玄武岩纤维混凝土与聚丙烯纤维混凝土精选.doc

玄武岩纤维混凝土与聚丙烯纤维混凝土、聚丙烯腈纤维混凝土性能测试研究报告 1.前言 水泥混凝土由于具有抗压强度高，成本低廉，原材料丰富等特点，是目前结构工程中广泛应用的建筑材料。但普通混凝土自身存在一些缺陷，如容易收缩开裂、抗拉抗折强度低、韧性差、脆性大、抗冲击性能较低等，限制了混凝土在工程中的更广泛的使用。为此，人们在水泥基材料中掺入其它组分以改善混凝土的性能。 纤维混凝土是国际上近年来发展很快的新型水泥基复合材料，以其优良的抗拉抗弯强度、阻裂限缩能力、耐冲击及优良的抗渗、抗冻性能而成功地应用于军事、水利、建筑、机场、公路等领域，目前它已成为研究较多、应用较广的水泥基复合材料之一。在混凝土基材中掺入纤维是提高混凝土韧性、抗冲击性能和抑制砂浆塑性收缩开裂的一条有效途径。 用于纤维混凝土复合材料的纤维，其阻裂、增强和增韧作用主要取决于纤维本身的力学性能、纤维与基体的粘结性能以及纤维的数量和在基体中的分布情况。纤维根据其弹性模量的大小分二大类，纤维弹性模量小于基体弹性模量的有：纤维素纤维、聚丙烯纤维、聚丙烯腈纤维等；纤维弹性模量高于基体弹性模量的有：石棉纤维、玻璃纤维、钢纤维、碳纤维、芳纶纤维等。连续玄武岩纤维是近几年来时有报道的新纤维。 连续玄武岩纤维（Continuous Basalt Fibre 简称CBF或BF）是一种无机纤维材料。它用纯天然火山喷出岩为原料，经1450～1500℃的高温熔融后快速拉制而成的连续纤维，其外观为金褐色。玄武岩纤维具有耐高温、耐烧蚀、耐酸碱性能强、耐化学性能好和热稳定性优越等优点。作为基础工业的增强复合材料有很好的发展前景，特别是玄武岩纤维应用在建筑工程材料中，与碳纤维等相比有性价比优势。 受横店集团上海俄金玄武岩纤维有限公司的委托，国家水泥混凝土制品质量监督检验中心对该公司生产的短切玄武岩纤维掺入混凝土的性能进行了测试，以研究玄武岩纤维掺入后对混凝土性能的影响；并结合以往聚丙烯腈纤维、聚丙烯纤维掺入混凝土后性能的改善测试的情况进行对比分析。 2.连续玄武岩纤维简单介绍 连续玄武岩纤维除了具有高技术纤维高比强度、高比模量的特点外，CBF还具有耐温性佳（－269～700 ℃）、抗氧化、抗辐射、绝热隔音、过滤性好、抗压缩强度和剪切强度高、适应于各种环境下使用等优异性能，且性价比好，是一种纯天然的无机非金属材料，也是一种可以满足国民经济基础产业发展需求的新的基础材料和高技术纤维（其性能见表1、表2）。由于它具有原材料的天然性、性能的综合性、成本的廉价性和工艺的简洁性、技术的高难性、以及应用的广泛性等特征。因此，CBF及其复合材料可以较好地满足建筑、国防建设、交通运输、石油化工、环保、电子、航空航天等领域结构材料的需求，对国防建设、重大工程和产业结构升级具有重要的推动作用。它既是21世纪符合生态环境要求的绿色新材料，又是一个在世界高技术纤维行业中可持续发展的有竞争力的新材料产业，也是我国新材料领域的863计划成果；尤其是我国已经拥有自主知识产权的CBF制造技术及工艺，并且以“后来者居上”的后发优势达到了国际领先水平，在我国大力开展玄武岩纤维在建筑领域的应用无疑具有重要的意义。近几年来，由于 CBF 良好的综合性能和性价比，越来越被材料界和建筑领域的用户看好。 从表1、表2中可见，玄武岩纤维具有一系列优越的性能。（1）原材料的天然性。由于生产CBF的原料取自于天然的火山岩喷出岩，除了它与生俱来就具有很高的化学稳定性和热稳定性外，其中并没有与人类健康有害的成分。（2）性能的综合性。玄武岩纤维是名副其实的“多能”纤维。譬如既耐酸又耐碱、既耐低温又耐高温，既绝热电绝缘又隔音，拉伸强度超过大丝束碳纤维，断裂延伸率比小丝束的碳纤维还要好；CBF表面极性，与树脂复合时界面结合的浸润性极佳，而且CBF具有三维的分子维数，与分子维数一维的线性聚合物纤维相比，具有较高的抗压缩强度、剪切强度和在耐恶劣环境中使用的适应性、抗老化性等等优异的综合性能。（3）成本的低廉性。水泥混凝土用的玄武岩纤维价格并不高，是聚丙烯纤维、聚丙烯腈纤维非常有竞争力的替代产品。（4）天然的相容性。玄武岩纤维是典型的硅酸盐纤维，用它与水泥混凝土和砂浆混合时很容易分散，新拌玄武岩纤维混凝土的体积稳定、和易性好、耐久性好，具有优越的耐温性、防渗抗裂性和抗冲击性。因此，玄武岩纤维增强混凝土可以在房屋、桥梁、高速公路、高速铁路、城市高架道路、飞机跑道、海港码头、地铁隧道、沿海防护工程、核电站设施、军事设施等等建筑领域起到加固补强、防渗抗裂、延长建筑使用寿命等作用。CBF是天然绿色的新材料，将给人类的建筑业和我国优先发展的交通运输领域带来革命性的变革！ 表1：连续玄武岩纤维的主要技术指标 编号 性能指标 数值 1 热物理性能 使用温度 ℃ -269～