玄武岩纤维在抗冲磨混凝土中的应用研究

玄武岩纤维在抗冲磨混凝土中的应用研究

发表时间：2018-02-05T15:29:52.553Z 来源：《防护工程》2017年第28期作者：许娜陈军琪[导读] 通过在抗冲磨混凝土中掺入适量的玄武岩纤维，有效的减少混凝土的干缩变形，提高混凝土的抗冲击韧性以及抗冲磨强度。

葛洲坝集团试验检测有限公司湖北省宜昌 443002 摘要：通过在抗冲磨混凝土中掺入适量的玄武岩纤维，有效的减少混凝土的干缩变形，提高混凝土的抗冲击韧性以及抗冲磨强度。关键词：玄武岩纤维，抗冲磨混凝土，抗冲磨强度，干燥收缩

1前言

根据对水电工程运营期的调查表明，由于高速含沙水流对水工建筑物的冲击、摩擦和切削等作用，造成水工建筑物表面的磨损破坏，不仅需要花费高昂的费用修补，而且影响到水工建筑物的安全运行及使用寿命，这是长期研究并亟待解决的难点问题之一。

上世纪八十年代初，在美国一些水电泄水建筑物的修补中采用硅粉混凝土。试验结果表明：在混凝土中掺入8%左右的硅粉可使混凝土的强度提高1.3~2.3倍，抗冲磨强度提高1.3~1.5倍，抗空蚀强度提高1.6倍以上。但是由于硅粉混凝土存在着干缩变形较大的不足，在工程中会出现掺硅粉抗冲磨混凝土由于干缩开裂，在高速含沙水流的作用下导致混凝土局部成块剥落，而非模拟试验情况下单纯磨耗损失，因此有必要采取措施对抗冲磨混凝土的干燥收缩进行控制。

玄武岩纤维，是玄武岩石料在1450℃～1500℃熔融后，通过铂铑合金拉丝漏板高速拉制而成的，强度与高强度S玻璃纤维相当。玄武岩纤维是21世纪新型的环保型纤维，许多研究者致力于玄武岩纤维混凝土性能的试验研究，并取得了一定的成果，但对玄武岩纤维在水工高性能抗冲磨混凝土方面的研究则较少。本文通过试验研究玄武岩纤维对抗冲磨混凝土的性能影响，与掺HF抗冲磨剂混凝土进行对比分析，为玄武岩纤维在水电工程中的实际利用提供参考。 2试验原材料

2.1水泥

采用中热硅酸盐42.5水泥，其物理力学、化学性能检查结果见表1、表2.表1 中热硅酸盐水泥物理力学性能检测成果表

2.2粉煤灰

采用F类Ⅰ级粉煤灰，其品质检测成果见表3。表3 粉煤灰品质检测成果表

2.3骨料

采用人工砂、碎石。

2.4外加剂

采用聚羧酸标准型高性能减水剂和引气剂。

2.5抗冲磨剂

采用HF抗冲磨剂。

表4 掺HF抗冲磨剂混凝土性能检测成果表

3试验结果及分析

3.1试验结果

（1）掺玄武岩纤维抗冲磨混凝土

试验采用中热42.5水泥，Ⅰ级粉煤灰（掺量20%）,聚羧酸高性能减水剂和引气剂以及玄武岩纤维（掺量1.5kg/m3）配制各级配混凝土，混凝土拌合物搅拌时长4min～4.5min；

（2）掺HF抗冲磨剂抗冲磨混凝土

试验采用中热42.5水泥，Ⅰ级粉煤灰（掺量20%）, HF抗冲磨剂和引气剂配制各级配混凝土，混凝土拌合物搅拌时长3min。表6掺玄武岩纤维混凝土拌和物试验成果表

虽然从试验结果看掺玄武岩纤维混凝土的抗冲磨强度与掺HF抗冲磨剂混凝土无显著差异，但其干缩变形明显小于掺HF抗冲磨剂混凝土，可以降低混凝土的开裂风险。

此外，掺入玄武岩纤维除了需要适当延长混凝土拌合时间外，对混凝土其他各方面的性能无明显影响，在相同水胶比下各级配的28天抗压强度规律性较一致，并且水平相当。

4结论

通过掺入玄武岩纤维可以有效减少混凝土的干缩变形。这是由于玄武岩纤维在混凝土砂浆中形成一种致密、乱向分布的网状连接结构，纤维与水化产物之间结合精密，从而能很好的阻挡微裂纹的产生及扩展，提高混凝土的抗裂性能。

由于玄武岩纤维具有高强、高弹模、耐高温、耐酸碱以及成本较低的优点，通过掺入玄武岩纤维可以少掺甚至不掺硅粉的情况下，获得较好的抗冲磨性能，不是为一种水工混凝土抗冲磨材料的较佳选择。

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