1、-128-摘要：在滨海环境下，桥梁结构易受到海水的侵蚀，容易产生各类病害，导致桥梁寿命快速缩减。对玄武岩纤维混凝土配合比进行了设计，并通过试验对玄武岩纤维混凝土的抗弯拉强度、劈裂抗拉强度、立方体抗压强度以及抗渗性能进行了研究。结果表明，玄武岩纤维混凝土具有抗裂性能好、韧性较高、抗渗性好等优点。关键词：玄武岩纤维混凝土；力学性能；抗渗性能；滨海环境中图分类号：TU528.37文献标识码：AStudy on the performance of basalt fiber concrete in coastal environmentWU Haoliang1,YE Wenya2,XIE Minhan
2、g2（1.Ninghai County Highway and Transportation Management Center,Zhejiang Ningbo 315600 China;2.Ningbo University of Technology，Zhejiang Ningbo 315211 China）Abstract:Incoastalenvironments,bridgestructuresaresusceptibletoseawatererosion,caneasilyproducevarioustypesofdiseasesandleadtorapidreductionofb
3、ridgelife.Basaltfiberconcreteproportionsweredesigned,andtheflexuraltensilestrength,splittingtensilestrength,cubiccompressivestrengthandseepageresistanceofbasaltfiberconcretewerestudiedthroughtests.Atthesametime,thecostandeconomicbenefitsofbasaltfiberconcretewereanalyzed.Key words:basaltfiberconcrete
4、;mechanicalproperties;permeabilityresistance；coastalenvironment引言在滨海环境中，由于受到海水、海风等因素的影响，在氯离子、钠离子等的长期侵蚀作用下，桥梁混凝土构件容易出现混凝土表面碳化、腐蚀、内部冻融、钢筋锈蚀等病害1-2。当构件外部混凝土产生破损后，海水更容易侵入到结构内部，严重影响桥梁构件的力学性能和耐久性能3，同时也带来了极大的安全隐患。纤维混凝土是一种复合材料，通常是指在混凝土中加入纤维材料以提升混凝土自身的性能4。对于玄武岩纤维混凝土而言，玄武岩纤维的掺量、长度等选取会对混凝土的各项性能造成影响5。对玄武岩纤维混凝土配合
5、比进行设计，并通过试验对玄武岩纤维混凝土的抗弯拉强度、劈裂抗拉强度、立方体抗压强度以及抗渗性能进行研究，同时，对玄武岩纤维混凝土的成本和经济效益进行分析。1 短切玄武岩纤维混凝土的力学性能及抗渗性对不同长度、不同体积掺量的玄武岩纤维混凝土进行了试验，分别测试了玄武岩纤维混凝土的抗压强度、抗弯拉强度、劈裂抗拉强度以及抗渗性。首先使纤维体积掺量保持不变，将不同长度的纤维加入混凝土中，测试不同纤维长度在7d和28d龄期滨海环境玄武岩纤维混凝土性能研究邬浩亮1，叶文亚2，谢旻杭2（1.宁海县公路与运输管理中心，浙江 宁波 315600；2.宁波工程学院，浙江 宁波 315211）收稿日期：2022-0
6、9-22作者简介：邬浩亮（1979），男，浙江宁波人，高级工程师。表 1 玄武岩纤维混凝土配合比试件编号纤维长度/mm纤维掺量/%水/（kgm-3）水泥/（kg m-3）粗骨料/（kgm-3）细骨料/（kgm-3）减水剂/（kgm-3）玄武岩纤维/（kg m-3）基准-1523801 1897293.8-6%0.1%60.101523801 1897293.82.612%0.1%12 0.101523801 1897293.82.618%0.05%18 0.051523801 1897293.81.318%0.1%18 0.101523801 1897293.82.618%0.15%18 0.
7、151523801 1897293.83.924%0.1%24 0.101523801 1897293.82.630%0.1%30 0.101523801 1897293.82.62023 年第 3 期山东交通科技-129-下对混凝土性能的影响。然后使纤维长度保持不变，将不同体积掺量的纤维加入混凝土中，测试不同掺量在7d和28d龄期下对混凝土性能的影响。将不加入玄武岩纤维的混凝土作为对比基准。该试验以普通纤维混凝土配合比为参考，设计玄武岩纤维混凝土的配合比见表1，空白表示不掺入玄武岩纤维的对照组。1.1 抗弯拉强度将玄武岩纤维混凝土制作成150mm150mm550mm的试件，按试验标准要求进行
8、养护，根据公路工程水泥及水泥混凝土试验规程（JTG34202020）中的要求对试件进行试验，试验得到的结果见图1和图2。7 d28 d 基准 60.1120.1180.1240.1300.176543210抗弯拉强度/MPa图 1 玄武岩纤维长度对抗弯拉强度的影响图 2 玄武岩纤维掺量对抗弯拉强度的影响7 d28 d76543210基准 18 0.05 18 0.1 18 0.15抗弯拉强度/MPa由图1可知，纤维体积掺量为0.1%，长度为24mm时，试件的抗弯拉强度最大，7d的抗弯拉强度与对照组相比增长了27.94%，28d的抗弯拉强度与对照组相比增长了16.10%。从总体上看，无论7d还是
9、28d，加入玄武岩纤维的试件，其抗弯拉强度都高于对照组，而且随着纤维长度的增长，对抗弯拉强度的提升作用，呈现先增加后减少的趋势。通过图2可知，当纤维的长度不变、纤维的掺率增加时，试件的抗弯拉强度是呈现递增趋势的，且纤维的掺量为0.15%时，对试件的抗弯拉强度增强效果最明显。纤维掺量为0.1%的试块与纤维掺量为0.15%的试块抗弯拉强度相近，在试件前期掺量大的试块抗弯拉强度较大，但效果不明显，后期两试块的抗弯拉强度基本一致，见表2。在实际应用中还是选择使用纤维掺量为0.1%的混凝土，这样既可以较好地提高构件的抗弯拉强度，又可以节约玄武岩纤维混凝土的成本。表 2 玄武岩纤维体积掺量对试件抗弯拉强度
10、的提升比例期龄/d掺量/%18 0.0518 0.1018 0.15713.9525.5827.91287.4112.5012.501.2 劈裂抗拉强度将玄武岩纤维混凝土制作成长宽高都为150mm的试件，对试件按公路工程水泥及水泥混凝土试验规程（JTG34202020）中的要求进行试验，试验得到的结果见图3和图4。基准 60.1 120.1180.1 240.1300.17 d28 d劈裂抗压强度/MPa6543210图 3 玄武岩纤维长度对劈裂抗拉强度的影响由图3可知，随着玄武岩纤维长度的增加，对混凝土7d和28d的影响趋势基本一致，24%0.1%组的试件的劈裂抗拉强度最高。当纤维长度过长时
11、，试件的强度开始降低，说明该配合比情况下玄武岩纤维的长度不应该超过24mm。由图4可知，试件在该纤维长度下，试验组的劈裂抗拉强度都高于基准组，且纤维掺量为0.1%时，强度最高。说明该配合比情况下玄武岩纤维的掺量不应该超过0.1%。邬浩亮，叶文亚，谢旻杭：滨海环境玄武岩纤维混凝土性能研究-130-图 4 玄武岩纤维掺量对劈裂抗拉强度的影响7 d28 d6543210劈裂抗拉强度/MPa基准 18 0.05 18 0.1 18 0.151.3 立方体抗压强度将玄武岩纤维混凝土制作成长宽高都为150mm的试件，将试件按照公路工程水泥及水泥混凝土试验规程（JTG34202020）中的要求进行抗压强度试
12、验，并与普通混凝土之间进行对比，试验得到的结果见图5和图6。504030201007 d28 d基准 60.1120.1180.1240.1300.1抗压强度/MPa图 5 玄武岩纤维长度对抗压强度的影响 基准 18 0.05 18 0.1 18 0.157 d28 d抗压强度/MPa50403020100图 6 玄武岩纤维掺量对抗压强度的影响由图5可知，纤维长度18mm时，试件的抗压强度是慢慢增加的，且当纤维长度达到18mm时，试件的抗压强度最大。当纤维长度为24mm、30mm时，试件的抗压强度开始下降，过长的玄武岩纤维还会使试件的抗压强度低于基准组，起到减弱的作用。由图6可知，纤维掺量与纤
13、维长度对混凝土试件的影响情况相同，过多或者过长的纤维都会降低混凝土自身的强度，浪费资源。玄武岩掺量为0.1%时，对试件抗压强度具有较好地提升。1.4 抗渗性将玄武岩纤维混凝土制作成直径为150mm，高为150mm的圆柱体，将试件放入水中，采用渗水高度法来检测试件的抗渗性。试验得到的结果见图7和图8。基准 6 0.112 0.118 0.124 0.130 0.1302520151050渗水高度/mm图 7 玄武岩纤维长度对渗水高度的影响 302520151050基准 180.05 180.1 180.15渗水高度/mm图 8 玄武岩纤维掺量对渗水高度的影响由图7和图8可知，长12mm、掺量0.
14、1%的玄武岩纤维的混凝土试件具有最好的抗渗性，可以很好地抵抗水的渗透作用，防止溶液对混凝土内部结构的侵蚀。2 结语短切玄武岩纤维体积掺量为0.1%时，混凝土的各项性能指标达到最优，其中玄武岩纤维长度为24mm时，混凝土抗弯拉强度与劈裂抗拉强度最大；纤维长度18mm时，立方体抗压强度最大；纤维长度12mm时，抗渗性最好。2023 年第 3 期山东交通科技-131-参考文献：1 李士彬,孙伟.疲劳、碳化和氯盐作用下混凝土劣化的研究进展J.硅酸盐学报,2013,41（11）:1459-1464.2 杨海科.浅析滨海环境混凝土桥梁耐久性设计J.北方交通,2014（3）:19-20,24.3 聂良学,许
15、金余,刘远飞,等.硫酸盐环境下混凝土强度变化规律及微观结构分析J.振动与冲击,2016,35（20）:203-208.4 袁勇,邵晓芸.合成纤维增强混凝土的发展前景J.混凝土,2000（12）:3-7.5 徐义华,王恒.纤维增强混凝土研究进展与应用J.四川建材,2022,48（4）:17-18.（上接第125页）由图8和图9可知，本阶段完成后主梁和拱肋的应力分布更加均匀，变化幅度更加平缓；主梁上下缘均承受压力，拱肋上缘受压，下缘局部受拉。主梁承受的最大压应力为8.1MPa，拱肋承受的最大拉应力和压应力分别为0.5MPa和3.8MPa，应力最大值均小于公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（J
16、TG33622018）要求的强度限值。经二次吊杆张拉后，全桥主梁累计竖向变形整体变小，最大下挠值和上拱值均2mm，拱肋最大下挠值4mm。结果表明，经过两次吊杆张拉后，全桥结构达到了理想的成桥受力和线形状态。5 结语（1）梁拱组合桥可以采用最小弯曲能量原理初步确定吊杆成桥索力，并利用影响矩阵的方法对其进行索力优化调整，最终得到合理的吊杆成桥索力。（2）通过正装迭代法确定梁拱组合桥初次吊杆张拉力的思路是合理可行的。该方法可以保证结构在施工过程中的安全性，有利于最终实现结构较好的成桥状态。（3）吊杆多次张拉可以采用影响矩阵调索原理借助Matlab计算软件求解得到吊杆张拉施工过程中的索力调整量，最终保证结构成桥后受力合理，竖向位移满足成桥线形的要求。参考文献：1 焦明东.系杆拱桥合理成桥状态研究分析J.城市道桥与防洪,2022（3）:60-63.2 童林,李传习,上官兴.钢管混凝土拱梁组合体系桥吊杆成桥索力的确定J.长沙交通学院学报,2004,20（3）:11-15.3 尹明.钢管混凝土系杆拱桥吊杆施工张拉力计算J.公路工程,2010,35（2）:101-103.4 李清.正装迭代法在下承式系
