处理前进行清洗。

建议的超声清洗步骤是，将切割好的试件放入40MHz的超声波清洗器中进行15min超声浴。5）试样的饱水（饱盐）过程

由于高性能混凝土的水胶比通常较低，混凝土非常密实，仅采用浸泡方法，混凝土内部很难完全饱水，应采取真空处理方法进行饱水处理。

根据清华大学的研究，高强混凝土在真空度-0.08MPa时，干抽4h，湿抽2h即可达到完全饱水的目的。

有些内部资料显示，对于超高强的混凝土，上述真空饱水制度并不能使试件完全饱水。有些学者认为，真空饱水过程破坏了试件原有的孔隙结构，试验结果不能真实反映试件的抗氯离子渗透性。根据作者的试验结果，试件的饱水程度不同对电量值的影响非常大，干燥状态试件的电量值远较饱水状态下的低，从保证工程质量和试验可重复性的角度看，宜采用固定的真空饱水制度。

建议的饱水（饱盐）过程如下，将经过超声清洗的试件放入抽真空装置中，使试件在真空度为-0.08MPa的条件下保持4h，再加入自来水（NEL法需加入4mol/l的氯化钠溶液），继续在真空度为-0.08MPa的条件下保持2h，关闭真空泵，保持试件浸于水中162h。

由于氯化钠对设备有腐蚀，进行饱盐以后需尽快对设备进行清洗。

为防止氯化钠清洗不干净对试件造成影响，NEL法的饱盐设备需专用，不得与其他方法中试件的饱水过程共用同一设备。

6）溶液的种类和浓度

在上述四种方法中，溶液的种类和浓度各不相同，其中RCM法、电量法和NEL法中各自确定了本方法中的溶液的种类和浓度，而自然扩散法中并未作规定。

从进行试验结果对比的角度看，四种方法采用相同的溶液种类和浓度是较好的。考虑到RCM法和自然扩散法可用于评估混凝土的耐久寿命，而电量法和NEL法仅可用于混凝土抗氯离子性能高低的评定。电量法、RCM法和NEL法已经应用多时，改变溶液中离子种类和数量将需进行大量的工作，而自然扩散法中目前并无规定的离子种类和数量，将自然扩散法和RCM法中离子种类和浓度定为相同较为合适。

建议自然扩散法中使用的浸泡溶液为含5％氯化钠的0.2mol/l的氢氧化钾溶液，试件与溶液体积比为1：2，每1个月更换一次溶液，试件在溶液中浸泡3个月以上龄期后，用0.1mol/l的硝酸盐溶液测定混凝土试件中氯离子渗透深度或切片测量试样中氯离子浓度。4.结语

本文从规范试验过程的角度对混凝土抗氯离子性能试验方法进行了探讨，提出了一些建议。

必须说明的是，本文提出的建议是从进行试验的角度出发的，其特点是尽可能的将试验条件统一，而并非是将试验条件与实际工程条件统一。

以自然扩散法为例，本文建议的方法是为了和RCM法更好的进行对比，如果是为了得到实际条件下混凝土中氯离子的渗透规律，则以采用不切割的试件在工程现场条件下进行试验为宜。

混凝土抗氯离子性能试验方法的完善需要进行大量的试验工作，本文提出了作者的一些观点，供同行参考。

参考文献

1.中国工程院土木水利与建筑学部工程结构安全性与耐久性研究咨询项目组，混凝土结构耐久性设计与施工指南，中国建筑工业出版社，2004

杨医博，男，1977-，博士，讲师。

广州 华南理工大学建筑学院土木系，邮编510640 电话/传真：020-87111568

连续玄武岩纤维在高性能混凝土中抗折试验研究 篇9

为了探究玄武岩纤维、木质素纤维以及聚酯纤维增强沥青混凝土路用性能的效果, 本研究设计了7种沥青混合料进行室内路用性能试验, 比较其力学性能、水稳定性、高温稳定性、低温性能及疲劳性能, 对比分析不同纤维对沥青混合料路用性能的影响, 为深入研究纤维沥青混凝土增强机理以及工程应用提供参考。

1 试验材料

1.1 混合料类型

目前, 聚酯纤维是密级配沥青混合料中常用的加筋纤维, 木质素是SMA沥青混合料中常用的稳定剂纤维;因此本试验采用AC-13C及SMA-13两种级配, 级配组成见表1。沥青采用PG分级为PG-76-22的改性沥青, 各项指标均符合规范要求。同时, 根据已有纤维增强沥青混凝土的研究, 纤维的用量一般在0.2%~0.4%。因此, 本研究以AC-13、SMA-13级配为基础添加不同掺量组合的纤维, 设计了7种沥青混合料见表2。

表2中, GBFR为浙江金石公司生产的玄武岩纤维;SMG与SGM的区别在于SMG是直接将0.1%木质素和0.2%GBFR混合后, 加入集料拌合, SGM是先将0.2%GBFR加入集料拌合均匀后, 再加入0.1%木质素纤维拌合。

1.2 各种沥青混合料的最佳油石比

根据《公路工程沥青与沥青混合料试验规程》 (JTG E20—2011) , 每种沥青混合料采用估计沥青用量为中值, 以0.5%间隔变化沥青用量, 成型5种不同油石比的马歇尔试件, 分别在规定的试验温度及试验时间内测定其稳定度和流值, 同时测定其体积参数, 计算空隙率、饱和度及矿料间隙率, 最后确定各种沥青混合料的最佳油石比。7种混合料的最佳油石比见表3。

2 纤维增强沥青混凝土性能比较

2.1 高温性能试验

作为一种粘弹性材料, 沥青路面在高温天气条件以及车辆荷载的重复作用下, 沥青混合料容易产生车辙、推移、拥包等永久性变形类路面病害[8,9]。在室内评价沥青混合料的高温稳定性或累积变形发展规律, 可采用单轴压缩、三轴压缩、弯曲蠕变、直剪试验以及车辙试验等进行研究。本文通过车辙试验和60℃动态蠕变试验, 对7种沥青混合料的高温稳定性进行评价。

2.1.1 车辙试验

依据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》 (JTG E20—2011) 的试验方法进行车辙试验, 试验结果见图1:

由图1可以看出:SMA-13沥青混合料的动稳定度均大于AC-13C的动稳定度, 这说明以集料的嵌挤作用为主的SMA混合料, 更能适应高温路面环境。掺加纤维后, 各类混合料的动稳定度均有所增大, 且AC-13C中GBFR>聚酯纤维, SMA-13中GBFR>GBFR与木质素混合>木质素, 说明玄武岩纤维在提高沥青混合料高温性能方面效果更显著。

2.1.2 动态蠕变试验

蠕变试验可分为静态蠕变与动态蠕变试验, 重复荷载试验与动力试验都属于动载蠕变试验。有研究报告[10]指出, 重复荷载蠕变试验比单轴静态压缩蠕变更能反映沥青混合料的特性。本研究采用AMPT沥青混合料性能试验机进行动态蠕变试验中的重复荷载试验[11,12]来评价混合料的高温性能, 试验结果见图2。

由图2可知, 各种混合料在初始阶段 (迁移期) 的累积应变变化趋势基本一致, 第二阶段 (稳定期) 的应变增长率排序为:不加纤维>聚酯纤维>GBFR, 木质素>GBFR与木质素混合>GBFR, GBFR混合料的稳定期终点荷载累积作用数大幅超过其他类型, 变形速度较缓慢。动态蠕变试验的结果进一步说明玄武岩纤维能明显地增强沥青混凝土高温性能。

2.2 低温性能试验

对各类型沥青混合料进行-10℃低温小梁弯曲试验, 采用破坏应变以及断裂能指标来评价沥青混合料的低温抗裂性能。测量各种混合料的抗拉强度和跨中变形情况, 通过应变能密度函数, 计算沥青混合料破坏前所储存能量, 其中分别为应力、应变分量。当沥青混合料断裂时, 应力-应变关系曲线下的面积即为混合料破坏前所存储的能量, 见图3。

测试结果见图4。由图4可知, 各种混合料的低温弯曲破坏应变均大于2 800με, 满足规范要求。加入纤维可以增强混合料低温抗裂性能, GBFR增强效果最为显著, 表现为小梁弯拉应变和应变能密度明显增大。在SMA路面结构中掺入GBFR, 可以提高储存破裂能量, 增强低温抗裂性能, 增强效果明显优于木质素、木质素与GBFR混合纤维。

2.3 水稳性能试验

依据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》进行浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验评价沥青混合料耐水损害能力, 试验结果见表4:

由表4可以看出:GBFR对于密级配沥青混合料水稳定性的改善幅度比聚酯纤维大, 前者的残留稳定度以及劈裂强度比均大于后者。GBFR作为SMA沥青混合料的纤维稳定剂, 其改善混合料的水稳定性效果与木质素纤维稳定剂效果相当。

2.4 力学性能试验

根据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》, 在UTM下进行三分点小梁劈裂试验, 加载试验温度为15℃, 加载速率为50 mm/min。研究过程中除采用常规的抗弯拉强度、最大弯拉应变以及弯曲劲度模量来分析常温弯曲试验结果以外, 还用临界弯曲应变能密度评价混合料在破坏之前储存能量的大小, 并采用粘韧性指数来评价混合料的粘韧性, 试验结果见表5。

由表5可以看出:掺入GBFR的密级配沥青混合料以及SMA沥青混合料, 其抗拉强度和破坏拉伸应变均有较大提升, 力学性能优于掺加木质素与聚酯纤维的混合料。同时, 在掺加GBFR后, 混合料粘韧性指数较大, 表明其应力达到最大值后, 还能在较大的应变范围内保持较大值, 因而具有较好的粘韧性。

3 结论

本文研究表明, 玄武岩纤维增强沥青混凝土的高温稳定性、低温抗裂性尤为显著。与聚酯纤维和木质素纤维相比, 其车辙试验的动稳定度大且60℃动态蠕变试验的稳定期终点荷载作用次数大, 变形速率缓慢, 累积变形小。低温弯曲试验玄武岩纤维混凝土小梁出现裂缝时间晚, 裂缝发展慢, 弯拉应变、应变能密度大。在沥青混合料中加入玄武岩纤维, 浸水和冻融循环后的强度有所提升, 残留稳定度和残留强度比均有所提高, 表现出较好的水稳定性。在力学性能试验中, 既可以提高抗拉强度又可以增大弯拉应变, 粘韧性指数较大, 表现出较好的力学性能。

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