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短切玄武岩纤维在混凝土补强加固中的应用

近年来,随着我国公路工程建设的迅猛发展,混凝土结构技术进步飞速,日新月异,并取得了大量的成熟、优异的技术成果。目前,混凝土结构设计已经广泛应用于基础建设领域,突出了其在建设项目中的重要地位。然而,在看到取得成就的同时,我们也应知道混凝土的裂缝问题也日益突出。这些裂缝的存在对混凝土的性能有影响,特别是混凝土的抗拉强度,是混凝土脆性破坏的主要原因。
短切玄武岩纤维是一种新型的纤维材料,其独特的力学性能、良好的稳定性和较高的性能价格比,使其成为一种优良的混凝土增强材料。

短切玄武岩纤维性能

短切玄武岩纤维,是由相应的玄武岩纤维基材为原料短切而成的长度小于50mm,能均匀分散在混泥土中的无机矿物纤维。根据其用途可分为混凝土抗裂纤维(BF)和增韧增强纤维(BZ)和砂浆抗裂纤维(BSF)。

短切玄武岩纤维的性能指标

试验项目

用与混凝土的短切玄武岩纤维

用于砂浆的短切玄武岩纤维

防裂抗裂纤维(BF)

增韧增强纤维(BZ)

防裂抗裂纤维

(BSF)

拉伸强度/MPa                  

1050

1250

1050

弹性模量/GPa                  

34

40

34

断裂伸长率/%                  

3.1

耐碱性能单丝断裂轻度保留率/%  

75

短切玄武岩纤维在混凝土中的应用分析

(1)短切玄武岩原丝可以充分利用其表面积和数量优点,从而对于微裂纹的约束,使其不连通,成果显著。同时克服其他合成纤维密度小,抗拉强度低、弹性模量的缺点,可以有效地防止现有微裂纹的扩大和新裂缝的出现,对混凝土的抗冻融、抗渗起到了一定的效果。

(2)短切玄武岩纤维除了可以与钢纤维一样,利用其高模量和单根的高抗拉强度的优势,避免裂缝的扩大,还可以避免钢纤维在搅拌时易结住,不利于泵送,施工流程复杂的情况。

(3)短切玄武岩纤维是一种典型的硝酸纤维,其具有天然的兼容性,并且由于它与水泥混凝土和砂浆的密度相似,密度都在2.63-2.8g/m³之间;和易性好,短切玄武岩纤维掺入混凝土结构后可以均匀分布。

(4)短切玄武岩纤维表面已经改性,是一种“惰性纤维”,具有十分优越的耐高温、耐腐蚀、抗冲击性。

     短切玄武岩纤维能提高混凝土的抗冲击性能,降低其脆性,提高其力学性能。具体而言,短切玄武岩纤维在混凝土结构中起着关键的作用,如抗裂、防渗、耐久性、抗冲击、抗拉强度和美观等。

短切玄武岩纤维混凝土的施工方法及注意事项

(1)施工温度:短切玄武岩纤维混凝土宜在25℃以下,-5℃的温度条件下施工否则有可能出现拌和不均匀的现象。

(2)施工质量控制:短切玄武岩纤维混凝土施工质量控制,应注意短切玄武岩纤维混凝土中各组成材料检验、计量和搅拌工序的质量控制。

①配级

玄武岩纤维增强混凝土的最佳配合比表

纤维掺量/kg/m3)

水胶比

粉煤灰掺量/%

砂率/%

单位用水量(kg/m³

1.2

0.34

15

40

160

②投料顺序及方法

在短切玄武岩纤维混凝土拌合过程中,需要考虑短切玄武岩纤维的加料顺序。使用时将短切玄武岩纤维与砂、石等骨料同时加入,最好是添加沙子和石头的同时,短切玄武岩纤维在沙子中加入,然后加入水和湿混合搅拌。

纤维加入方式可分为人工加入和自动加入。

③坍落度调整

由于纤维的增稠作用使混凝土拌合料的增稠效果略有增加,对塌落度稍有影响。如果塌落度不能满足施工要求时可使用增塑剂或减水剂来提高坍落度,以满足施工要求,不应增加水的用量来解决这个问题。

④成型及养护

掺加短切玄武岩纤维的混凝土在成型时除了应保证混凝土充分振实外无特殊要求。短切玄武岩纤维混凝土平时养护只要按普通的混凝土的养护即可。

短切玄武岩纤维在混凝土中的应用实例简述

 四川省江油市第二涪江大桥建成于1989年7月,是涪江在江油境内的道路交通枢纽。近几年来,随着交通车量的增加和超载车辆违规情况严重,桥面铺装大面积破损,人行道栏杆断裂破碎,持水系统堵塞失效,悬臂梁裂缝暴露严重。其原因是钢筋混凝土裂缝的局部开裂导致混凝土的倒塌,造成了巨大的隐患,行车安全,也给日常维护工作造成了很大困难,道路已经远远不能满足运输要求,必须进行施工和维修。

该工程凿除原有桥面铺装、桥栏、路缘石、桥台踏步以及灯柱等并将废弃物及时外运,重新浇筑C40早强防水混凝土铺装层,制安栏杆、路缘石、桥台踏步及灯柱等,同时混凝土内掺加短切玄武岩纤维(掺入量4㎏/m³)以增加混凝土的抗裂、抗渗透性和耐冲击性。短切玄武岩纤维增强混凝土路面,其抗拉强度提高了30%以上,抗疲劳性能提高了30%以上,抗车辙性能提高了300%以上,用于纵向裂缝的预防和处理,控制裂缝的发展和恢复路面的使用寿命的效果是显而易见的。

短切玄武岩纤维,其力学性能、耐化学稳定性、性价比各方面的优异突出,使其成为一种优良的混凝土增强材料。短切玄武岩纤维增强混凝土的应用前景十分广阔。无论是经济效益还是社会效益,都将取得双赢的局面,同时成为今后土木工程领域主要的建筑材料之一。


 

 

 
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