玄武巖纖維水泥混凝土應(yīng)用技術(shù)手冊

1、玄武巖纖維水泥混凝土應(yīng)用技術(shù)手冊玄武巖纖維水泥混凝土應(yīng)用技術(shù)手冊1、短切玄武巖纖維玄武巖纖維是一種無機(jī)纖維材料，用純天然火山噴出巖為原料，經(jīng)14501500高溫熔融后快速拉制而成的連續(xù)纖維，其外觀為金褐色，具有卓越的綜合性能和較低的價格，在講究綠色、環(huán)保、節(jié)約資源的今天，玄武巖纖維是一種理想的材料，具有廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域和發(fā)展前景。短切玄武巖纖維是由相應(yīng)的連續(xù)玄武巖纖維基材為原料短切而成的長度小于50mm，能均勻分散在水泥混凝土中的無機(jī)礦物纖維。2、短切玄武巖纖維的特性（1）原材料的天然性。由于生產(chǎn)連續(xù)玄武巖纖維的原料取決于天然的火山噴出巖，除了它與生俱來就具有很高的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定外，其中并沒

2、有與人類健康有害的成分。（2）性能的綜合性。玄武巖纖維是名副其實(shí)的“多能”纖維。譬如既耐酸又耐堿、既耐低溫又耐高溫，既絕熱電絕緣又隔音，拉伸強(qiáng)度超過大絲束碳纖維，斷裂延伸率比小絲束的碳纖維還要好，具有較高的抗壓縮強(qiáng)度、剪切強(qiáng)度和在耐惡劣環(huán)境中使用的適應(yīng)性、抗老化性等有優(yōu)異的綜合性能。（3）成本的低廉性。水泥混凝土用的玄武巖纖維價格明顯低于鋼纖維、碳纖維等，和合成纖維相當(dāng)。（4）天然的相容性。玄武巖纖維是典型的硅酸鹽纖維，用它與水泥混凝土和砂漿混合時很容易分散，新拌玄武巖纖維混凝土的體積穩(wěn)定、和易性好、耐久性好，具有優(yōu)越的耐高溫性、防滲抗裂性和抗沖擊性。除了它具有強(qiáng)度高、防滲抗裂、耐高溫、耐酸堿

3、腐蝕能力強(qiáng)、抗沖擊性好等一系列優(yōu)點(diǎn)外，它還在我國分布較廣，價格便宜，造價低，還兼有綠色、環(huán)保、節(jié)約資源等優(yōu)勢，產(chǎn)品符合國家相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策。且大量試驗(yàn)證明玄武巖纖維對混凝土性能有很好的改善作用，與鋼纖維和合成纖維相比，玄武巖纖維的結(jié)合性更好，玄武巖纖維抗腐蝕耐銹蝕性均好于其它纖維。因此，玄武巖纖維用于水泥混凝土中有其自身的優(yōu)勢和特點(diǎn)，相比鋼纖維混凝土、玻璃纖維混凝土、合成纖維混凝土和碳纖維混凝土較有明顯的性能、價格等綜合優(yōu)勢3、玄武巖纖維的技術(shù)指標(biāo)隨著國家863計(jì)劃“玄武巖纖維及其復(fù)合材料” 等課題的研發(fā)完成，水泥混凝土和砂漿用玄武巖纖維（GB/T 23265-2009）國家標(biāo)準(zhǔn)及公路工程 玄武巖

4、纖維及其制品 第1部分：玄武巖短切纖維（JT/T 776.1-2010）交通部標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，玄武巖纖維在水泥混凝土中的得到了全面的應(yīng)用。短切玄武巖纖維的指標(biāo)應(yīng)滿足上述標(biāo)準(zhǔn)的要求，具體見下表：表2.3.1 短切玄武巖纖維的性能指標(biāo)試驗(yàn)項(xiàng)目用于混凝土的短切玄武巖纖維用于砂漿的短切玄武巖纖維防裂抗裂纖維增韌增強(qiáng)纖維防裂抗裂纖維拉伸強(qiáng)度/MPa 105012501050彈性模量/GPa 758075斷裂伸長率/% 3.1耐堿性能,單絲斷裂強(qiáng)度保留率/% 75摻短切玄武巖纖維的水泥混凝土和砂漿的性能指標(biāo)應(yīng)符合表2.3.2的要求。表2.3.2 摻玄武巖短切纖維的水泥混凝土和砂漿的性能指標(biāo)試驗(yàn)項(xiàng)目用于混凝土的

5、短切玄武巖纖維用于砂漿的短切玄武巖纖維防裂抗裂纖維增韌增強(qiáng)纖維防裂抗裂纖維分散性相對誤差/%-10+10混凝土和砂漿裂縫降低系數(shù)/% 55混凝土抗壓強(qiáng)度比/% 95100砂漿抗壓強(qiáng)度比/% 95混凝土抗?jié)B性能提高系數(shù)a/% 30砂漿透水壓力比b/% 120韌性指數(shù)（I5）c 3混凝土抗沖擊性能d/% 160300a、 b、 c 、d 為可選項(xiàng)目，由供需雙方協(xié)商選用。短切玄武巖纖維的規(guī)格和尺寸應(yīng)符合表2.3.3的要求。表2.3.3 短切玄武巖纖維的規(guī)格和尺寸纖維類型公稱長度/mm單絲公稱直徑/m用于水泥混凝土用于水泥砂漿原股浸膠紗6501320注：1.短切玄武巖纖維的公

6、稱長度和單絲公稱直徑偏差應(yīng)在公稱值的±10%內(nèi)。2.經(jīng)供需雙方協(xié)商，可生產(chǎn)其它規(guī)格及尺寸的短切玄武巖纖維。4、玄武巖纖維混凝土的特點(diǎn)（1）在混凝土中摻入玄武巖纖維，由于其在混凝土內(nèi)部構(gòu)成一種均勻的亂向支撐體系，從而產(chǎn)生一種有效的二級加強(qiáng)效果。玄武巖纖維的亂向分布形式可削弱混凝土的塑性收縮，收縮的能量被分散到無數(shù)的纖維絲上，從而有效地增強(qiáng)混凝土的韌性，減少混凝土初凝時收縮引起的裂紋和裂縫。（2）混凝土中摻入纖維，可以緩解溫度變化而引起的混凝土內(nèi)部應(yīng)力的作用，防止溫度裂縫的擴(kuò)展。同時混凝土中摻入纖維，在混合過程中引進(jìn)了空氣，使混凝土內(nèi)空氣含量增加，抗凍性能得以改善。（3）均勻分布于混凝土

7、中的大量纖維起了“承托”作用，降低了混凝土表面的析水與集料的離析，從而使混凝土中微孔隙含量大大降低；同時纖維的摻入減少了混凝土中的初始原生裂縫，所帶來的明顯的阻裂效應(yīng)使纖維混凝土的抗?jié)B能力得以提高。（4）纖維加入混凝土中經(jīng)攪拌后纖維成亂向分布，一方面降低了混凝土的收縮應(yīng)力，同時混凝土的粘聚性增大，有效阻止了混凝土的離析，水分遷移困難，減少了由于水泥砂漿體塑性收縮產(chǎn)生的可能性。（5）在混凝土中加入纖維，能提高混凝土抗剪、抗劈裂、抗疲勞，能顯著改善混凝土的力學(xué)性能（見表2.4.1），避免了普通混凝土因上述指標(biāo)過低而引起的一些病害。（6）在混凝土中加入纖維，混凝土攪拌、澆注成型時，對混凝土無不良影響

8、，且結(jié)合性好，能改善混凝土的粘聚性和穩(wěn)定性。表2.4.1 玄武巖纖維混凝土性能項(xiàng)目性能基本力學(xué)性能試驗(yàn)玄武巖纖維混凝土的基本力學(xué)性能：抗壓強(qiáng)度可提高約1020%，剪切強(qiáng)度可提高約2050%，抗折強(qiáng)度可提高約2050%，抗沖擊性能提高約2倍抗?jié)B性能玄武巖纖維混凝土抗?jié)B能力能達(dá)到p24的抗?jié)B等級韌性性能其韌性指標(biāo)均達(dá)到良好和優(yōu)秀，且比鋼纖維混凝土韌性更好抗凍融性能玄武巖纖維混凝土試件經(jīng)快速凍融300次的試驗(yàn)結(jié)果表明，采用玄武巖纖維后其抗凍性能可以滿足300次快速凍融循環(huán)的要求5、玄武巖纖維混凝土配合比設(shè)計(jì)根據(jù)實(shí)驗(yàn)及經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，建議在水泥混凝土中按照一立方水泥混凝土中摻加5kg玄武巖纖維（纖維規(guī)格為直

9、徑15um，長度為18mm），用來代替鋼纖維，提高混凝土抗剪、抗折、抗沖擊、抗疲勞及抗裂防滲性能。同時按照公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D40-2004）及公路工程水泥及水泥混凝土試驗(yàn)規(guī)程（JTJ E30-2005）進(jìn)行水泥混凝土的級配設(shè)計(jì)。6、玄武巖纖維混凝土性價比優(yōu)勢一般在水泥混凝土中摻加玄武巖纖維5kg/m3，摻加鋼纖維至少40 kg/m3。鋼纖維在水泥混凝土中易腐蝕，應(yīng)用環(huán)境有限，沒有消除混凝土固有的抗拉強(qiáng)度低、韌性差的弱點(diǎn)，由于比重大，施工操作困難，鋼纖維宜往混凝土底部沉，造成鋼纖維分布不均。同時，在混凝土面層上由于鋼纖維的緣故，易扎輪胎，行車舒適性也不好，噪音大。玄武巖纖維在

10、強(qiáng)度上是鋼纖維的3倍以上，耐酸堿腐蝕性強(qiáng)，能增加混凝土的基本力學(xué)性能（抗拉強(qiáng)度、抗沖擊性能等），比重輕（與水泥混凝土的密度基本一致），施工方便，能使纖維均勻分散在混凝土中，形成三維亂向分布，提高混凝土的防滲抗裂能力。由于玄武巖纖維是柔性的，不會對輪胎產(chǎn)生不良影響，行車舒適性更好，噪音小。添加玄武巖纖維的水泥混凝土在性能上優(yōu)于摻加鋼纖維的水泥混凝土。在經(jīng)濟(jì)性上，摻加玄武巖纖維的價格更低。見下表所示：表2.5.1玄武巖纖維混凝土經(jīng)濟(jì)性序號項(xiàng)目摻加玄武巖纖維摻加鋼纖維1摻量（kg/m3）5402纖維單價（元/kg）3583每立方混凝土摻加纖維價格（元）（1×2）175320 綜上所述，在水

11、泥混凝土中摻加玄武巖纖維比摻加鋼纖維的性價比更高。7、玄武巖纖維水泥混凝土施工方法（1）般要求1.1纖維混凝土宜在25以下，-5以上氣溫施工。1.2在施工前，必須對班組長以上的施工及管理人員進(jìn)行詳細(xì)的技術(shù)交底，使操作人員心中有數(shù)，避免盲目施工。1.3玄武巖維混凝土施工質(zhì)量控制，應(yīng)包含玄武巖纖維混凝土各組成材料檢驗(yàn)和計(jì)量、攪拌、澆筑等工序的質(zhì)量控制。（2）材料檢驗(yàn)和計(jì)量2.1施工過程中應(yīng)測定粗細(xì)骨料的含水量，每一工作班應(yīng)不少于一次，當(dāng)含水量有顯著變化時，應(yīng)增加次數(shù)，依據(jù)檢測結(jié)果，及時調(diào)整用水量和材料用量。2.2在施工期間，玄武巖纖維混凝土各種材料的質(zhì)量，應(yīng)按施工配合比和一次攪拌量計(jì)算確定。材料的

12、稱量偏差，不得超過表7.1.1的規(guī)定。表7.1.1材料計(jì)量偏差表材料名稱玄武巖纖維水泥粗細(xì)骨料水外加劑允許偏差±1%±1%±2%±2%±1%（3）玄武巖纖維混凝土的拌合3.1應(yīng)采用強(qiáng)制式攪拌機(jī)，拌合時先將纖維與砂、石、水泥等同時加入攪拌機(jī)。先干拌后濕拌，攪拌時間比不加纖維的混凝土攪拌時間略延長1020s，以保證纖維能夠在混凝土中混合均勻。玄武巖纖維混凝土拌合物應(yīng)拌合均勻，顏色一致，不得有離析、泌水、玄武巖纖維結(jié)團(tuán)現(xiàn)象。3.2為了便于施工，在施工前應(yīng)先按拌合機(jī)每次拌合的混凝土的量計(jì)算好摻量，將玄武巖纖維分包裝好。3.3玄武巖纖維混凝土攪拌后，每工

13、作臺班應(yīng)至少檢測一次拌合物的均勻性、稠度偏差不應(yīng)超過配合比要求的±10%，必要時應(yīng)檢測玄武巖纖維體積率偏差不應(yīng)超過配合比要求的±15%。3.4應(yīng)嚴(yán)格控制纖維混凝土坍落度。坍落度過小易粘溜槽，不易在溜槽中滑行，入倉難以振搗，滑模時阻力大，混凝土易拉裂；坍落度過大在溜槽中滑行易產(chǎn)生分離，出模后混凝土易下塌，面板表面平整度差，且混凝土強(qiáng)度不能達(dá)到設(shè)計(jì)值。（4）運(yùn)輸同普通混凝土，無特殊要求。（5）澆筑5.1玄武巖纖維混凝土的澆筑，應(yīng)保證玄武巖纖維分布的均勻性和結(jié)構(gòu)的連續(xù)性。在澆筑中，禁止因拌合料干澀而加水。5.2玄武巖纖維混凝土宜用平板振搗器或模外振搗器振搗，保證玄武巖纖維混凝土密

14、實(shí)外，還應(yīng)保證玄武巖纖維分布的均勻性，避免玄武巖纖維裸露在結(jié)構(gòu)物表面。（6）混凝土振搗與表面整修6.1澆注時，應(yīng)及時用平板震動器振搗，盡量避免用插入式震動器，以免影響插入振搗位置纖維搭接；如無法避免，用插入式震動器振搗后，應(yīng)用平板震動器再振搗20秒，以恢復(fù)纖維的三維分布。充分的振搗一方面降低了混凝土的收縮應(yīng)力，同時混凝土的粘聚性增大，有效阻止了混凝土的離析。由于摻入玄武巖纖維后形成三維網(wǎng)結(jié)構(gòu)，混凝土的坍落度會略有降低，但杜絕人為加入大量的水，振搗后與一般混凝土不同，出漿量也會略有減少，抹平時與正常方法相同。為保證順利振搗和收面，一定要控制坍落度在適宜范圍內(nèi)?，F(xiàn)場條件下坍落度會隨時間減少的規(guī)律，故要搞好現(xiàn)場組織，盡可能縮短混凝土出機(jī)到入模的運(yùn)輸時間，防止水分蒸發(fā)過多，影響塌落度。6.2應(yīng)做好出模后混凝土的防雨、防曬措施，以防其表面水分蒸發(fā)。加大抹面勞動力的投入，才能確保抹面工序順利完成。（7）施工縫留設(shè)注意事項(xiàng)應(yīng)盡量保持混凝土的連續(xù)澆注，以免造成接縫處纖維斷開，造成混凝土接縫處薄弱。如不可避免，可在混凝土終凝后立即將接縫處混凝土鑿毛，或通過構(gòu)造配筋等手段，減少其影響。（8）成型與養(yǎng)護(hù)摻加玄武巖纖維的混凝土在成型時無特殊要求，但應(yīng)保證混凝土充分振實(shí)；摻加玄武巖纖維的混凝土養(yǎng)護(hù)時無特殊要求，可按正?；炷?/p>