耐鹼玻璃纖維

耐鹼玻璃纖維，又稱AR玻璃纖維，英文名alKali -resistant glass fibre，主要用於玻璃纖維增強（水泥）混凝土（簡稱GRC）的肋筋材料，是100%無機纖維，在非承重的水泥構件中是鋼材和石棉的理想替代品。

基本介紹

• 中文名：耐鹼玻璃纖維
• 外文名：alKali -resistant glass fibre
• 又稱：AR玻璃纖維
• 主要用於：玻璃纖維增強混凝土的肋筋材料
• 學科：機械工程
• 領域：機械設備

簡介

耐鹼玻璃纖維是一種用來增強混凝土的肋筋材料，它的優點在於耐鹼、抗腐蝕、抗衝擊、抗拉抗彎、抗凍抗裂等，可設計性比較強，可以替代石棉和鋼材。混凝土是一種脆性的材料，加入耐鹼玻璃纖維後可以有效提高其力學性能。耐鹼玻璃纖維依靠它的優點成為一種廣泛套用於增強道路混凝土的新型材料。為了保證耐鹼玻璃纖維的增強效果及結構的安全可靠性，必須使玻璃纖維在混凝土中保持長期的強度和韌性，然而工程中使用的水泥基材料會腐蝕耐鹼玻璃纖維，損害材料的性能穩定，降低材料強度。

特點

它的特點是耐鹼性好，能有效抵抗水泥中高鹼物質的侵蝕，握裹力強，彈性模量、抗衝擊、抗拉、抗彎強度極高，不燃、抗凍、耐溫度、濕度變化能力強，抗裂、抗滲性能卓越，具有可設計性強，易成型等特點，是廣泛套用在高性能增強（水泥）混凝土中的一種新型的綠色環保型增強材料。

其使用領域較為廣泛，在對材料要求“耐高溫、耐鹼腐蝕、耐酸腐蝕”的套用中，均有良好的表現。

原料與養護條件分析

水泥：採用某水泥廠生產的符合GB 175—99要求的32.5級普通矽酸鹽水泥。

耐鹼玻璃纖維：試驗中使用的是某玻璃纖維公司生產的耐鹼玻璃纖維，該纖維的標準是：長度為12mm，抗拉強度是2480MPa，含鋯量在16.7%左右，1cm³中大約含有2.7g耐鹼玻璃纖維。

粉炭灰和骨料：採用的粉炭灰是新疆電廠的Ⅱ級材料，符合GB 1596—91規定和質量要求；對於細骨料而言，其主要是江沙，這些江沙的細度模數MX為2.7。而對於粗骨料，主要是由人工碎石組成，其直徑不超過20mm。

在標準養護過程中，混凝土試件拆模以後，應當即置於水中進行養護，其中水溫應當控制在20℃左右。對於熱養護而言，通常是在標準養護之後的3d內進行，其主要採用不同梯度的溫度對其進行慢慢的加熱，當溫度達到80℃以後才開始保持恆溫，直至達到測試齡期為止。

活性摻和料抑制腐蝕的作用分析

基於試驗觀察，若直接將一定量的耐鹼玻璃纖維放入砂漿之中，則纖維就會遭受非常嚴重的腐蝕，最終喪失其抗壓性能，這在很大程度上會對水泥整體性能產生不利影響。實踐中，通過將活性摻和料加入到水泥砂漿之中進行試驗操作，就其試驗結果可以得出以下結論，即活性摻和料套用過程中，可對耐鹼性纖維抑制性產生不利影響，甚至使其遭受嚴重的腐蝕。

加入粉煤灰以後，耐鹼玻璃纖維砂漿自身的淨增抗折能力會在短時間內呈現出下降趨勢，然後則一直處於較為穩定的良好抗折性狀態，這說明這一階段的水泥砂漿鹼溶液很少對耐鹼玻璃纖維產生腐蝕性；當加入粉煤灰量超過30%以後，耐鹼玻璃纖維的抗折性就基本穩定了。而矽灰的活性比較高，可以在短時間內發生水化，因此雖然摻入矽灰的砂漿的強度一直在下降，但是也可以在一定程度上抑制鹼溶液對耐鹼玻璃纖維的腐蝕，具體表現在抗壓強度下降了3d之後一直到第11d，這段時間裡摻入矽灰的砂漿的抗折強度一直都處於相對穩定的水平。但是由於在砂漿中摻入矽灰的成本比較高，所以在大面積道路建設中還是會選擇摻入粉煤灰，以降低建設成本。

配製道路耐鹼玻璃纖維混凝土的方法

摻入粉煤灰可以有效抑制水泥水化過程中對耐鹼玻璃纖維的腐蝕，但是試驗採用的是容量比較小的試件。在實際的道路施工中，需要的混凝土非常多，因此要摻入的粉煤灰的量也比較難把握。在此，採用的配製耐鹼玻璃纖維道路混凝土的方法是最緊密堆積法。

最緊密堆積法的設計思路

基於傳統配合比設計理論研究可知，混凝土中加入大量粉煤灰以後，就會降低早期的強度，針對這一問題，可採用最緊密堆積法克服。所謂最緊密堆積法，實際上就是設計過程中將骨料作為最基本的主骨架，通過不斷增加水泥漿的方法，來減少集料用量。需要注意的是在此過程中不能改變集料和砂的合理配備比例。當水泥漿量固定、水膠比例改變時，水泥漿質量也會隨之發生一定的改變，採用最緊密堆積法的優勢在於用大量的集料當作支撐骨架，對集料中的砂、石比例進行嚴格的控制，以此來有效提高混凝土套用的可靠性。加入適當的粉煤灰以後，不僅可以有效發揮混凝土自身的化學效應、不斷強化微觀結構上的緊密度，而且還可以有效增加混凝土自身的物理緊密度，以此來抑制耐鹼玻璃纖維受腐。

道路耐鹼玻璃纖維混凝土的性能分析

根據最緊密堆積法的設計方法，配製兩種耐鹼玻璃纖維混凝土。最緊密堆積法的套用過程中，配製出來的耐鹼玻璃纖維混凝土劈壓比處於0.14~0.182，對於水化後期的劈壓比上升幅度要比早期的更大一些。對於一般的混凝土劈壓比而言，其處於0.045~0.071範圍內，這表明採用該種方法配出來的耐鹼玻璃纖維混凝土抗折性能較好，而且可以有效滿足當前道路尤其是路基的抗折性要求。

（1）力學性能

一般而言，混凝土骨料主要用在最緊密堆積法之中，並用作基本骨架。當加入高於33%的粉煤灰以後， 其強度會在以後的3d 時間內上升到28.9MPa左右，這就有效地滿足了混凝土早期強度需求。粉煤灰加入後發生二次水化，此時將吸附水倒出，以有效保護水泥後續水化和混凝土結構的後期強度。

（2）收縮性能

混凝土中的耐鹼玻璃纖維均勻分布，可有效切斷毛細孔、使毛細孔數量大幅度減少，以此來降低毛細孔壓力，進行降低混凝土自身的收縮值；粉煤灰養護過程中，可有效降低混凝土收縮值。混凝土的收縮性能比較好，可以防止道路的開裂，提高道路的抗滲力，還能提高道路的抗凍能力，這十分符合新疆的氣候特點，可以進一步的套用推廣。

總結

基於以上分析可知，道路工程建設過程中，在混凝土中加入適量的耐鹼玻璃纖維，可提高混凝土自身的抗折強度，提高混凝土結構道路的抗滲性、耐磨能力，從而防止道路出現嚴重的開裂病害，在現代公路建設過程中套用非常廣泛。