玄武岩纤维复合筋及短切纤维推广应用

1、集双高速公路集安至通化段建设项目玄武岩纤维复合筋及短切纤维推广应用（JTL02合同段）中交一公局桥隧工程有限公司JTL02项目经理部 2016年10月10日玄武岩纤维复合筋及短切纤维推广应用1、工程概况拟建的集安至通化高速公路位于吉林省东南部，是鹤岗至大连国家高速公路（G11）的重要组成路段。集双高速集安至通化段连接线工程JTL02标段路线起点桩号K7+200，终点桩号K23+700，路线全长16.503公里。按双向四车道高速公路标准建设，设计速度采用80km/h，路基宽度采用24.5m，桥涵设计荷载采用公路-级。2、玄武岩纤维复合筋简介连续玄武岩纤维（Continuous Basalt Fi

2、bre 简称CBF或BF）是一种无机纤维材料，是用火山爆发形成的一种玻璃态的玄武岩矿石，经高温熔融后快速拉制而成的纤维，其外观为深棕色，色泽与碳纤维十分相似。表一是连续玄武岩纤维与其它玻璃纤维化学成分的比较。我们从表一看出，玄武岩矿石本身就是一种玻璃态矿石，完全可以用这种单一的玄武岩矿石熔融后拉丝而成纤维，成纤后其它化学组分不变。表1: 玄武岩纤维与C玻璃纤维.E玻璃纤维.玻璃纤维成份比较化学成份玄武岩纤维/wt%C玻璃纤维/wt%E玻璃纤维/wt%S玻璃纤维/wt%SiO2Al2O3B2O3CaOMgONa2O+K2OTiO2Fe2O3+FeOF2其它51.659.314.618.35.99

3、.43.05.33.65.20.82.259.014.00.090.1365.767.75.46.43.54.53.64.4131452.053.413.514.58.09.018.519.53.64.40100.500.600.565.025.010.0玄武岩纤维筋（BFRP）是以玄武岩纤维为增强材料与乙烯基树脂及填料、固化剂等基体相结合，经拉挤工艺成型的一种新型复合材料。与钢筋不同的是，玄武岩纤维筋密度是1.9-2.1g/cm3。玄武岩纤维筋是一种不生锈的电绝缘体，具有非磁性，尤其是：具有极高的耐酸性和耐碱性。对水泥砂浆中的水分浓度及二氧化碳的浸透和扩散具有较高的容许度，可防止在苛刻环境下

4、混凝土构筑物的腐蚀，从而达到提高建筑物的耐久性的作用。3、玄武岩短切纤维筋基本概况玄武岩短切纤维是用连续玄武岩纤维原丝短切而成的产品，单丝直径一般在 5.5µm25µm,长度在 6mm100mm.根据不同的用途表面涂有不同类型的偶联剂。具有良好的分散性、高温稳定性、低温抗裂性、抗疲劳和抗静电性等性能。所以玄武岩短切纤维是增强热塑性树脂首选材料，同时还是增强水泥最佳的增强材料。 玄武岩短切纤维的技术性能 6-100 6-100 5.5-25 5.5-25 5 5 5 5 5 5 0.4 0.4 长度mm直径m最大含水率 %最多未切断率%浸润剂含量 %6-1005.5-2555

5、0.46-1005.5-25550.46-1005.5-25550.44、玄武岩纤维（CBF）复合筋的主要特性非磁性、电绝缘、强度高、弹性模量高、热膨胀系数与水泥混凝土相近。极高的耐化学腐蚀性、耐酸、耐碱、耐盐。4.1 电绝缘，非磁性。CBF筋是一种电绝缘体，并具有非磁性。在靠近高压线的建筑，要求非磁性的混凝土建筑物应用CBF筋，特别是对有特殊要求的工程，如：地震台、机场、观测站等无磁化建筑，是其他材料无法取代的。4.2 与水泥混凝土结合性好。玄武岩纤维是有天然火山岩直接拉制而成，自密度、成分、容重均与水泥相当，具有天然的碱性，与水泥、混凝土粘结力强（拉拔强度>35Mpa,国标为30Mp

6、a），与水泥热胀冷缩系数一致，耐环境性好。4,3 耐酸耐碱耐腐蚀性。CBF筋不生锈、耐腐蚀，具有良好的耐酸性和耐盐性。对水泥砂浆中的盐分浓度及盐分或二氧化碳的浸透和扩散等具有较高的容许度；可以在苛刻的环境下或超低温度下使用；CBF筋能提高混凝土构筑物的耐久性。4.4 比重轻、强度高。4,5 连续配筋免焊接直径12mm以下筋材连续长度可达2000m，在工程施工中，无需搭接，可实现真正的无缝焊接点连续配筋施工新工艺、新技术。连续配筋使焊接工作量大大减少，减少了混凝土路面板块的收缩裂缝（达到裂缝宽度小于1.5mm的高要求），延长高速公路使用寿命和节省造价。特别隧道施工中，通风不畅，焊接施工环境恶劣情

7、况下该工艺有事尤为明显。5、玄武岩纤维复合筋主要性能参数 5.1几种筋材的相对密度比较名称玄武岩纤维筋炭纤维筋钢筋铜筋相对密度g/cm31.8-2,11.5-1.67.98.9玄武岩纤维筋的相对密度在1.8-2,1g/cm3之间，是钢筋的1/4和铜筋的1/5。使用玄武岩纤维筋使建筑物减轻了自身的重量，同时在运输、施工和安装中也更加方便。 5.2 抗拉强度和抗拉弹性模量名称CBF筋钢筋铜筋拉伸强度（MPa）900500430屈服强度（MPa）600300340弹性模量（MPa）40200110CBF筋与钢筋、铜筋不同的地方：CBF筋达到极限抗拉强度时，没有任何实质性的屈服变形，其应力应变关系具有

8、特殊函数关系。CBF筋由于剪切滞后的原因，接近CBF筋断面中的纤维受到的应力没有筋外表面的纤维受到的应力大，导致大直径CBF筋比小直径筋的枪的要低。5.3 不同直径CBF筋的拉伸性能比较规格直径（mm）横截面(mm2)抗拉强度（MPa）规格1850750规格212113700规格316201650规格420314550规格522380500规格6243524805,4 剪切强度CBF筋的剪切强度较低。天水地震台应用的螺纹状CBF筋使CBF与乙烯基树脂和环氧树脂复合而成。剪切强度为极限抗拉强度的26%左右。施工中的CBF筋材可用的普通的手锯在垂直方向锯开，施工很方便。CBF筋、铜筋的物理性能名称

9、10mmCBF螺纹10mm铜筋弯曲强度（MPa）658350拉伸强度（MPa）1000420剪切强度（MPa）262210弹性模量（GPa）41110磁化率（CGSM）5x10-70.086x10-3与混凝土粘结强度（MPa）3535注：铜筋的磁化率没有玄武岩纤维筋的好。磁化率标准：4x10-8SI（1x10-5CGSM）5.5CBF筋热膨胀系数CBF筋在增强混凝土中，CBF筋是增强材料，水泥是基材。与金属材料料不同的是CBF筋的纵向和横向热膨胀系数虽然不同，但CBF筋（纵向）与混凝土的热膨胀系数相近，与混凝土结构相容。6、CBF筋应用范围1.利用玄武岩纤维复合筋的非磁性和导电性的特点，不但是

10、地震台站建筑物的优良增强筋材料，还可以广泛应用到：海港码头防护工程和建筑物、地铁站、桥梁、非磁性或电磁性混凝土建筑物、预应力混凝土公路、防腐化工、地面板、化学贮罐、地下工程、磁共振成像设施基础、通讯大楼、电子设备厂房、核聚变建筑物、磁悬浮铁路的导轨混凝土板、电信传输塔、电视台支架、光纤光缆加强芯、机场、军用设施、防雷达干扰建筑物、地磁房、磁悬浮列车的导轨、超导性线性机车的地板和桁架建筑、电信传输塔、电视台、电台、观察站和其他工业上需要的非导电和非磁性建筑领域。2.玄武岩纤维螺纹筋和连续配筋工艺在告诉公路收费站和服务区、沉降路段以及高速公路的临时停机坪等重要工程的建设维修加固工程中具有很大优势。

11、 在隧道工程、港口重货码头的路面建设中，具有防裂、防腐、承重强度大、施工快、工期短等特点。7、成立玄武岩纤维复合筋及短切纤维推广应用小组，项目经理为组长组长:杜海峰副组长：武顺合、张亚宏、富宝春、许自涛、朱俊虎、组员：丛晓磊、康轩圆、张磊、牛凯、池海东、谢卫东日常工作联络人：富宝春8、保证景观利用与营造采取的措施8.1、质量保证：1、以质量目标为核心，建立健全“全面施工质量管理”领导机构和配备各级质量管理人员，坚持持证上岗制度，实行责任到人的管理办法。 2、推行项目经理质量负责制度，健全工程质量控制体系。严格把关，不合格产品不转入下一道工序。  3、强化执行“工法

12、管理”：以“工法”、“规范”、“标准”为准则，加强质量意识教育，遵守各项质量管理制度；以提高技术素质为中心，强化质量意识，确保工程质量。4、在每道工序施工前，工号施工员必须依据施工图纸、施工方案对有关施工队组进行技术、质量、安全书面交底，交底内容必须包括：操作方法、操作要点及质量标准等。 5、技术、质量、安全书面交底必须经有关人员签字生效，做到交底不明确不操作，不签字不操作。6、工程施工过程中，施工班组必须设质量干事，工序完成后要做自检，各工号经理负责督促、检查工号的自检工作。7、每道工序施工完毕后，由施工班组、施工员、质检员进行工序质量评定，工序评定合格后邀请监理验收，验收完毕方可

13、进行下道工序。 8.2、技术保证：1、建立以总工程师为首的技术管理体系 组建以总工程师为首的技术管理机构，主要职能部门为工程技术部、安质环保部和设备物资部、计划协调部等。  2、严格按照业主的要求组织、策划、成立项目部，项目经理部主要施工人员和管理人员均参加过多项重点工程的建设，具有丰富的施工管理经验。 3、基层施工人员配备熟练的技术工人，选择有丰富施工经验及一定管理组织才能的人员担任施工员及班组长。 4、对关键及特殊工序制定详细的施工方法、操作细则及注意事项，明确技术要求和质量标准，并具体落实到各位负责人，使各工序都有具体的人员负责。 5、定期、定时地对技术管理人员和工人进行各项技术培训，提高整体技术水平8.3、人员保证：全体施工人员在施工开始前先经技术素质和质量意识培训；管理人员培训时间不少于72小时；特殊工种，如电工、焊工、质控工、测工、钢筋工、混凝土浇注工、钳工等，培训时间不少于48小时；其