玄武岩纤维贫混凝土基层材料与工程应用研究

摘要

玄武岩纤维混凝土是国际上近些年发展很快的一种新型高性能水泥基复合材料。玄武岩纤维的作用主要是增强混凝土材料的抗拉强度和抗裂性,减小温差变化时结构的收缩变形量。在受应力作用初期,混凝土与玄武岩纤维共同承受应力作用,但是前者是温度应力或者荷载作用的主要受力者;当混凝土发生微裂后,横跨裂缝的纤维成为应力的主要受力者。但是作为基层材料,目前国内外玄武岩短切纤维贫混凝土基层研究很少;将其短切后掺入贫混凝土中能否改善其性能,改善到什么程度,掺入纤维的尺寸和掺量等都是值得研究的问题;此外玄武岩纤维减少贫混凝土反射裂缝是贫混凝土基层使用中的一个研究重点。
　　 本文以湖南省宁道高速公路(道县段)试验路为工程依托,结合国内外的研究,主要从以下几个方面对玄武岩纤维贫混凝土材料进行了研究:
　　 1.玄武岩纤维原材料性能研究。介绍了玄武岩纤维的化学组成、性能特点、生产工艺流程、以及分析纤维的物理力学性能。
　　 2.合理掺量范围和最佳掺量的选定。通过对5种不同掺量的玄武岩纤维贫混凝土和未掺加玄武岩纤维的贫混凝土材料进行抗压、抗折、抗冲击试验,来研究、确定合理的玄武岩纤维掺量范围和最佳纤维掺量。在贫混凝土基层中,玄武岩短切纤维的合理掺量为3-6kg/m3,最佳掺量为4.8kg/m3。
　　 3.研究了玄武岩纤维对贫混凝土的工作性的影响,试验结果表明玄武岩纤维的掺入会使得贫混凝土的塌落度下降20mm左右。
　　 4.研究玄武岩纤维对贫混凝土抗压静态模量的影响,试验结果表明,与未掺加纤维的试件对比,掺加纤维的试件其模量有所增大;但是随着玄武岩纤维掺量的增加。其静力抗压模量值变化幅度不大,说明玄武纤维的掺入,提高了贫混凝土材料的抵抗弹性变形的能力,但是玄武岩纤维对贫混凝土抗压模量影响不大。
　　 5.通过实体工程的施工,总结了玄武岩纤维贫混凝土的施工工艺和方法。并设置了5m和10m长的切缝间距的试验路,对其抗裂性能做了实体验证对比。后期试验路观测结果表明,玄武岩纤维对增强贫混凝土材料的抗裂性,减小温差变化时结构的收缩变形量,减少反射裂缝的产生确实有着显著的作用。最后通过实体工程的经济性能评价,为玄武岩纤维贫混凝土基层材料在我国高速公路上的推广提供一定的实践经验。