摘要：采用平板法研究玄武巖纖維對(duì)混凝土收縮開裂的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：玄武巖纖維能有效的抑制裂縫的產(chǎn)生和擴(kuò)展，抵抗塑性收縮能力顯著，其最佳摻量為1.0-1.2kg/m3。
　　關(guān)鍵詞：混凝土；玄武巖纖維；開裂；摻量
　　
　　1概述
　　近年來混凝土技術(shù)得到了快速發(fā)展與應(yīng)用，混凝土廣泛的應(yīng)用于建筑工程之中。但是，人們通過大量的工程實(shí)例發(fā)現(xiàn)多數(shù)混凝土設(shè)施的破壞，其不是由于強(qiáng)度不足而是耐久性不夠造成的。目前，在結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域存在一個(gè)相當(dāng)普遍且嚴(yán)重的問題是結(jié)構(gòu)物的早期收縮開裂，嚴(yán)重影響混凝土的耐久性和結(jié)構(gòu)物的使用年限，已經(jīng)成為必須解決的技術(shù)難題[1]。混凝土產(chǎn)生早期裂縫的原因有多種，尤以收縮變形引起的裂縫最多。塑性收縮是由于混凝土在凝聚前表面失水引起毛細(xì)孔壓力增大而產(chǎn)生了表面收縮，裂縫在混凝土澆筑后3h-15h左右形成，不均勻分布。收縮裂縫在混凝土路面，混凝土板，混凝土梁等大面積暴露的結(jié)構(gòu)表面尤為明顯，長(zhǎng)度甚至達(dá)1-2m。加強(qiáng)混凝土早期塑性收縮開裂的研究具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義[1-2]。
　　國(guó)內(nèi)外水泥和混凝土界的專家學(xué)者都很重視混凝土收縮性能和抗裂性能的研究。1985美國(guó)PaulP.Kraai教授首次采用平板法研究混凝土收縮開裂；清華大學(xué)的安明哲等對(duì)高性能混凝土的自收縮試驗(yàn)方法進(jìn)行了系統(tǒng)的研究；一些學(xué)者對(duì)低摻量玄武巖等纖維混凝土的阻裂、抗?jié)B機(jī)理、等耐久性以及玄武巖纖維對(duì)混凝土的力學(xué)性能的影響等進(jìn)行了初步實(shí)驗(yàn)，并得出了一些符合實(shí)驗(yàn)的結(jié)論[3]。大量研究表明，混凝土中摻加纖維能夠提高其延性和韌性，增強(qiáng)抗裂能力。玄武巖纖維作為一種新型的無機(jī)纖維，具有耐高溫、耐燒蝕、耐酸堿性能強(qiáng)、耐化學(xué)性能好和熱穩(wěn)定性優(yōu)越等優(yōu)點(diǎn)。目前我們對(duì)玄武巖纖維阻止混凝土開裂的研究雖然取得了一些成果，但還有待深入[4]。
　　本文研究了在混凝土中摻入適量的玄武巖纖維，對(duì)混凝土在澆筑后早期硬化階段的塑性收縮裂縫和微裂紋的影響，從而為玄武巖纖維在工程中的應(yīng)用提供參考。
　　2原材料與實(shí)驗(yàn)方法
　　2.1原材料
　　選用冀東水泥廠生產(chǎn)的P.O42.5R型普通硅酸鹽水泥；細(xì)骨料選用秦皇島河砂；粗骨料選用5-25mm級(jí)配良好的碎石；采用萘系高效減水劑，減水率為22%；粉煤灰選用內(nèi)蒙古元寶山電廠Ⅰ級(jí)粉煤灰；選用俄金玄武巖纖維有限公司玄武巖纖維，直徑13µm，長(zhǎng)度15mm。混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C40，基準(zhǔn)配合比為：水泥:粉煤灰:砂石:石子:水:減水劑=350:100:180:750:1050:3.6，纖維摻量分別為0、0.6、1.2、1.8kg/m3，對(duì)應(yīng)編號(hào)為：C40-B0、C40-B1、C40-B2、C40-B3。
　　2.2實(shí)驗(yàn)方法
　　本試驗(yàn)參照Kraai平板實(shí)驗(yàn)方法[5]試模：鋼制試模，尺寸為600mm×900mm×50mm底部鋪設(shè)塑料薄膜，周邊裝配φ10mm×100mm鋼筋。
　　將受檢混凝土與基準(zhǔn)混凝土澆注入試模，抹平后，置于晴天、濕度小于60%的風(fēng)吹環(huán)境中。對(duì)混凝土板每隔10分鐘觀察一次，直到混凝土終凝。記錄每個(gè)混凝土板上裂縫的出裂時(shí)間（開始出現(xiàn)裂縫的時(shí)間），裂縫尺寸（終凝前的最大裂縫寬度），及裂縫數(shù)量（終凝前裂縫總條數(shù)及長(zhǎng)度在5cm以上裂縫的條數(shù)）。
　　裂縫檢測(cè)方法：
　　(1)裂縫寬度：用比對(duì)卡測(cè)讀裂縫寬度。每條裂縫取3個(gè)寬度值，然后取其平均值為該裂縫寬度值。
　　(2)裂縫長(zhǎng)度：裂縫以肉眼可見裂縫為準(zhǔn)，用鋼尺測(cè)量其長(zhǎng)度。可近似取裂縫兩端直線距離為裂縫長(zhǎng)度；當(dāng)裂縫出現(xiàn)明顯彎折時(shí)，可以按折線長(zhǎng)度之和代表裂縫長(zhǎng)度。
　　(3)應(yīng)按下列公式計(jì)算裂縫總面積：
　　
　                         　　
　　不同玄武巖纖維摻量的混凝土開裂情況見表1所示。
　　表1各玄武巖纖維摻量下混凝土的開裂情況
　                 　　
　　從表1可以看出，在混凝土中摻入玄武巖纖維后可抑制混凝土塑性收縮裂縫，抵抗早期塑性收縮作用顯著，且混凝土開裂的時(shí)間延遲；玄武巖纖維混凝土寬度縮減系數(shù)達(dá)到了75%，總開裂面積減縮系數(shù)更是達(dá)到了98%左右。隨纖維體積分?jǐn)?shù)的增加，混凝土開裂面積明顯減少，裂縫降低系數(shù)逐漸增大，對(duì)混凝土的開裂抑制作用越強(qiáng)，在摻量為1.2以下時(shí)纖維的抗裂效果最佳。當(dāng)摻量大于1.2時(shí)，這時(shí)再增加纖維的摻量防裂效果提高已經(jīng)不再明顯，對(duì)混凝土開裂的抑制作用又有下降的趨勢(shì)。分析其可能由于纖維摻量增多，纖維之間存在的結(jié)團(tuán)現(xiàn)象較為突出，使之不易均勻分散于水泥基材料之中，從而使抗裂性能略有下降。
　　玄武巖纖維在混凝土中成不規(guī)則均勻亂向分布，這種分布形式在混凝土中形成了大量的微配筋，故微裂縫在發(fā)展的工程中遭到了玄武巖纖維的阻擋，吸收了混凝土的應(yīng)力。微細(xì)纖維的加入在微觀層次上顯著減少了材料的缺陷，尤其是微細(xì)裂紋和內(nèi)部損傷。從而在宏觀意義上帶來了顯著阻裂的效果。試驗(yàn)研究表明，玄武巖纖維能有效的減少塑性收縮裂縫（比如與基準(zhǔn)混凝土相比裂縫總面積減少60%以上），由以上圖表可以得出能有效抑制裂縫的最佳纖維摻量為1.0~1.2。同時(shí)在實(shí)驗(yàn)過程中的各種混凝土的塑性收縮裂縫還受試驗(yàn)場(chǎng)地外加劑、施工操作(抹平方向及速率)、構(gòu)件斷面深度、纖維的分散均勻程度等因素的影響。
　　4結(jié)論
　　（1）混凝土中加入玄武巖纖維，對(duì)提高混凝土抵抗早期收縮和開裂效果十分顯著。玄武巖纖維混泥土抵抗早期收縮開裂性能比普通混凝土有較大提高，其最高裂縫降低系數(shù)達(dá)98%。
　　（2）玄武巖纖維抵抗混凝土早期收縮開裂的最佳摻量為1.0-1.2kg/m3，隨著纖維含量的增加，纖維摻量多使之不易均勻分散容易結(jié)團(tuán)，使抗裂性能略有降低。
　　（3）玄武巖纖維的加入顯著改善了混凝土內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)，即在水泥凝結(jié)硬化過程中纖維分布形成大量微配筋，吸收了混凝土的應(yīng)力，阻礙微裂縫的發(fā)展從而達(dá)到抗裂的目的。
　　參考文獻(xiàn)：
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　　[2]史小興,王新民.合成纖維在混凝土中的效果和機(jī)理綜述[J].河南科學(xué).2002,6:621-6251
　　[3]廉杰,楊勇新,楊萌,等.短切玄武巖纖維增強(qiáng)混凝土力學(xué)性能的試驗(yàn)研究[J].工業(yè)建筑,200,37(6):8–10.
　　[4]黃承逵.纖維混凝土結(jié)構(gòu)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004.
　　[5]PaulP.Kraai.Aproposedtesttodeterminethecrackingpotentialduetodryingshrinkageofconcrete.ConcreteConstruction.September1985,pp775-778.