2.5　玄武巖纖維水工混凝土的彈性模量

彈性模量是混凝土的重要力學性能。因此,在進行上述纖維混凝土的抗壓強度增強效果試驗研究的同時,還進行了纖維混凝土的彎曲彈性模量和抗壓彈性模量的比較試驗。

2.5.1　玄武巖纖維水工混凝土的彎曲彈性模量

2.5.1.1　試驗原材料與混凝土配合比

玄武巖纖維水工混凝土的彎曲彈性模量的試驗,其混凝土的原材料與本章中2.1節相同。試驗混凝土的配合比見表2.2。

2.5.1.2　試驗方法與試驗結果的處理

玄武巖纖維水工混凝土的彎曲彈性模量的增強效果試驗的試件,同上述抗彎試驗,為64組(192個),并與素混凝土的抗彎性能比較,以研究其增強效果?；炷翉澢鷱椥阅Ａ吭嚰拷M3個,其尺寸仍然為100mm×100mm×400mm[81]。纖維混凝土的制備、成型、養護條件等同上述抗壓強度和抗彎混凝土,至養護28d后進行抗彎性能測試。

試驗混凝土的抗彎彈性模量按式(2.2)計算[81],抗彎彈性模量取應力0～0.5ft破壞應力的割線彈性模量。試驗結果見表2.8～表2.11。

2.5.1.3　與碳纖維混凝土的抗彎彈性模量比較

以摻加10mm短切纖維、水灰比為0.60的混凝土試件為例,分析不同的纖維對混凝土抗彎彈性模量的影響。10mm短切纖維,水灰比0.60時的抗彎彈性模量見圖2.8。

根據上述結論可知,摻加短切玄武巖纖維和短切碳纖維都可增加混凝土的抗彎彈性模量。在上述條件下,玄武巖纖維摻量是在0.5%時使混凝土的抗彎彈模達到最大值,碳纖維摻量在0.3%達到最大值。水灰比0.60、纖維長度10mm時,兩種纖維的增強效果最大值時的抗彎彈性模量見表2.21。

上述結果表明,混凝土在摻加短切碳纖維后,抗彎彈?？稍鰪?.40%,而摻加短切玄武巖纖維能增強度也達到4.31%,碳纖維的摻入對混凝土抗彎彈模的影響大于玄武巖纖維在水灰比均為0.60,相同纖維長度為15mm和20mm,碳纖維對混凝土抗彎彈性模量最大增長率的影響都高于玄武巖纖維。

2.5.1.4　纖維長度與摻量的影響

以相同長度、不同摻量得到的抗彎彈性模量為統計對象,可得到相同長度時纖維混凝土的平均抗彎彈性模量值(5種不同摻量的平均值)。統計的結果表明,纖維長度對混凝土抗彎彈性模量的影響不大。

總體上,按照上述試驗結論,為有效地提高混凝土的彈性模量,建議以長度15～20mm、摻量0.3%的纖維均勻地摻入其中。

2.5.2　玄武巖纖維水工混凝土的靜力抗壓彈性模量

2.5.2.1　試驗原材料與混凝土配合比

玄武巖纖維水工混凝土的原材料與配合比,與本章2.1節相同。

2.5.2.2　試驗方法與結果處理

用于測定混凝土棱柱體的靜力抗壓彈性模量的設備為壓力試驗機,試模規格為150mm×150mm×300mm的棱柱體,試件的預計破壞荷載宜在試驗機全量程的20%～80%[81]?；炷恋乃冶葹?.45和0.60兩種,每個試件的配合比與抗壓試驗的相同(見表2.1)。其中,玄武巖纖維長度為10mm和5mm兩個規格,摻加量分別為0.1%和0.5%的體積比。每組(規格)為3個,標準養護28d后測試。

按照《水工混凝土試驗規程》(SL/T 352—2006)測試混凝土的靜力抗壓彈性模量的試驗如圖2.9所示。

靜力抗壓彈性模量按式(2.5)計算(準確至100MPa)[81]:

式中,Ec為抗彎彈性模量,MPa;P1是應力為0.5MPa時的荷載,N;P2為40%的極限破壞荷載,N;ΔL為應力從0.5MPa增加到40%破壞應力時的試件變形值,mm;L為測量變形的標距,mm;A為試件承壓面積,mm2。

試驗結果按照規程的取舍方法,即如果混凝土的抗壓強度值與軸心抗壓強度相差超過后者的20%時,則該靜力抗壓彈性模量值剔除,取余下兩個平均值為試驗結果;如一組中少于兩個時,則該組試驗應重做[81]。

2.5.2.3　靜力抗壓彈性模量分析

兩種水灰比及不同摻量的玄武巖纖維混凝土與對比組(素混凝土)的靜力抗壓彈性模量的試驗結果見表2.22。

上述結果表明,摻加玄武巖纖維后,混凝土的靜力抗壓彈性模量是有所降低,但影響不大。