摘 要：隨著玄武巖纖維混凝土（BF混凝土）在建筑中的應用日益廣泛以及對建筑防火安全重視度的提高，對BF混凝土的防火安全研究日益重要。文章在綜合各研究人員研究結(jié)果的基礎上，通過對BF混凝土高溫性能表現(xiàn)的分析，總結(jié)出高溫下BF混凝土性能變化規(guī)律，為其防火安全提供了依據(jù)，有利于BF混凝土的使用推廣。

關鍵詞：玄武巖纖維；纖維混凝土；力學性能；高溫

引言

玄武巖纖維具有耐高溫、抗拉性好、抗壓縮性能好、隔熱性強、生產(chǎn)能耗小等一系列優(yōu)點[1]，在國家的支持下，越來越廣泛的應用在建筑中。我國是玄武巖纖維生產(chǎn)大國，國內(nèi)眾多研究人員進行了BF混凝土的理論和試驗研究，取得了很多研究成果。

混凝土性能會受到環(huán)境的影響，火災產(chǎn)生的高溫環(huán)境對混凝土的力學性能和耐久性影響顯著，嚴重威脅建筑使用安全。因此本文在對眾多研究人員研究結(jié)果進行匯總的基礎上，重點分析了BF混凝土受高溫之后的性能表現(xiàn)，以期總結(jié)出高溫下BF混凝土性能變化規(guī)律，推動BF混凝土在建筑中的廣泛使用。

1 機理分析

1.1 高溫破壞機理

從混凝土內(nèi)部化學結(jié)構來看，在高溫下，水泥水化產(chǎn)物失水，膠凝材料的整體結(jié)構遭到破壞，從而造成骨料之間的相互分離。從混凝土結(jié)構的內(nèi)部受力來看，混凝土在高溫狀態(tài)內(nèi)部產(chǎn)生溫度梯度，溫度梯度在混凝土結(jié)構內(nèi)部形成拉應力，從而使混凝土結(jié)構受力破壞。當混凝土強度較高時，其韌性較低，高溫狀態(tài)混凝土內(nèi)部水汽化逃逸產(chǎn)生壓力，造成混凝土的機械破壞。

1.2 纖維增強機理

內(nèi)部摻雜的纖維在混凝土受力時能夠在一定程度上傳遞和協(xié)調(diào)混凝土結(jié)構內(nèi)力，使其內(nèi)力分布更均勻，從而延緩了脆弱部位的出現(xiàn)，使混凝土的力學強度得以增強?；炷羶?nèi)摻雜纖維，在一定程度上起到鋼筋的作用，增強混凝土的整體性，而且由于摻雜纖維的比表面積更大，混凝土整體性更強，使得纖維混凝土的韌性、抗疲勞特性、抗沖擊性能表現(xiàn)優(yōu)秀。

2 混凝土高溫力學性能

針對建筑混凝土性能研究重點，從抗壓強度、燒失率、抗壓變形性能、沖擊韌性四個方面總結(jié)了BF混凝土受高溫后的力學性能。

2.1 抗壓強度

BF混凝土的高溫后抗壓強度與溫度所承受溫度有關，在其他條件相同的情況下，當混凝土強度等級小于C60時，BF混凝土抗壓強度隨溫度升高先略有升高，而后顯著下降，當強度大于C60時，BF混凝土抗壓強度隨溫度升高而降低，近似呈線性關系[2]。BF混凝土高溫后抗壓強度還受玄武巖纖維摻雜量影響，在其他條件相同的情況下，隨玄武巖纖維摻雜量增大，混凝土抗壓強度先升高后降低，在溫度高于600攝氏度后，這一趨勢不明顯[3]，不同摻雜量的BF混凝土抗壓強度接近。

2.2 燒失率

在其他條件相同的情況下，BF混凝土燒失率隨受熱溫度的升高而增大。BF混凝土的燒失率還與BF摻雜量有關，玄武巖纖維的摻雜會提高混凝土出現(xiàn)孔隙的概率，在其他條件相同的情況下，BF混凝土的燒失率隨玄武巖纖維摻量的升高而增大，這一表現(xiàn)在200℃的實驗中表現(xiàn)尤為明顯[4]。

2.3 抗壓變形性能

BF混凝土高溫后抗壓變形性能由其應力-應變曲線進行分析。BF混凝土的極限應力、極限應變與溫度有關，在其他條件相同的情況下，BF混凝的極限應力和極限應變都隨溫度的升高而降低，降低幅度明顯。玄武巖纖維的摻雜起到增強混凝土抗壓變形性能的作用，然而玄武巖纖維摻雜比例與BF混凝土抗壓變形性能之間無明顯規(guī)律性，在其他條件相同的情況下，BF混凝土抗壓變形能力隨玄武巖纖維摻量的增加而上下波動[2]。

2.4 沖擊韌性

玄武巖纖維在混凝土中的摻雜形成了一個均勻亂向分布體系[5]，纖維的存在，溝通連接了混凝土各部分，在受到?jīng)_擊時，將沖擊力向沖擊部位周圍快速傳遞，另外，玄武巖纖維傳遞沖力的過程中還會產(chǎn)生能量損耗，從而降低了BF混凝土直接在沖擊部位破壞的概率。隨溫度升高，在其他條件相同的情況下，BF混凝土的沖擊韌性降低；隨玄武巖纖維摻量增加，僅在玄武巖纖維摻量不同的情況下，BF混凝土的沖擊韌性得以增強[6]。

3 結(jié)束語

本文對BF混凝土高溫下性能表現(xiàn)進行了總結(jié)，找到了高溫下BF混凝土抗壓強度、燒失率、抗壓變形性能和沖擊韌性方面的變化規(guī)律。這些規(guī)律為BF混凝土建筑防火設計提供了規(guī)范，有利于確保建筑防火安全，促進BF混凝土的使用推廣。

參考文獻

[1]李娟.玄武巖纖維：趕上世界“頭班車”[N].中國紡織報，2012-02-14（007）.

[2]樸戰(zhàn)東.高溫后玄武巖纖維混凝土力學性能試驗研究[D].鄭州：鄭州大學，2016.

[3]任韋波，許金余，白二雷，等.高溫后玄武巖纖維增強混凝土的動態(tài)力學特性[J].爆炸與沖擊，2015（1）：36-42.

[4]陳煒，何耀，林可心，等.高溫后玄武巖纖維高強混凝土的力學特性[J].硅酸鹽通報，2014（5）：1246-1250.

[5]任韋波，許金余，張宗剛，等.高溫后玄武巖纖維增強混凝土的沖擊變形特性[J].建筑材料學報，2014（5）：768-773.

[6]任韋波，許金余，劉遠飛，等.高溫后玄武巖纖維混凝土沖擊破碎分形特征[J].振動與沖擊，2014（10）：167-171+188.

作者簡介：董學超（1996-），男，漢族，河北省淶水縣人，本科，在讀學生。