玄武岩纤维精选(九篇)

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第1篇：玄武岩纤维范文

摘要:

以天然玄武岩为原料，利用电熔法制备了两种不同直径的连续玄武岩纤维，并采用直接浸渍模版法制备复合材料。通过强度、化学稳定性及微观形貌的表征，结果表明该连续玄武岩纤维及其制备的复合材料具有良好的物理化学性能。

关键词:

玄武岩纤维;化学稳定性;纤维强度;环氧树脂

0前言

玄武岩是一种以SiO2和Al2O3为主的矿物岩石，属于火成岩的一种。连续玄武岩纤维是由玄武岩为原料制成的纤维，将玄武岩破碎后加入熔窑中，经1500℃以上高温熔融后，通过拉伸形成纤维。玄武岩纤维是采用单组分矿物原料熔体制备而成，在耐高温性、化学稳定性、耐腐蚀性、导热性、绝缘性、抗摩擦性等许多技术指标方面优于玻璃纤维［1］，同时因碳纤维的严重短缺，玄武岩纤维在部分技术应用上可替代昂贵的碳纤维材料，并且不产生与石棉类似的环境问题。玄武岩纤维原料成本低、能耗少、生产过程清洁，是一种生态环保材料［2］。池窑是生产玄武岩纤维的关键设备，必须对熔化温度和气氛进行严格控制。其关键为池窑的设计、加热方式和金属换热器的热效率［3］。目前玄武岩纤维生产工艺中基本采用两种加热方式［4］:火焰加热和电熔方式。其中火焰加热可以采用天然气、煤气以及煤为燃料，火焰窑优点为熔化面积较大，能源供应渠道较广，缺点为熔制效率低、能耗高，而且环境、大气污染较严重，尤其是碳排放量大。电熔炉的优点为熔制效率高、能耗低、无污染、熔制工艺先进，是玄武岩纤维生产工艺的发展趋向［5～6］。本文利用电熔法制备连续玄武岩纤维，通过表征两种不同直径玄武岩纤维及其复合材料的各项性能，结果表明电熔法制备的纤维不仅力学性能优异，还具有良好的化学性能。

1实验

1．1原料

选用安徽某地区的玄武岩作为本实验的原料，其化学成分如表1所示。从表中可以看出，Na2O和K2O的质量分数偏低，其他成分均在合理范围之内，因此本实验用玄武岩矿石原料化学成分含量符合制造纤维的要求。

1．2纤维试样制备

本实验用玄武岩连续纤维采用全新设计的底插电极电熔炉制备，与国内目前其它板状电极完全不同。将玄武岩岩石粉碎投入到新设计的电熔炉中，加热至1500℃以上使之熔融澄清，经400孔铂金漏板拉丝成纤维束，根据拉丝速率分别制得直径13μm和16μm两种玄武岩纤维。

1．3测试与表征

对拉制的玄武岩纤维进行性能表征，测定相应的物理化学参数:利用阿基米德法测试纤维的密度，利用复丝拉伸强度仪测试纤维强度，用日本Jeol公司的JSM－5600LV扫描电镜表征纤维的表面形貌。耐酸性和耐碱性实验是以1g纤维样品分别放置于1%H2SO4和1%NaOH溶液中，在100℃密封保温箱中保温72h后称重，所得质量即为腐蚀剩余量。

2玄武岩纤维测试结果与分析

2．1密度分析

表2为13μm玄武岩纤维和16μm玄武岩纤维的体积密度实验结果。分析表明，13μm玄武岩纤维和16μm玄武岩纤维的体积密度相近，分别为2．88g/cm3和2．89g/cm3。引起玄武岩纤维密度变化主要有以下原因:(1)玄武岩纤维的密度同组分含量关系紧密，在纤维所含各组分中，使得网络结构更为紧密的组分使纤维的密度增加，反之则密度减小。(2)同一氧化物的配位状态改变时对密度有很大影响。本实验所取的13μm玄武岩纤维和16μm玄武岩纤维来自同一种玄武岩玻璃体，其工艺过程及结构相同，所以密度相近。

2．2化学稳定性分析

玄武岩纤维的化学稳定性在现实生活中有很重要的意义。纤维在使用过程中难免受到各种物理化学腐蚀，使得纤维表面层破坏而失去原有性质。纤维的熔制和加工过程，对其化学稳定性的好坏具有很重要的作用。总体说来，纤维的化学稳定性与结构、组成和热历史等有关，同时与腐蚀过程中介质的作用时间、外界压力、温度等因素相关。本实验过程是取一定质量的纤维样品分别在1mol/L的NaOH和1%的H2SO4溶液中，温度为100℃的环境下保温3h。当玄武岩纤维受到酸蚀时，涉及到H+和纤维中可以移动阳离子(通常是碱金属阳离子)之间的离子交换(SiO—R++H+Si—OH+R+)。玄武岩纤维中所含的碱金属离子较少，所以结构较为稳定，化学温度性好。当玄武岩纤维受到碱蚀时，碱对玄武岩纤维的侵蚀是通过OH－的作用，纤维表面的Si—OH解离为SiO－和H+。在玄武岩纤维中，含少量的Ca2+和Mg2+与解离出来的SiO－结合，生成了溶解度很低的硅酸钙和硅酸镁或其他矿物相晶体，形成一层致密的保护膜覆盖在纤维表面，阻止OH－进一步作用，从而显示了良好的耐碱性。由表3可知，13μm玄武岩纤维的平均耐酸性为97．32%，平均耐碱性为98．61%;16μm玄武岩纤维的平均耐酸性为98．05%，平均耐碱性为99．08%。经对比发现，16μm玄武岩纤维的耐酸耐碱性要高于13μm玄武岩纤维，其原因是16μm玄武岩纤维的比表面积要小于13μm玄武岩纤维，在化学稳定性试验过程中，13μm玄武岩纤维与酸碱性溶液的接触面积更大，从而造成更大的质量损失。所以16μm玄武岩纤维化学稳定性高于13μm玄武岩纤维。

2．3纤维强度分析

玻璃纤维作为复合材料中的增强基，其强度主要体现在玻璃纤维上，它占据了复合材料的主体质量。同时纤维的力学性能是玻璃纤维的主要体现。表4为13μm和16μm玄武岩纤维强度，13μm玄武岩纤维强度平均值为28．31N/tex，16μm玄武岩纤维强度平均值为54．43N/tex。经对比发现，16μm玄武岩纤维强度平均值约为13μm玄武岩纤维强度的2倍。

2．4SEM分析

对13μm及16μm的玄武岩纤维做SEM微观形貌测试，结果如图1所示。由图可以看出纤维表面光滑，没有存在大量缺陷，不存在断裂试样。拉丝工艺过程中并未出现断丝现象，表明玄武岩纤维拉制工艺过程中没有出现析晶、气泡等缺陷，拉制工艺良好。

3玄武岩纤维复合材料测试结果与分析

3．1玄武岩纤维复合材料的制备

本实验复合过程采用直接浸渍模板法，将玄武岩纤维直接浸渍在环氧树脂中，同时加入稀释剂苯甲醇，固化剂二乙烯三胺，比例是EO:苯甲醇:二乙烯三胺=10∶1∶0．5。采用聚四氟乙烯管作为模具，经过复合后放置于烘箱中，在100℃下保温4h即得到相应的复合材料样品。其主要工工艺如图2所示。

3．2密度分析

表5为13μm和16μm玄武岩纤维复合材料的体积密度实验结果。经分析表明，两种玄武岩纤维复合材料的体积密度相近，分别为2．68g/cm3和2．69g/cm3，经复合后的玄武岩纤维密度都有一定程度的降低，这是因为环氧树脂和固化剂的密度较低，约为0．98g/cm3，经复合后，原玄武岩纤维密度降低。

3．3化学稳定性分析

由表6可知，13μm玄武岩纤维复合材料的平均耐酸性为96．08%，平均耐碱性为97．06%;16μm玄武岩纤维复合材料的平均耐酸性为96．38%，平均耐碱性为97．55%。经对比发现，玄武岩纤维经树脂复合后，化学稳定性有明显的下降，这是因为玄武岩纤维与树脂的复合是表面的结合过程，树脂的化学稳定性低，所以在侵蚀过程中先脱落，从而造成更大的质量损失，化学稳定性下降。

3．4纤维强度分析

表7为13μm和16μm玄武岩纤维复合材料的强度，13μm玄武岩纤维强度平均值为33．09N/tex，16μm玄武岩纤维强度平均值为75．01N/tex。经对比发现，玄武岩纤维经复合后，纤维强度有了明显的提升，其中16μm玄武岩纤维强度提升程度大于13μm玄武岩纤维。其原因是经树脂复合后，增强了纤维的韧性，从而提升了强度。

3．5SEM分析

图3显示的是玄武岩纤维增强环氧树脂复合材料的SEM表面微观形貌。从图中可以看出玄武岩纤维复合材料表面有明显的附着物。同时可以看出，玄武岩纤维与环氧树脂较好地进行了复合，16μm玄武岩纤维的复合程度要高于13μm玄武岩纤维。另外，16μm玄武岩纤维比较均匀地分布在环氧树脂基体之间，使得复合材料的力学性能表现更加优良。

4结论

本文利用电熔法制备了玄武岩连续纤维及其复合材料。通过性能表征发现，制备的两种玄武岩纤维体积密度在2．88g/cm3以上，16μm连续玄武岩纤维的强度为54．43N/tex，而耐酸碱性都高于97%。玄武岩纤维经树脂复合后，化学稳定性略微下降。强度分析表明，13μm玄武岩纤维复合材料强度的平均值为33．09N/tex，16μm玄武岩纤维复合材料强度平均值为75．01N/tex。玄武岩纤维经复合后，纤维强度有了明显的提升，SEM表明玄武岩纤维与环氧树脂浸润性较好，力学性能优良。

参考文献:

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［3］陈德茸．连续玄武岩纤维的发展与应用［J］．高科技纤维与应用，2014，39(06):17－20．

第2篇：玄武岩纤维范文

玄武岩纤维属于高科技纤维,其应用领域广泛。文章阐述了玄武岩纤维国内外研究的最新进展,讨论了玄武岩纤维的性能以及我国玄武岩纤维生产技术存在的一些主要问题。文章还重点介绍了玄武岩纤维的产品及其应用。

关键词:玄武岩纤维;进展;性能;产品;应用

玄武岩纤维是玄武岩石料经过1450℃～1500℃熔融后,再通过铂铑合金拉丝漏板高速拉制而成的连续纤维。作为矿产资源中的一种,玄武岩矿石资源比较丰富,价格低廉,熔化后不需要经过净化过滤即可制成纤维。玄武岩纤维和玻璃纤维相似,其性能介于高强度S玻璃纤维和无碱E玻璃纤维之间,纯天然玄武岩纤维的颜色一般为褐色,有些似金色[1]。玄武岩纤维的耐温范围比较宽泛,可以应用在-260℃～+800℃的条件中,而玻璃纤维的适用温度仅在-60℃～+450℃之间,其耐碱性能和耐酸性能都要优于普通的玻璃纤维,抗氧化耐水解性能也比玻璃纤维要好得多,弹性模量是玻璃纤维的1.3倍左右,可以达到100GPa,而玻璃纤维只有70GPa～80GPa,抗拉强度甚至可以达到4000MPa以上[2]。据专家预测,玄武岩纤维制造业将成为迅速崛起的新兴材料产业之一[3]。因此,对玄武岩纤维的开发与研究具有显著的经济效益和良好的社会效益。

1玄武岩纤维研究的国内外最新进展

近年来,国内外研究者开始从事玄武岩纤维的研究并取得了一定的进展。我国对于玄武岩纤维的研究还处于起步阶段,俄罗斯与乌克兰在该研究领域代表着世界先进水平,他们主要采用铂金管分流器,加热式管状流液洞,同时使用中心取液法,配合较小的漏板、很短的漏嘴和热风式丝根冷却器等一系列专有技术和技术诀窍,使玄武岩纤维产品稳定,并运用上述技术开发了上百种玄武岩纤维产品[4]。近几年来,日本、德国等国都加强了对玄武岩纤维的研究开发,并取得了一系列新的研究成果。我国在上世纪90年代中期,南京玻璃纤维研究设计院开始对玄武岩纤维进行研究。其中,刘柏森、斯维特兰娜、何建生等[5]针对玄武岩熔体透热性低、易结晶、拉丝黏度高等特性,研究了一种生产连续玄武岩纤维的池窑,主要是在玻璃纤维池窑的基础上,通过在熔化池与作业区之间增加分隔墙、上升通道、热屏、薄层熔融体溢流带和溜槽等部分,保证了流入拉丝作业漏板的熔融体的质量和参数的稳定;王岚和李振伟[6]针对玄武岩熔点高、熔融体易结晶、漫流等问题,对普通玻璃纤维用铂金漏板中漏嘴进行改进,制成了玄武岩纤维用的铂金漏板,此种漏板中漏嘴出口与入口的直径比为1:1.05～1.3,高度为2mm～7mm,壁厚为0.2mm～0.7mm,这样的漏板有效地解决了料液在漏板上的析晶、漫流等问题,降低了拉丝工作的劳动强度,并提高了产品成品率;奥斯诺斯・谢尔盖・彼得洛维奇、李中郢[7]通过研究玄武岩矿石的熔融体制取短纤维的工艺和设备,给出了矿石的熔融温度范围、拉丝的温度范围、喷吹短纤维的喷吹压力值和喷吹气流速度的范围,明确了玄武岩短纤维生产设备的构成;闫全英、胡琳娜、谈和平等[8、9]也对玄武岩成型工艺中粘流性、高温黏度、析晶性能等在理论上做了大量的研究。据了解,2000年日本丰田公司在乌克兰投资,依靠乌克兰技术,建成工业化生产玄武岩纤维基地,开始玄武岩纤维制造业为民品服务。2001年我国哈尔滨工业大学组建了专门的研究队伍致力于玄武岩纤维制备技术的研发。2002年,连续玄武岩纤维被列为我国863高科技项目(2002AA334110)。2003 年该计划成果与浙江民营企业对接克服了氧化还原不好等技术难题,现已掌握了玄武岩纤维生产所有工艺技术,并于2004年开始在上海实现产业化,目前技术已经达到国内领先水平,部分技术达到国际先进水平和领先水平。从而为今后大规模稳定生产玄武岩纤维奠定了基础。

2玄武岩纤维的主要成分

在原料的选择上,玄武岩纤维要求玄武岩熔化温度、成形温度、析晶上限温度必须在一定可控制范围之内,这就需要对玄武岩矿物进行筛选。用于制造纤维的玄武岩要求SiO2含量高于50%,Al2O3含量在18%左右,这种成分赋予玄武岩熔体高黏度的特性。此外,由于高含量的铁使熔体呈黑棕色,透热性只为普通浅色玻璃透热性的20%,制造玄武岩纤维的玄武岩成分中要求FeO和Fe2O3含量高达9%～14%。为了提高玄武岩纤维防水性能和耐腐蚀性能,还要求成分中含有一定量的 K2O、MgO和TiO2,拉制优良的纤维所需的玄武岩的成分见表1。随着现代表征技术的进步,玄武岩纤维的结构日益清晰。目前,业内人士普遍认为:玄武岩纤维内部为非晶态物质,具有远程无序、近程有序的结构特征,主要由[SiO4]四面体形成骨架结构,四面体的两个顶点互相连接成[SiO3]n链,铝原子可以取代硅氧四面体中的硅,也可以以八面体的形式存在于硅氧四面体的空隙中,链的侧方由钙、镁、铁、钾、钠、钛等金属阳离子进行连接。处于玄武岩纤维表面的金属离子因配位数不能满足而从空气和水中缔合质子或羟基,导致表面羟基化[10]。

3玄武岩纤维的性能

3.1优异的力学性能

玄武岩纤维具有较高的拉伸强度和弹性模量,玄武岩纤维在70℃水作用下,其强度可保持1200h,而一般玻璃纤维不超过200h就失强;在100℃～250℃温度下的拉伸强度可提高30%,而一般玻璃纤维却下降23%。玄武岩纤维的拉伸强度是普通钢材的10～15倍,是E玻璃纤维的1.4～1.5倍。加拿大Albarrie公司研制出的玄武岩纤维拉伸强度甚至达到4840 MPa,其力学性能见表2[11]。

3.2突出的耐高温性和低温热稳定性

玄武岩纤维的耐热性和耐高温的石英玻璃纤维接近。在400℃条件下,其断裂强度仍保持在85%左右;在300℃的条件下,其抗拉强度能保持80%以上[12]。这说明连续玄武岩纤维有优良的耐温特性,与碳纤维相比其耐热氧化性能更加突出,可以作为耐高温材料使用[13]。在长期处于低温-196℃液氮介质作用后,其强度不发生变化,足以说明它是有效的低温绝热材料。

3.3高的声绝缘特性

玄武岩纤维隔音效果好,可用作隔音材料,其声绝缘性见表3。

3.4高的耐腐蚀性与化学稳定性

玄武岩纤维在酸、碱溶液中,具有极高的化学稳定性。该性质决定了玄武岩纤维能够广泛应用于处于高湿度、酸、碱、盐类介质作用的建筑结构。

3.5良好的耐水性

玄武岩细纤维的耐水性远远好于玻璃纤维,吸湿率在0.2%～0.3%之间,而且其吸收能力不随时间变化,这就保证了它在使用过程中的热稳定性、使用周期性长和环境协调性好。

3.6高电绝缘性能和介电性能

玄武岩连续纤维具有良好的电绝缘性能和介电性能,其体积电阻率和表面电阻率比E玻纤还要高一个数量级,玄武岩中含有质量分数不到20%的导电氧化物,经过用专门浸润剂处理的玄武岩纤维的介质损失角正切比玻璃纤维低50%,可广泛用于电子工业制作印制电路板。

3.7良好的兼容性

玄武岩纤维可以用于制作性能良好的玄武岩塑料制品。玄武岩纤维可以替代玻璃纤维用于路面工程的土工格栅。玄武岩纤维具有比玻璃纤维更好的性能,可更有效地防止道路反射裂缝、龟裂等质量通病。

3.8防电磁辐射的特性

玄武岩纤维镀镍后的复合材料可以用于防电磁辐射[14]。依据成分的不同,这些材料反射电磁辐射或吸收电磁辐射。如果在建筑物的墙体中,增加一层玄武岩纤维布,则能对各种电磁波起到良好的屏蔽作用。

4玄武岩纤维的产品及其应用

玄武岩纤维制品是玄武岩纤维应用的一个主要方面,仅从民用的角度观察,玄武岩纤维可以通过不同材料结合、通过不同设计方法得到品种繁多制品。根据玻璃钢产业的统计,玄武岩纤维可以按照相应的方式得到类似的制品[15、16]。

(1)玄武岩纤维无捻粗纱

用多股平行原丝或单股平行原丝不加捻状态下并合而成的集束体。应用领域:缠绕各种耐高温、耐超低温、耐化学腐蚀、耐高压管道、储罐、气瓶,编织各种方格布、土工布用作建筑的修补和加固,耐高温的SMC、BMC、DMC短切纤维与塑料复合做增强材料,还用作防弹防护材料。

(2)玄武岩纤维纺织纱

由多根连续玄武岩纤维原丝经一次加捻而成的纱线。大体可以分为织造用纱和其他工业用纱[17]。应用领域:织造耐酸碱、耐高温的布和带,针刺毡用基布,电绝缘板用基布,电绝缘用纱,缝纫线,帘子线,高档的耐高温耐化学性织物。

(3)玄武岩纤维布

采用玄武岩纤维细纱(单丝直径一般小于9微米)加工而成的纺织布。产品应用:覆铜板基布,针刺毡基布,防火布基布,防辐射材料基布,建筑工程修补加固的基布,尤其适用于军队防毒、防辐射、防火、防化学腐蚀和屏蔽性强的装备和设施的篷布。

(4)玄武岩纤维防火布

用 GBF的7～9微米连续玄武岩纤维细纱编织而成的,其中有平纹布、缎纹布等,经耐高温、无毒害的涂层处理。产品应用:适于造船业、大型钢结构和电力维修的现场焊接、气割的防护用品纺织、化工、冶金、剧院、军工等通风防火和防护用品,消防头盔、护颈织物,玄武岩纤维防火布为不燃材料,在1000℃火焰作用下,不变形、不爆炸、耐火在一个小时以上。可在潮湿、蒸汽、烟雾、含化学气体的环境下起到防护作用。还适用于避火消防服、隔火帘、防火毯、防火包、电焊、防火布围墙等。

(5)玄武岩纤维土工布

以耐酸强的玄武岩纤维为原料,编织成格栅布,在经过沥青处理后烘干成型。玄武岩纤维混凝土在常温下弹性模量与沥青混凝土模量比高达24:1,具有很高的抗变形能力,断裂延伸率在3.4%左右。产品应用:是增强砂浆混凝土防渗抗裂的优良建筑材料,与沥青混合搅拌用于路面施工[18]。

(6)玄武岩纤维短切纱

用连续玄武岩纤维原丝短切而成的产品。一般其上涂有硅烷偶联剂。所以玄武岩纤维短切纱是增强热塑性树脂首选材料,同时还是用于砂浆/混凝土和沥青/混凝土最佳的防渗抗裂增强材料[19]。产品应用:适用于增强热塑性树脂,是制造SMC、BMC、DMC的优质材料;由于具有良好的性价比,特别适合与树脂复合用做汽车、火车、舰船壳体的增强材料;用于水电站大坝的防渗抗裂抗压和延长道路路面使用寿命的增强材料;还可用于热电厂的冷凝塔、核电厂的蒸汽水泥管道;用于耐高温针刺毡、汽车吸音片、热轧钢材、铝管等。

(7)玄武岩纤维针刺毡

由单纤维无序交错穿插,形成无定向三维微孔结构。产品应用:高级空气过滤材料,电子行业的过滤、吸音、隔热、防振材料,化工、有毒有害气体、烟尘过滤材料,汽车、轮船舰艇的隔热、保温、消音材料[20]。

(8)玄武岩纤维表面毡

用于复合材料,不但能形成树脂量80%的富树脂层,使制品表面有一个色泽光亮平整的表面,同时提高制品的防渗漏、防腐蚀能力。玄武岩纤维表面毡的粘接性与树脂的相容性很好,能提高异性复合材料的成型性。同时还是拉挤和缠绕成型复合材料的首选材料;可部分替代纤维、芳纶幅面毡。

(9)连续玄武岩纤维膨体纱

将玄武岩纤维原丝通过膨胀体纱机,在高速空气进入成型膨化通道中形成紊流,利用这种紊流将玄武岩纤维分散开,使其形成毛圈状纤维,从而赋予玄武岩纤维蓬松性,制造成膨体纱。产品应用:制造耐高温过滤布,制造防火窗帘布,用膨体纱与连续纤维混织,是制造耐高温过滤布、高等级针刺毡的优良材料。

(10)连续玄武岩纤维套管

由玄武岩纤维编织而成,使用时一般都需经过加工和表面处理。产品应用:适于电器、电机的剥线部位的绝缘管,还可用作定纹管、电刷软管、耐高温复合管的基材使用。

(11)玄武岩纤维短切原丝毡

用连续玄武岩纤维原丝短切成50mm的定长纤维,均匀分布在成型网带上,经过粘结剂后再烘干而成的卷材。由于玄武岩纤维的电绝缘性好,具有透波和吸波性能,弹性模量高,是造船、管、罐、板、雷达罩、雷达天线、体育场游泳池等的增强材料。

(12)玄武岩纤维多轴向布

采用国际先进的多轴向编织设备和工艺编织而成。产品应用:风力发电叶片、船舶、汽车、高速列车、体育用品、建筑物的补强和航天、航空、防弹、防护等领域。

5玄武岩纤维生产技术存在的主要问题

玄武岩纤维的生产工艺虽然非常简单,但由于纯天然玄武岩熔体导热性能差,析晶上限温度较高容易析晶,而且容易造成漫流,成纤黏度控制区间较窄,对于天然玄武岩矿物相和成分必须进行严格的筛选。因此生产玄武岩纤维过程中有着成纤难度大、工艺控制条件严格和设备适应性高等技术难点。目前世界上最大的玄武岩熔池窖年产才几百吨,拉丝板的最多喷嘴孔数为800孔,而真正投入工业化生产的却只有200孔。因此,在进行生产能力更高的多孔喷嘴技术上,需要取得突破性进展[21]。

6结束语

玄武岩纤维集多种优良功能于一体,但是玄武岩纤维生产难度很高,目前全世界仅有俄罗斯、乌克兰、中国等少数几个国家掌握了该生产技术,全世界的总产量不足3500吨,但是我们相信随着玄武岩纤维生产技术的提高及对玄武岩纤维产品性能研究的不断进步,对玄武岩纤维的需求量会不断增加,加之它又是一种高科技含量和高附加值的新产品,其将拥有广阔的市场前景,将会为企业带来巨大的经济效益和社会效益。因此加快对玄武岩纤维及其制品的研究与开发符合国家产业化发展政策,有利于促进我国矿产资源的合理开发和综合利用,对促进我国建立一种低投入、高产出、少排放、能循环、可持续发展的资源节约型、环境友好型社会有着举足轻重的意义。

参考文献:

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第3篇：玄武岩纤维范文

[关键词]玄武岩纤维；C60混凝土；力学性能

中图分类号：TU502 文献标识号：A 文章编号：2306-1499（2014）13-0182-01

1.引言

混凝土材料因其优良的力学性能成为目前最主要的土木工程材料之一，广泛用于各种工程施工，然而其存在着缩变形大、抗拉强度与抗压强度比值小、断裂韧性低、脆性大等特点，影响了工程的可靠性和耐久性，高强、高性能混凝土的收缩问题和脆性问题更加突出。

纤维混凝土的发展较好的解决了这一问题，目前研究较多的有钢纤维、耐碱玻璃纤维、碳纤维、聚丙烯纤维混凝土等。玄武岩纤维简称（CBF）是以天然的火山喷出岩作为原料，将其破碎后加入熔窑中，在1450℃-1500℃熔融后，通过铂铑合金拉丝漏板制成的连续纤维。其与其他高科技纤维相比具有很多独特的优点，如力学性能佳、耐高温性能好，可在-269℃-700℃范围内连续工作，耐酸耐碱，吸湿性低。此外，玄武岩纤维是典型的硅酸盐纤维，具有天然的相容性，用它与水泥混凝土和砂浆拌和时很容易分散。因此，新拌玄武岩纤维混凝土体积稳定，且和易性较好，是一种很好的混凝土增强材料。本文通过设计不同掺量的纤维混凝土对比研究玄武岩混凝土静力学性能。

2. 试验设计

2.1原材料

水泥： 42.5 R级普通硅酸盐水泥（低碱型）；细骨料：普通河砂，含泥量小于4.0%，细度模数3.0；粗骨料：破碎石灰石，5～20mm连续级配，表观密度2.73g/cm3，含泥量小于1.0%；水：饮用水；减水剂：减水率18%～25%；粉煤灰：Ⅱ级粉煤灰；玄武岩纤维：南京曼卡特科技有限公司生产的短切玄武岩纤维。

2.2试验方法

依据普通混凝土配合比设计规程JGJ55-2011并结合所用材料性能指标确定C60混凝土的配合比如表2所示，选用的玄武岩纤维体积掺量分别为0.0%、0.1%、0.2%、0.3%，相应的试件编号为C0，C1，C2，C3。

试件在制作过程中，搅拌方式、投料顺序、搅拌时间对混凝土的性能都有影响。为保证混凝土拌合物的均匀性和质量，试验用混凝土采用双卧轴强制式混凝土搅拌机搅拌，每次搅拌方量为0.5m3。投料顺序：先搅拌除纤维以外的其他材料1min后，再投入纤维水泥浆继续搅拌3min。其中，玄武岩纤维的加入方式采用水泥净浆包裹法：从已按配合比称取好的水泥和水中分别取出一部分与玄武岩纤维混合搅拌，然后加入混凝土内搅拌均匀。

试件按常规方法振动成型，空气中静养l天后拆模，放入标准养护室中，养护至7天、28天龄期按JTGE30-2005进行抗压、抗折、劈拉试验，共计24组、72个试件。

3.试验结论及分析

3.1试件破坏形态

在抗压试验过程中发现，素混凝土从出现裂缝到完全破坏过程很短暂，中间没有缓冲过程，甚至出现崩裂现象，属于明显的脆性破坏。

而掺加玄武岩纤维后，试件的破坏过程相对缓慢，显示出塑性破坏特征。对于玄武岩纤维混凝土，由于裂缝形成后，为数众多、乱向分布的纤维克服了混凝土因收缩、干缩等而产生的应力集中现象，使裂缝的扩展延迟，并由于玄武岩纤维被拉断时需消耗一定的能量，因而与素混凝土试块相比，其破坏形式发生了一定的变化。玄武岩纤维混凝土破坏后无碎块崩裂，基本保持原来的完整性，只出现裂纹和蜕皮。因此，纤维的掺入使混凝土由脆性破坏转变为具有一定塑性的破坏形态。

3.2试验分析

混凝土作为一种主要用作受压的材料，抗压强度是其最基本的力学性能指标。由抗压试验结果可以看出，玄武岩纤维体积掺量为0.1%时，试件7天、28天抗压强度均有所提高，提高幅度为6.5%和8.2%；图3表明，当纤维掺量为0.2%～0.3%时，试件7天、28天抗压强度呈下降趋势，降低幅度最大为7.4%。其主要原因是，当纤维掺量达到最合适的比例后，再掺入纤维会破坏已经形成的混凝土内部最佳构造，纤维的比表面积增加不能被足够的浆体包裹，使得混凝土的密实度下降，内部缺陷增多，易出现微裂缝和气孔，造成混凝土强度下降。

C60玄武岩纤维混凝土抗折强度试验结果表明：三种纤维掺量的混凝土7天、28天抗折强度均有明显提高，其中纤维掺量为0.2%时7天、28天分别提高10.5%、26.7%，提高效果最为显著。玄武岩纤维掺入后，在混凝土内形成了一定的网状结构，协同骨料受力，当应力自基体传递给纤维时，纤维因变形而消耗能量，因此能较大提高混凝土的抗折强度和降低其脆度系数。

混凝土抗拉强度对于开裂现象有重要意义，在结构设计中抗拉强度是确定混凝土抗裂度的重要指标。立方体劈裂抗拉强度试验结果表明：当掺入玄武岩纤维后，试件的劈裂抗拉强度均得到提高。玄武岩纤维掺量为0.2%时，7天、28天劈裂强度提高最为明显，分别为7.4%和16.8%。在试件受力初期，玄武岩纤维承担了部分应力，推迟了初始裂缝的形成；基体开裂后，裂缝间的应力重分布，原来由基体承担的应力转向玄武岩纤维，跨越裂缝的纤维将荷载传递给裂缝两侧基体，使裂缝处材料仍能够继续承受荷载，裂缝扩展速度相应得到延缓，并呈稳定扩展状态，因此提高了玄武岩纤维混凝土的劈拉强度。

4.结论

（1）掺加玄武岩纤维后的C60混凝土对抗压强度提高效果不是很明显，最佳体积掺量为0.1%时，试件7天、28天抗压强度提高幅度分别为6.5%和8.2%，随着掺量的提高试件强度有所降低，但玄武岩纤维的加入有效改变了混凝土试件的脆性破坏形态。

（2）掺加玄武岩纤维能有效提高混凝土的抗折和劈拉强度，其最佳体积掺量都为0.2%，抗折强度最大提高幅度为26.7%，劈拉强度最大提高幅度为16.8%。根据本文试验结果得到玄武岩纤维对提高混凝土静力学性能的最佳体积掺量范围为0.1%～0.2%。

参考文献

[1]潘慧敏.玄武岩纤维混凝土力学性能的试验研究[J].硅酸盐通报，2009，28（5）：955-958.

[2]吴钊贤.玄武岩混凝土基本力学性能与应用研究[D].武汉：武汉理工大学土木工程与建筑学院，2009：1-2.

[3]赵鹏飞，毕巧巍，杨兆鹏.混杂粗纤维轻骨料混凝土的力学性能及耐久性的试验研究[J]. 硅酸盐通报，2008，27（2）：852-856.

第4篇：玄武岩纤维范文

关键词：玄武岩纤维素；混凝土；特性；应用

Abstract: along with the continuous development of science and engineering, basalt fiber concrete, as a kind of new materials in the field of engineering to get to, this paper summarizes the main basalt fiber concrete engineering characteristics, and then combining with better way for highway construction are introduced briefly basalt fiber concrete in different fields of engineering application.

Keywords: basalt fiber; Concrete; Characteristics; application

中图分类号： TV544文献标识码：A 文章编号：

玄武岩纤维是一种由玄武岩矿石经高温熔融、拉丝而成的无机纤维材料，具有良好的稳定性、独特的力学性能。玄武岩纤维混凝土则是在混凝土中掺加一定比例的玄武岩纤维来改善混凝土的使用性能，提高混凝土的粘聚性和稳定性，增强混凝土的抗冲击性能并降低其脆性，改善混凝土的抗渗透性能、抗收缩性能以及抗冻融性能。作为一种新型的纤维混凝土材料，玄武岩纤维素混凝土凭借它的上述优良性能在建筑、土木、水利等领域有着较大的应用前景。

1.玄武岩纤维混凝土的主要特性

玄武岩纤维素混凝土就是将玄武岩纤维按照一定的比例使用合理的方式掺入到混凝土中，形成的一种新型混凝土复合材料。将玄武岩纤维正确地掺入到混凝土中，能够在保持混凝土高强的同时，增加其抗弯拉、耐磨耗和抗冲击等性能。此外，生产玄武岩纤维的原料来源于天然的火山爆发喷出的玄武岩，材料中对人类健康有害的成分含量较少，因此在绿色环保、健康保健、节约资源等方面也具有重大意义。

1.1承载能力高，抗冲击性能好

众所周知，混凝土最大的弊端就是抗弯拉强度较低，容易收缩开裂，在冲击荷载下更容易断裂，材料具有明显的脆性，作为一种建筑材料严重影响了建筑结构的安全性和可靠性。玄武岩纤维素混凝土则充分利用了玄武岩纤维的高模量、耐冲击等优点，有效减少了混凝土的脆性，保持了混凝土的高承载力，并且大大提高了混凝土的抗裂性能和抗冲击性能。同时，由于玄武岩纤维形状细长，比表面积大，在单位体积内的纤维根数较多，能够在混凝土内部形成一种均匀的三维乱向分布网络体系，正是这一网络体系大大提高混凝土在受冲击时对动能的吸收能力。试验表明，均匀分布的玄武岩纤维对混凝土的抗冲击力学性能具有十分有效的改善效果，而且当玄武岩纤维的掺加体积百分比为0.11%时，玄武岩纤维对混凝土的增强、增韧效果最好。因此玄武岩纤维素混凝土可以用于高等级公路、机场跑道等经常受到冲击荷载作用的混凝土工程中，同时也可以应用到军事国防的部分工程中。

1.2优良的耐高温性能

玄武岩纤维具有十分优异的耐高温性能，其温度使用范围为-269～700℃，温度使用范围极广。并且在高温条件下强度衰减较少，在400℃时，玄武岩纤维素的断裂强度为原始强度的85%，在600℃下时，其断裂强度仍能够保持在原始强度的80%以上。而玄武岩纤维素混凝土凭借玄武岩纤维优异的耐高温性能，也具有十分显著的耐高温特性。能够用于冶炼、发电等经常处于高温状态下的建筑结构的应用中。同时，玄武岩纤维素混凝土材料的低温使用性能也比较好，在长期处于低温作用时，玄武岩纤维素混凝土的强度也不会发生较大衰减。因此，玄武岩纤维素混凝土还具有很好的抗冻融性能，在高原地区和冬季寒冷地区的公路路面、机场跑道和桥梁隧道等建筑设施中也具有广泛的应用前景。

1.3化学稳定性和耐腐蚀性较好

港口深水码头、跨海大桥、堤坝、机场跑道等大量的混凝土建筑或设施经常受到高湿度、酸、碱、盐等介质的侵蚀作用，产生了很多化学稳定性差和钢筋锈蚀等一系列工程问题。玄武岩纤维中含有少量的K2O、MgO、TiO2等化学成分，能够有效提高玄武岩纤维素混凝土的耐化学腐蚀以及防水性能。试验表明，玄武岩纤维在碱性溶液中具有特殊的化学稳定性，而且耐酸性也较好，是一种十分罕见的耐酸耐碱性材料。因此，玄武岩纤维素混凝土不但具有十分显著的耐腐蚀性，而且能够较好地避免甚至杜绝钢筋锈蚀问题的出现，从而大大提高混凝土结构的安全性和耐久性。

1.4加固补强性价比较高

目前在混凝土结构的加固中应用最多的新型纤维增强材料应属碳纤维增强塑料和玻璃纤维增强塑料，其中碳纤维增强塑料的强度增强效果和耐腐蚀性最为理想，加固效果也最好。碳纤维加固是近年来新兴的一种新型补强技术，它不仅能够不增加结构物荷重而且还能产生高效的加固效果，但是碳纤维的价格较高，而且我国的碳纤维原材料基本上依赖进口，在工程技术方面又受到美国、日本等国家的封锁。而玻璃纤维增强塑料虽然具有价格优势，但是它的力学性能相对碳纤维来说表现较差，而且部分物理性能也存在明显的劣势，严重影响了它在工程实际中的应用。而玄武岩纤维作为一种新型无机纤维材料，不但具有优异的物理力学性能，受力后与混凝土有着较好的变形协调性，而且玄武岩纤维的性价比较高，成为混凝土结构加固工程的另一种新型纤维增强混凝土材料。试验研究表明，在混凝土结构的加固工程中，玄武岩纤维混凝土具有与碳纤维混凝土类似的效果。玄武岩纤维素混凝土凭借其显著的耐腐蚀、重量轻、施工方便、成本低、价格便宜等优势，在工程中可以有效代替碳纤维应用到混凝土梁、柱、墙、板等构筑物的加固补强和抗震加固中，发展前景十分可观。

2.玄武岩纤维素混凝土在工程领域中的应用

2.1玄武岩纤维素混凝土在工民建、水利、军事领域的应用

利用玄武岩纤维强度高、防火阻燃的特性，玄武岩纤维素混凝土在工程领域得到了广泛推广及应用。西南交通大学、浙江石金玄武岩纤维有限公司曾对玄武岩纤维喷射混凝土技术进行了深入研究，通过混凝土基本力学性能试验，证明玄武岩纤维素混凝土的基本力学性能大大超过了混凝土所需要达到的性能指标，抗压强度、抗折强度以及剪切强度相对普通混凝土均有较大提高。

玄武岩纤维素混凝土凭借玄武岩纤维在疲劳荷载工况下防止微裂纹扩展、延缓构件早期收缩裂纹扩展以及与混凝土材料较好的相容性等特性，在建筑、土建以及水利、军事等工程中被广泛应用。在不同设计和不同项目的施工中，应根据具体的地质环境和施工要求来选取适宜的玄武岩纤维素混凝土。此外，玄武岩纤维混凝土的耐久性能以及抗侵蚀性能较普通混凝土有较大优势，是一种有代表性的高性能混凝土，可以被拓宽使用到港口深水码头、跨海大桥等工程中。

2.2玄武岩纤维素混凝土在道路与铁道工程中的应用

随着我国公路交通的迅猛发展，交通量和轴载也随之急剧增加，对道路路面的路用性能和使用寿命提出了更高的要求。玄武岩纤维素混凝土作为一种新型材料逐渐进入到道路路面工程领域中，在路用混凝土中加入纤维成为一种提高混凝土路用性能的重要途径。玄武岩纤维在混凝土以三维分散相存在，可以避免材料所受载荷过分集中，从而有效提高混凝土的整体强度，同时由于纤维的吸附作用，又可以改善路用混凝土的水稳定性。

玄武岩纤维由于具有较好的力学性能和较高的工作温度，在道路工程中逐渐受到青睐，得到广泛应用。其中，宁道公路33号标K291+800-K292+800桩号路段基层采用玄武岩纤维素混凝土，铺筑了1000m试验段，选用华新堡垒牌C32.5水泥，TQN聚羧酸高性能减水剂，河砂和碎石选用当地材料，并采用浙江金石玄武岩矿物纤维，根据配合比设计计算出玄武岩纤维素的掺量为2‰(4.8kg/m3)，混凝土的坍落度、和易性及表观密度等各项指标也均能满足施工技术要求。本次试验路段罩面施工后，从施工现场看，试验路段整体良好，表面无施工裂缝，从路面取芯情况来看，路面整体结构层较好，道路各层粘结紧密。采用玄武岩纤维素混凝土不仅有效解决了低温裂缝、反射裂缝、温缩与干缩裂缝，而且大大提高了抵抗高温车辙的能力，延长了路面的使用寿命，并大大降低了路面的养护费用，具有十分可观的经济效益。

3.结语

综上所述，玄武岩纤维素混凝土作为一种新型的混凝土材料在土木工程、建筑、水利、军事等领域的应用也是一项新技术，应用前景十分广阔。现阶段我国对玄武岩纤维素混凝土的应用研究已经取得了不少成果，但仍处在起步阶段。为了能够进一步推广玄武岩纤维素混凝土，取得良好的经济和社会效益，还应继续深入研究并不断总结经验教训，为玄武岩纤维素混凝土的进一步发展打好基础。

参考文献

[1]石钱华.国外连续玄武岩纤维的发展及其应用[J].玻璃纤维,2003(4):27-31.

第5篇：玄武岩纤维范文

关键词：玄武岩；低温性；提高

中图分类号：U448 文献标识码： A

引言

随着经济快速发展，我国的道路交通也不断地朝着交通的渠道化、车速不断增加、车辆迅速大型化和交通量日益增大等方向发展。随之而来也产生了路面性能低下、耐用性不足（一般的使用寿命仅为 6 到 12 年，远低于高速道路的设计年限）、车辙和开裂严重等路面破坏问题在沥青混合料里加入增强纤维成为了提高沥青混合料各种路用性能的一种新手段。

目前在沥青混合料中应用的纤维为木质素纤维，木质素纤维由天然木材经过化学处理得到，加工相对简单，它的特点是无毒无味、比表面积大，主要用于 SMA 和 OGFC 沥青混合料中，它对沥青有很好的吸附作用，但是其加筋作用较差，同时木质素纤维不够稳定，容易发生物理化学反应，而且发现木质素纤维分解物具有一定的污染作用，由于纤维无法发挥作用，使得沥青本身的性能也大大降低。

近几年中，玄武岩纤维作为一种新型环保的路用矿物纤维，已逐步使用于道路材料中，本文通过在SMA-13沥青混合料中掺玄武岩矿物纤维试验分析玄武岩纤维对沥青玛蹄脂碎石混合料（SMA-13）路用性能的影响。

1 原材料及试验方案

本文采用的是壳牌SBS改性沥青，用改性沥青铺设的路面高温不会软化，低温不会开裂，而且耐久抗磨，可以延缓老化，采用的粗、细集料为玄武岩的轧制碎石，具有较高的强度和刚度。

本次所用的玄武岩纤维直径为13-17μm，长度为12mm，比重为2.56-3.05g/cm3，熔点为1050℃，抗拉强度为3000-4000MPa，弹性模量为90GPa，断裂延伸率为3.2%。从其技术性能可知，玄武岩纤维具有很好的耐低温性和耐高温性，且其力学性能和化学性能也好。

玄武岩纤维沥青混合料的拌合步骤与普通沥青混合料的拌合步骤有所不同，具体实施步骤如下：1、将沥青与矿料单独拌合 30s；2、加入玄武岩纤维继续拌合 60s；3、加入矿粉拌合 90s。时间总共 180s，与普通沥青混合料拌合所花费时间的相同，不需要额外的增加拌合时间，这样既增加了沥青混合料的性能又保持了工作效率。

2玄武岩纤维的沥青胶浆性能

沥青混合料的成分是沥青胶浆和集料，混合料里各种材料的物理化学性能有很大的差别，而纤维的加入增加了混合料的相和界面，使其成为多相复合体。这样就促使各种材料都能发挥其作用，沥青混合料才会表现出不同的物理力学性能。因此本文通锥入度试验和延度试验对纤维增强沥青胶浆的高温性能、低温性能进行研究分析。。

2.1 锥入度试验结果

借鉴国内外的研究成果，考虑试验的简单性以及可行性，在试验时将针入度仪上的试针换成了特制的锥针进行沥青胶浆的锥入度试验。将 SBS 改性沥青分别与 8%的玄武岩纤维均匀混合，加入盛样皿中，冷却后置于 35℃的恒温水保温一个半小时，然后制作同样的试件置于 45℃的恒温水中保温一个半小时，按照针入度测定方法分别测量不同温度下纤维胶浆的锥入度。通过试验可得到35℃的锥入度均值（0.1mm）为101.6（0.1mm）、抗剪强度为11.98（KPa）；到45℃的锥入度均值（0.1mm）为178.7（0.1mm）、抗剪强度为3.98（KPa）。从试验结果可以清楚的知道纤维对沥青抗剪切能力的增强作用，这是由于纤维对沥青的吸附能力以及对沥青的加筋作用有关，它不仅可以增加沥青混合料的抗拉强度和韧性，也有利于提高高温车辙的抗变形能力，而对比木质素纤维对改性沥青剪切性能的增强效果，玄武岩纤维无疑是更好的选择。

2.2 锥入度试验结果

在我国，很多地区季节变化很大，沥青路面的低温开裂是柔性路面的主要病害之一。而延度作为沥青试验的三大指标之一，它可以准备的评价沥青在低温条件的情况。本章通过在延度仪上添加测力传感器制成测力延度 （FDT），这样在测延度时，可同时获得构件所受力、变形及做功情况。

试验试件大小及制作工序按《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG/E20-2011）规定的方法准备，把 SBS 改性沥青分别与其质量的8%的玄武岩纤维均匀制作成沥青胶浆，测力延度试验温度为 5℃和 15℃。每次进行三次平行试验，若最大值或最小值与平均值之差不符合重复性试验要求时，则试验重新进行。从而得出玄武岩纤维的延度为141.4mm、最大拉力为152.3N；而无纤维的沥青胶浆延度为292.2mm、最大拉力为76.8N。由结果可知在改性沥青中加入纤维对其延度并不能起到增强作用，反而会导致沥青的延度减小，其韧性和黏度也会随之减小，延展性和抗裂性也就越差。所以在改性沥青中加入纤维以后反而会对其低温抗裂性不利。

3玄武岩纤维的沥青混合料性能

在沥青混合料里加入增强纤维已经成为了提高 SMA 路用性能的一种研究的趋势。本次加入纤维后沥青混合料的高温性能和低温性能主要如下。

3.1 沥青混合料高温性能

本研究将采用高温车辙试验来得到的动稳定度指标来评价玄武岩纤维 SMA-13 的高温稳定性。试验时选取不同玄武岩纤维的用量为0%、0.2%、0.3%、0.4%及0.5%，制备相应的沥青混合料后，其动稳定度结果对应的为6953（次/mm）、8155（次/mm）、8446（次/mm）、8232（次/mm）、8079（次/mm）。由试验可知，在玄武岩纤维的掺量不大的情况下，纤维掺量增加，沥青混合料的动稳定随之增加，当纤维掺量为 0.4%时动稳定度出现峰值，但是当纤维掺量继续增加后，动稳定度开始减小。这种现象表明玄武岩纤维对沥青混合料高温性能的改善作用有一个最佳的掺量，当值超过时，稳定度又开始下降，主要原因是因为过量的纤维会导致其沥青混合料的分散性和均匀性降低，只有分散开的纤维才能对沥青混合料起到稳定作用，没有分散好的纤维就会导致成束现象发生，从而让玄武岩纤维的加筋、加强和粘附作用降低，甚至会减弱混合料本身的性能。

3.2 沥青混合料低温性能

SMA-13 位于道路的表面层，直接到到外界环境的影响，当气温骤然下降时会因为低温收缩，抵抗开裂的能力也会减小。本次采用劈裂试验对沥青混合料的低温性能进行研究。试验时沥青混合料的低温性能性能是宜为-10±0.5℃，按照规程制作圆柱体试件。试验时选取不同玄武岩纤维的用量为0%、0.2%、0.3%、0.4%及0.5%，制备相应的沥青混合料后，其劈裂强度结果对应的为4.89（MPa）、5.23（MPa）、5.79（MPa）、5.92（MPa）、5.57（MPa）。从试验结果可知，当掺入纤维以后，大大的提高了 SMA-13 混合料的垂直变形能力。这是因为纤维的加入在混合料内部建议了一个三维的纤维网，使得材料的弹性得到了增强，同时沥青用量的增加使得集料间的粘结力也得到了增强，就改善效果而言，纤维的掺入使得

混合料的弯拉强度、破坏应变和弯曲劲度模量都分别得到了提高。

4结论

本文主要对玄武岩纤维 SMA-13 进行了研究，通过对玄武岩纤维各项性能的了解、纤维沥青胶浆的试验和玄武岩纤维 SMA-13 的路用性能试验进行研究。结果表明玄武岩纤维对沥青具有极好的粘附和

加筋作用，可以有效的改善沥青的抗变形能力，增强沥青胶浆的力学性能；随着玄武岩纤维的加入高温稳定性和低温抗裂性来说都有提高。

参考文献：

[1]尚正强. 玄武岩纤维 SMA 与 OGFC 沥青路面的完美选择[J]. 中国公路，2004，3（04）： 56～57.

[2] 陈斌，陈兴芬. 玄武岩纤维在沥青路面的研究应用[J]. 交通建设与管理，2009，5（01）： 32～33.

第6篇：玄武岩纤维范文

【关键词】玄武岩纤维 预压 混凝土 加固 试验研究

引 言

混凝土结构是土木工程中应用最为广泛的一种结构形式。然而，随着时间的增长，由于自然作用和一些偶然作用的影响，结构混凝土时常受到损坏。对于受损害的混凝土构件工程中经常会用FRP对其进行加固，并且前人研究中关于CFRP加固混凝土的研究较为充分。近几年来，以天然玄武岩矿石为原料，高温熔融拉制而成的连续玄武岩纤维逐渐走入结构加固领域，这不光由于其强度高、无污染、性能稳定，同时同碳纤维相比，其还具有价格低廉的优点。

前人研究中，FRP约束混凝土的研究所用试件多数在试验室进行，并且试件采用FRP约束的不受力的混凝土试件进行，却忽视了工程加固的现场加固且带载加固的事实。因此本课题组研究了带载状态下即预压状态下CBF约束混凝土性能的试验研究。

1.试验概况

1.1试验材料

本试验采用海宁安捷复合材料有限责任公司生产的BJ30HJ系列玄武岩纤维布，材料性能见表1。其他试验材料水泥采用唐山灯塔牌P.O32.5R普通硅酸盐水泥，骨料为中砂、碎石最大粒径为30mm。试验所用混凝土有C25和C30两个强度等级。试件尺寸为150×150×300mm。试件的制作和养护依据相关标准进行。

1.2预压试件制作

预压试件采用后张法技术制作。定义各试件的预加荷载与同尺寸未加固试件的破坏荷载的比值为试件的预加轴压比。本次试验共采用了3个轴压比即0.3、0.4、0.5，预压后试件的处理与纤维布的粘贴参考《碳纤维片材加固混凝土结构技术规程》（2003）中的有关规定进行。 粘贴玄武岩纤维片材之前先对试件做倒角处理，倒角圆弧半径20mm。纤维片材的粘贴采用全裹覆的方式，同时试件上、下端 柱长处再粘贴一层。试件数量、编号及加固措施等见表2。

2.试验结果及分析

2.1试件破坏现象

试验表明，试件的破坏是以FRP片材的断裂而最终破坏的，而且大部分试件纤维断裂出现在截面转角附近，即截面上倒角圆弧与直边的切点处为纤维的断裂部位，这表明此处应力集中比较严重。剥开破坏试件外贴的纤维片材，发现纤维布内表面粘有2～5mm的砂浆，这表明纤维布与混凝土之间的粘结强度足够；内部核心区混凝土基本已压酥，但形状基本完整；试件四个侧面中部混凝土明显鼓出，鼓出混凝土完全压碎并与核心区混凝土完全分离。试件破坏形态见图1。

2.2试验结果

为测得应力―应变全曲线的下降段，试验采用一个主千斤顶加载，两个副千斤顶作为刚性元件的方式进行。试验采用电脑与静态电阻应变仪联机系统采集和记录试验数据。过程中用9条数据采集通道分别记录了试件的竖向、角部应变，竖向位移，主、副千斤顶的读数。根据所记录试验数据计算出不同时刻试件的平均应力、应变并叠加预加应力、应变，最终求得试件的峰值应力、峰值应变数据如下表所示。

根据表3的数据可以看出，BFRP约束后棱柱体试件的峰值应力有了明显提高，无论轴压比的大小，峰值应力的提高程度均在15%以上，因此增强效果较为明显。相对而言峰值应变的提高程度比峰值应力要高很多，大约在40%左右。

试验数据的处理采用excel软件进行，根据所采集的试验数据分别计算出了加载过程中，试件全截面的平均应力、应变，并且绘出了BFRP约束预压混凝土的应力―应变曲线，与此同时还得到了非加固试件的曲线。各强度等级的试件与素混凝土试件的应力―应变曲线比较见图2～3。

从应力―应变曲线的结果可看出，随着预加轴压比的增大曲线有右移的趋势，说明实际工程中结构构件的未卸荷加载对加固后的效果有着一定的影响，即由于结构构件的预受力使得加固后构件二次受力初期变形增长快于未预压素混凝土试件。

从应力―应变曲线的峰值来看，不同轴压比试件曲线的峰值应力相差不大，说明虽然预加荷载不同，但是试件总的应力峰值基本相同，或者说试件的强度基本相同。

同普通素混凝土试件的应力―应变曲线相比，试件的峰值应力有了明显的增长，同时应力―应变曲线的下降段变得更为平缓，即曲线的“峰值区”变宽，下降段变长，曲线包围的面积变大，说明BFRP加固后试件的变形能力增强了。

结 语

研究预压试件BFRP加固后的性能，目的是为现场混凝土结构构件的BFRP加固提供参考。通过本文的试验研究不难发现：

（1）BFRP的外裹覆对混凝土试件有了明显的增强。

（2）试件的预加轴压比对于试件加固后的性能影响：强度影响不大，变形明显增加。

受试验设备、经济条件所限，本文所作研究仅为初步研究，研究范围较窄，对于试件的尺寸效应、不同加固量、更高的混凝土强度等级、更高轴压比等诸多因素的影响，本次试验均未涉及，因此本文的研究可能带有一定局限性，今后还需要开展大量的试验研究工作来丰富研究成果。

参考文献

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第7篇：玄武岩纤维范文

关键词：进城务工人口；就业部门；预期风险

中图分类号：F241文献标识码：A文章编号：1000-4149（2014）06-0079-12

DOI：10.3969/j.issn.1000-4149.2014.06.008

The Expected Employment Risks and the Choice of Employment

Sector of Migrant Population

HAN Xue 1，2， ZHANG Guangsheng 2

（1.Public Management Research Department，Party School of CPC Shenyang

Municipal Committee，Shenyang 110036，China； 2.College of Economics and

Management， Shenyang Agricultural University， Shenyang 110036，China）

Abstract：The segmentation of labor market has increased employment cost of the migrant.Job search model cannot effectively explain the employment decision process. Labor market segmentation， which caused the wage differences between different employment sector， generated the workers employment risk， namely the risk to job failure， risk of revenue reduction.We classified the risk types of the labor force and discussed the decisionmaking behavior of migrant workers. We found that the employment risk factors have important influence on selection behavior of the employment sectors.The probability of the riskaverse worker be employed in the informal sector is lower than that of the labor with lower risk aversion.

Keywords：migrant population； department of employment； the expected employment risk

一、问题的提出

亚当・斯密在其《国富论》中认为，工人要求补偿以接受工作中可能遇到的致命或非致命的工伤风险。补偿性的工资溢价提供了一种激励机制来降低工作中的风险。近十年来关于迁移就业风险的研究主要围绕就业风险的影响因素展开，其中包括就业风险指标体系的构建和测量。拉吉・阿萨德（Assaad）、伊山・突那利（Tunali）运用静态劳动力供给模型，从理论层面探讨了就业与失业存续期间人员配给、营业额以及随机性等方面的影响，其假定风险规避的劳动人口所要求的预期效用至少和在非约束部门中所提供的保留效用一样高，由此可推导出一个结构表达式，以此来量化就业风险补偿中预期和未预期的部分[1]。哈米什・洛（Low）、科斯塔斯・迈格赫（Meghir）、路易吉・皮斯特佛里（Pistaferri）通过构建结构性的消费生命周期模型，以及经济体中伴随着搜寻摩擦的劳动力供给和就业流动来区分不同的就业风险源。各种不同的风险会对生产力产生冲击，毁掉工作[2]。丹・布莱克（Black）、托马斯・克尼斯纳（Kniesner）运用乐观工资模型（Hedonic Wage Model）对就业风险进行了测量[3]。理论上，关于人口就业的风险研究大致包括三个层面：一是以费景汉-拉尼斯等为代表的部门结构分析法，它以农业和工业部门存在的工资差异作为研究的切入点，认为当劳动人口从农村或其他地区转移到城市时，由于供职部门的变化，其面临着工资降低的风险。二是以哈里斯-托达罗为代表的新古典主义分析法。托达罗关于农村劳动人口迁移与城市失业的模型中提出，农村劳动人口迁移决策的影响因素有两个：农村与城市的实际收入差以及在城市获得工作的概率。在托达罗迁移决策模型中，其提到了就业风险因素，认为预期的就业风险表现为特定时段内获得城市工作的概率，而且农村劳动人口只能在已获取城市传统部门工作的基础上才能获得城市现代就业部门的工作[4]。三是探讨了发展中国家劳动人口就业的理性选择是建立在规避家庭投资风险基础上的，其代表人物俄德・斯塔克（Stark）修正了托达罗模型的不足，将个体进城务工行为天然地假定为理，引入就业风险及风险规避因素来考察农村劳动人口的城市就业状况[5]。

有关迁移就业风险的研究始终以效用为分析起点，因为获得效用规避风险是迁移行动的前提。人们对风险的态度对于转移就业有重要作用，托马斯・多曼（Dohmen）等认为转移就业面临的一般性风险意味着行为中包含着风险，如控股股票、自主创业或是选择受雇他人。因而风险问题可以定义为在行为上对于行为人面临风险时的潜在态度的有效测度[6]。进城务工人口就业选择的效用分析必然包含对于就业风险的判断和认知。笼统地将风险划分为预期找不到合适工作以及收入下降的风险，再将风险统一作为解释或控制变量的研究，缺乏针对不同个体风险特征的细致刻画。具有不同风险类型的人会有不同的迁移决策行为。在很多关于劳动人口迁移或流动的文献研究中，就业风险并非是主要考察因素，关于就业风险的研究多结合专业化、地域及人口特征等展开[7]。另外，国内学界关于农村劳动人口就业风险的研究较多地关注了不同部门的工资差异、城市对务工人口的就业排斥等，而缺少对农村劳动人口风险类型的剖析。务工人口外出就业是为了满足自身的需求。因满足需求所形成的动机，进而引发的决策行为可能会形成带有规律性的行为模式。人首先要满足生存的需要，其次是发展的需要，不同的需要会引发不同的动机，务工人口外出就业的动机都有哪些呢？由于需求的复杂多样，农村推力和城市拉力，以及受亲朋老乡等影响都会使农村劳动力产生外出务工动机。但人的行为还是由首要动机驱动的，次要动机对人的行为起辅助作用。现有文献很少专门研究务工人口的就业动机，一般将其动机假定为同质化[8]。根据相关文献对于就业动机的描述，结合调研问卷的结果，本研究将务工人口因需求引发的首要动机概括如下：生存动机，即为了生活水平改善、教育子女、赡养老人等需求引发的动机；发展动机，即为了今后能得到更大的发展，学到一定的技能，寻求更高的职业平台等需求引发的动机；享受动机，即不愿居住在农村，为了留在城市生活，喜欢待在城市等需求引发的动机。

本文在前述理论基础上，将预期就业风险和就业动机因素引入务工人口就业部门选择行为中，探讨其就业部门选择的影响因素。

二、进城务工人口就业选择数理模型

本文中的预期就业风险来源于两种情况：一是劳动力市场分割。劳动力市场分割存在的现实使一部分务工人口被选择到非正规部门。由于现存的体制，正规部门中提供的与就业安排相关的系列福利会降低劳动人口就业过程中的风险，如医疗、养老、失业保险，等等，而由于很多非正规部门并不在政府有效监管范围内，其提供的就业福利非常少甚至没有。相对而言，进入非正规部门就业的风险要大于正规部门。二是异质性的人力资本。具有相关职业技能，或者具备管理经验和素质的务工人口获得正规就业的可能性会更大。从这一层面上讲，具备符合工作要求的经验与技能的较高人力资本水平的务工人口，其就业风险相对较小。由此，预期就业风险既是内生的，

又是外生的，

因为预期就业风险在很大程度上是由劳动力的个体的人力资本差异性所决定的，同时，预期就业风险往往又在很大程度上由劳动力市场等相关体制性因素诱发而成。

个体对风险的态度由效用函数决定，个体会通过期望效用最大化来进行行为决策。而效用是个体对某种事物或做出某种行为的评价，当个体做出某项决策时，他会得到一个效用值，即在限定环境条件下，行为者从诸多选择中获得的偏好程度[9]。密尔顿・弗里德曼（Friedman）与约翰・萨维奇（Savage）认为个体效用函数在凹、凸、凹间反复，这可以解释为何个体在某些状况下将自身置于风险的同时，又为规避其他风险进行支付[10]。个体的就业决策可以用弗里德曼期望效用理论来解释，按照其解释，务工者正好位于效用函数的凸部。伊丽亚敬・卡茨（Katz）与俄德・斯塔克在弗里德曼等研究的基础上，构造了发展中国家不同风险类型的农村劳动人口进城务工的决策模型[11]。本文借鉴此模型，同时将其模型中关于进城务工预期所获得的社会地位效应忽略。之所以要将社会地位效应忽略，是因为由于分割性劳动力市场的存在。在中国，务工人口进城务工更多是短期、单向度的，其行为具有可逆性，很多人并非要在城市寻求长期发展。此外，社会人才上升通道等的设置，使得关于预期社会地位获得的讨论显得过于复杂，超出本文研究的范围。由此，在上述研究基础上，本文对就业部门选择行为进行数理分析。

根据以上理论分析，本文在构建数理模型之前，做出如下假定。

假定一：就业风险影响进城务工人口的就业选择行为。

假定二：具有风险厌恶型的务工人口，倾向于选择正规部门就业。

假定三：发展动机影响进城务工人口就业部门的选择。

1.双重约束条件下的就业选择效用模型

经典的选择理论通常假定人们在既定的约束条件下寻求效用最大化。很多时候个体面临的约束条件并非是单一的，如果仅仅考察单一约束条件下个体的效用，对个体行为的解释会产生偏差。因而有必要考察多重约束条件下个体的选择行为。加里・贝克尔（Becker）检验了时间和预算双重约束下，时间和金钱在解释人们如何分配时间方面的关系[12]。克里希纳穆尔蒂（Krishnamurthy）同样运用多重约束条件下的效用最大化模型分析了人们的周末出行需求[13]。

同样，我们可以将进城务工人口的就业选择行为类比为投资行为，就业选择过程类似于投资决策过程，相应的，可以构建务工人口的就业选择数理模型。佐腾哉・里村茂夫（Takuya Satomura）构建了多重约束条件下的效用最大化模型，用来解释个体多重约束下的投资或消费行为[14]。本文根据效用理论，借鉴上述模型，构建进城务工人口就业选择的数理模型。

设务工人口就业选择的效用函数为

maxU（Git1-θ1-θ，Dit）（1）

i为第i个个体，Gi为务工人口选择工作给其带来的满足感，Di为就业动机。其中，θ为曲率参数，用来度量风险，0

s.t.∑Nn=1（wnGn）=M；∑Nn=1（lnGn）=Q（2）

M表示城市劳动力市场中某行业可以获得的货币收入上限，其中wn表示行业工资均值；Q表示城市劳动力市场中某行业能够供给的岗位上限，其中ln表示行业所需的劳动力数量，n=1，2，…，N，为行业中劳动力从业人数。

根据（1）式，边际效用可表示为：

Un（G，D）U（G，D）Gn≥0（3）

引入拉格朗日乘子λ和μ，构建辅助方程来获得库恩-塔克条件，需求方程表示为：

L=U（x）+ λ[M-∑Nn=1（wnGn）]+μ[Q-∑Nn=1（lnGn）]（4）

获得的库恩-塔克条件为：

LGn=Un（G，D）-λwn-μ，ln≤0，Gn≥0

GnLGn=0（n=1，2，…，N）

LGn=-λ=0，LGn=- μ=0

Lλ=M-∑Nn=1（wnGn）=0，

Lμ=Q-∑Nn=1（lnGn）=0（5）

GnLGn=0为互补条件，表示需求非零时，也即进城务工人口的就业需求存在时，约束条件是有约束力的。

将上述公式进一步整理，可得：

LGn=Un（G，D）-λwn-μ， ln=0， Gn>0

LGn=Un（G，D）-λwn-μ， ln

从（6）式可知，积极的需求与从库恩-塔克一阶条件获得的平等约束有关，在非平等的约束条件下出现零需求。平等的约束条件导致模型中密度贡献的可能性更大，而不平等的约束条件导致模型中质量贡献的可能性更大。

2.引入风险分类后的模型

根据效用模型，进城务工人口就业需求与约束条件密切相关，在既定的约束条件下，不同就业选择可能会带来效用增量，或者产生效用损失。上面的模型中风险因素θ是风险规避程度的度量参数，接下来有必要对于务工人口的风险类型进行细分。由预期效用模型可知，务工人口根据以往的经验或主观的判断，认为状态Sk发生的概率为P（Sk），Yi在状态Sk的属性值为X（Yi，Sk），假设X（Yi，Sk）相互独立，Sk也相互独立。我们将进城务工人口就业状态分为三种情形来考察：正规部门正规就业、正规部门非正规就业、非正规部门非正规就业。假设务工人口发生这三种类型就业的概率为P（Sk），P（S1）=ni1N，P（S2）=ni2N，P（S3）=njN，ni1，ni2，nj

分别代表进城务工人口进入正规部门从事正规就业、进入正规部门从事非正规就业、进入非正规部门从事非正规就业的人数。在不同部门不同就业状态下，务工人口会获得一个特定的属性值，即X（Yi，Sk），Yi代表务工人口的收入水平。因而其属性值是收入水平与就业概率的函数，务工人口的期望效用可以表示为其期望的工资收入，本文将务工人口的职业类型分为七类，分职业探寻务工人口期望工资水平与实际工资水平间的差值，以此表示务工人口的预期就业风险。具体公式可表示为：

Ins=P（Sk）pro+[1-P（Sk）]pro（7）

Ins表示务工人口的预期就业风险，pro表示某一职业类型务工人口的工资收入均值。

P（Sk）=n′N（8）

其中，n′代表务工人口在不同职业类型中所发生的就业状态，即不同职业类型下的正规部门正规就业、正规部门非正规就业、非正规部门非正规就业。

由于不同务工人口的风险类型是不同的，有必要将务工人口的风险类型进行细分。假定进城务工人口的财富值为W，其行为选择能接受的最大损失为L，且随着务工收入的不断增加，务工人口能够接受的最大损失也会增加，即LW>0，务工人口就业风险的承受能力为：

Es=LW（9）

对（9）式求导，可得：

dEsdW=WdLdW-LW2=1WdLdW-Es=EsW-（EL-1）（10）

其中，EL=WLdLdW为损失对收入的弹性。

从（10）式中可以发现，随着务工人口收入的增加，其风险承受能力的变化取决于可接受的最大损失弹性EL：当El>1时，dEsdW>0，务工人口对于预期就业风险的承受能力随W的增加而增加；当El

dEsEs-adWsW=0（11）

其中，a=El-1。

对（11）式两边积分，得：

∫1EsdEs-∫1WdW=c，c为积分常数。

Es=Waec（12）

将a=EL-1代入（12）式，得：

Es=ecW（EL-1）（13）

（13）式即含风险偏好因素的风险承受能力的公式。无论c取何值，Es都大于0，与现实相符合。

三、进城务工人口就业部门选择影响因素实证分析

理论仅能解释务工人口的复杂行为的一部分，持有为实现自身积累、为将来有更好发展这类动机的务工人口，本应选择一些更有利于其需求实现的职业或岗位，可却做了相反的选择。因此，有必要弄清务工人口决策行为背后的具体影响因子，厘清其决策行为的作用机理，寻求务工人口就业部门选择的具体影响因素。王春超以珠三角地区农民工的调研数据，分析了农民工就业行为的影响因素，其侧重点在于分析农民工个体特征、家庭人口特征、企业及社会环境特征中的具体变量对其就业行为的影响[15]。纪韶基于京津冀都市圈的调研数据，构建了农民工就业影响因素的微观分析模型，运用嵌套Logistic回归模型实证分析了农民工迁出概率与迁入地选择的影响因素[16]。还有学者探寻制度对就业区域选择的影响[17]，个体特征以及农户家庭特征对就业决策的影响[18～19]。

通过上述公式推导，风险因素是务工人口选择不同就业部门的关键影响变量，但同时，就业动机、个体特征以及人力资本水平的差异对个体的选择行为也会产生影响。按照经典文献的解释，预期的就业风险包括在城市就业容量所能容纳的基础上找到工作的风险，特别是找到合适工作的风险，以及在城市就业获得的收入少于在农村就业获得收入的风险。但经典文献关于就业风险的确定是单向度的，只考虑了相关的可能产生风险的因素，却忽视了风险具有结构性特征，也即不同类型的人具有不同的风险偏好。因而，更为准确的度量方法是将风险依据个人特征进行分类。

1.预期就业风险

根据风险理论假定，进城务工人口预期收入和实际收入之差是其外出务工面临的主要风险。在这一理论假定下，测算务工人口在正规部门正规就业、正规部门非正规就业，以及非正规部门非正规就业的预期收入和实际收入的差值，并以此作为就业风险的替代变量。期望效用使用获得该份工作的概率，即该行业就业人数占总人数的比例来计算，对应的收入是实际收入，而1-p概率对应的收入使用该行业的平均收入代替，表示该就业人员在不从事该职业时获得同行业平均收入水平的大小。然后效用的期望就是使用p*实际收入+（1-p）*行业均值收入，之后的值代入效用函数得到。在收入水平的细化上，区别了本岗位实际收入和本行业平均收入，一个代表从事本行业本岗位的预期最高收入，一个代表从事本行业的均值收入。这个分析方法的假设就是，由于农民工技术水平和择业风险的限制，他们选择工作时多考虑在本行业内选择不同的职务，以规避跨行业择业风险。具体公式如下：

r=piyi+（1-pi）-yi（14）

其中pi表示从事某一职业的第i个务工人口占某类部门某种就业方式全部人数的比例。其中pi表示为：

pi=nij∑jNφη（15）

j为职业类型。φ（1，2）表示正规部门和非正规部门， η（1，2）表示正规就业和非正规就业。yi表示第i个务工人口的实际工资收入，表示某类部门某种就业方式的工资收入均值。

2. 务工人口风险分类

关于风险的实证研究中，如何判断人们的风险态度是件困难的事情。对于现实生活而言，研究者很难观察到人们真实的风险偏好，因为不能准确地度量受试者真实的风险概率分布，同样研究者也不能清楚地知道受试者的信仰。大卫・耶格（Jaeger）运用德国社会经济面板数据分析转移就业倾向和风险态度间的关系，以受访者自己对于风险的态度作为风险变量的替代指标，设计的问题是：“你是如何看待自己的：一般而言，你是更愿意冒风险还是更倾向于规避风险？”对于选项，采用了11点量表法对就业风险变量进行描述，从“非常不愿意到非常愿意”10个维度。其研究得出的结论为 ：转移就业的务工人口相较德国本地务工人口而言，更倾向风险规避；就业风险指数增加1单位，个体在劳动力市场的转移就业概率增加0.62[20]。

笼统地将风险划分为预期找不到合适工作以及收入下降的风险，再将风险统一作为解释或控制变量，缺乏针对不同个体风险特征的细致刻画。具有不同风险类型的人会有不同的迁移决策行为。 在对风险界定的基础上，我们接下来对风险类型进行分类。根据期望效用假定，决策后的各种可能情况下的不同收益对应着不同的效用，这些效用的加权平均就是期望效用，而不同收益的加权平均值就是期望值。

r′=U（EX）-E[U（X）]（16）

r′代表风险类型，U（EX）为期望值效用，E[U（X）]为期望效用。若期望值效用大于期望效用，说明务工人口的效用曲线是凹的，即二阶导数是小于0的，这说明得到一单位的效用比失去一单位的效用低，即他更在意失去，属于风险厌恶型；若效用曲线的二阶导数大于0，则认为务工人口属于风险偏好型；若效用曲线的二阶导数等于0，则诊断务工人口属于风险中性。

期望值效用表示为：

U（W）=U[piyi+（1-pi）y-]（17）

pi=wij∑jwφη （18）

pi为第i个务工人口在某部门某种就业方式下，从事某一职业所获得的月工资收入与同一部门同一就业方式下该职业全部工资收入的比例。yi表示第i个务工人口获得的工资收入，表示某部门某种就业方式下，某职业的工资收入均值。φ（1，2）表示正规部门和非正规部门， η（1，2）表示正规就业和非正规就业。

期望效用表示为：

EU=EU[p′iyi+（1-p′i）y-]（19）

p′i=nij∑jNφη（20）

p′i表示某部门某种就业方式下，进城务工人口从事某一职业占该职业全部从业者的比例，yi为务工人口月工资收入，表示某部门某种就业方式下，某职业的工资收入均值。φ（1，2）表示正规部门和非正规部门， η（1，2）表示正规就业和非正规就业。

结合（17）～（19）式得：

r′=[piyi+（1-pi）]-[p′iyi+（1-p′i）]（21）

（21）式即为就业风险类型。

3.就业部门与就业方式

本文中将正规部门界定为：机关与事业单位、国有企业、外资与合资企业、雇佣人数在10人以上的私营企业。非正规部门是指那些依靠自有资本经营运转，且不受公共财政政策和税收政策管制的私营企业和个体经营组织，具体而言包括：由个体或家庭通过自营或合伙等方式组织的小型经营实体、雇佣人数在10以下的私营企业组织、个体从业者以及家庭手工业者。另外，与国内一些文献中的界定不同，本文将那些户籍为农村，在城市从事小生意、小买卖，或者私营业主的务工人口界定为自雇，由于保险是自已购买，因而也属于非正规就业范畴。据此，本文中将非正规就业从业人员界定为以下几类人员：自我雇佣，包括个体经营户（有固定摊点和没有固定摊点的小业主）；家政服务人员、临时工，不足10人企业的受雇者，且没有与务工单位签订劳动合同，用人单位也没有为员工上相关保险。正规部门的正规就业界定为：雇佣人数在10人以上企业的受雇者，受正规财政金融和信贷体系控制约束的机关、事业单位、国有企业与其他社会组织中的受雇者，他们与单位签订劳动合同，且能享受到相关保险。若在上述正规部门，但没有享受到相关保险或没有签订劳动合同，则为正规部门的非正规就业。

4.计量模型

根据上述分析，本文构建进城务工人口就业选择计量模型：

Li=Ln（pi1-pi）=β1+β2χi+β3γi+β4δi+β5μi+εi（22）

其中，pi表示选择做出进入正规部门就业决策的概率，1-pi表示没有做出进入正规部门就业决策的概率。pi1-pi=eβ1+β2xi，两边取对数，得到Li=Ln（pi1-pi）=β1+β2χi+μi

同时，考虑到样本的风险类型，本次研究中依据研究需要

将全部样本依据其对风险的敏感程度进行分类，具体分成风险偏好、风险厌恶、风险中性三类，并分别作为虚拟变量代入方程中。公式（22）中χ、γ、δ、μ分别表示风险、就业动机、个体特征、家庭特征、制度及行业等因素对务工人口就业决策的影响。εi为随机扰动项。

四、数据描述与估计结果说明

本文数据来自沈阳农业大学经济管理学院硕博士生于2013年8月在沈阳展开的进城务工人口就业的调研，调研地点涵盖沈阳9个市辖区、1个县级市及3个县。市辖区的调研按照辖区内街道常住人口数和街道面积综合水平排序，选取两个街道进行等距随机抽样。每个街道随机抽取样本25～30个（拟调研最多样本为30），共抽取样本500个；每一个县里面，先对全县各乡镇人均GDP进行排序，按照人均GDP水平排序的等距随机抽样方法，抽选一个乡镇，随机抽取家庭户调研，共抽取样本200个。剔除无效问卷后，得到406名进城务工人口的有效问卷。

1.样本总体描述

我们将年龄在33岁及以下的务工者称为新生代务工人口，设为0，将年龄在34岁及以上的劳动人口界定为老一代务工人口，设为1。总体来看，全部调研对象中，男性劳动人口占全部样本的60.79%，没有进城务工的人占19.8%，已婚人员占全部调研总体的69.1%，初中文化程度者占54.5%，务工前有技术的占14.7%。具体样本情况及调查样本在不同部门之间的分布见表2和表3。

2.计量分析

根据上述风险来源以及就业风险和就业动机的推导，本文有必要从这两个层面考察进城务工人口的就业选择行为。本文设计了三个模型，分别考察就业风险和就业动机、就业风险和文化程度、就业动机和文化程度三种交互效应对于进城务工人口就业部门选择行为的影响。结果见表4。

模型一考察就业风险和就业动机对进城务工人口就业部门选择的影响。预期就业风险变量在5%水平上显著，就业风险增加一个单位，务工人口选择正规部门就业的对数发生比会增加0.0001。相较风险偏好型而言，风险厌恶和风险中性务工人口选择正规部门就业的对数发生比分别增加0.79和1.32。务工人口享受型动机增加一个单位，相对生存型动机而言，其选择正规部门就业的对数发生比增加0.95。我们想考察不同风险类型和就业动机交互作用下，进城务工人口的选择行为，设定就业风险和就业动机的交互项，相对于风险偏好且生存型务工人口，风险中性且享受型务工人口选择正规部门就业的对数发生比会降低2.04。

模型二考察就业风险和文化程度交互作用对于进城务工人口就业部门选择的影响。就业风险变量在5%水平上显著，相对于小学及以下文化程度者，具备初中文化程度的务工人口选择正规部门就业的对数发生比会降低1.35。就业风险和文化程度的交互项没有通过显著性检验，说明务工人口的人力资本缺乏回报。

模型三考察了不同文化程度和就业动机交互作用下的务工人口就业选择行为。就业风险变量在5%水平上显著，相对于生存型动机，发展型动机务工人口选择正规部门就业的对数发生比降低1.43。相对于风险偏好型务工人口，风险厌恶和风险中性务工人口选择正规部门就业的对数发生比分别增加0.55和0.69。相对于生存型动机且小学及以下文化程度者而言，发展型动机且大专及以上文化程度务工人口选择正规部门就业的对数发生比增加2.28。

图1就业风险概率图

估计结果验证了假设一，就业风险影响进城务工人口的就业部门选择行为。三个模型中风险变量的系数均为正，从一般意义而言，离开家乡进城务工本身意味着一定的风险，我们对风险的概率进行描述，可以发现会得到一条类似“N”的折线（见图1）；除了模型二，模型一和模型三验证了假设二，风险厌恶型务工人口倾向于选择正规部门就业；我们预期的就业动机对于就业部门选择的影响并不显著。假设三不成立。

五、简要结论及政策含义

本文考察了进城务工人口就业部门的选择行为及其影响因素。计量分析结果表明：风险因素能部分解释进城务工人口的就业部门选择行为，动机因素和文化程度也是影响其选择行为的关键因素。风险和动机是个体决策行为的重要参考变量，风险厌恶型较风险偏好型务工人口而言，其选择进入正规部门的可能性会更大。

由于户籍限制和职业类型等的掣肘，很多流动人口和外出务工人口很难享受到城镇化的红利。相较城市户籍人口而言，缺少就业福利关照的进城务工人口，其就业风险要更高。因而降低务工人口的就业风险是稳定其就业，提升其就业质量的关键。据此，本文认为，城市政府通过减少外来务工人口的就业条件限制、增加对外来务工人口的职业培训与指导、更多更准确的就业信息等施政措施，可以有效地消除务工人口就业预期中的不确定性因素，进而增强其进城务工的正向预期。城市企业努力提高外来务工人口的工资与福利待遇，改善其工作环境，可以降低外出务工的就业风险。同时，政府相关部门应逐步取消针对进城务工人口的歧视性就业政策，引导企业改善非正规部门的就业环境，加强对非正规部门的就业管理与服务，可以降低进城务工人口的就业风险，最终实现务工人口在正规与非正规部门间的有序合理流动。

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第8篇：玄武岩纤维范文

关键词：古典建筑 木结构 修复技术

中图分类号：TU53 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2012）012-005-02

1木结构建筑现状与修复原则

中华五千年历史源远流长，是一部文化的发展史，更是中国建筑的发展史。作为古典建筑中重要组成部分的木结构建筑，以其独特的特点和良好的使用性，从古至今一直为我国及东南亚等国家喜爱，在人民的生活生产中发挥了不可替代的作用。但是在外部环境作用，众多木建筑千百年来在地震、大风、火灾、雷电和人为因素的作用下，发生变形破损甚至坍塌。故对木结构建筑进行修复加固意义重大，造福子孙后代。在维护建筑的使用性能的同时，能更好的恢复其文化底蕴，“曾修益完”是木结构修复的主要目的。

《古建筑木结构维护与加固技术规范》GB50165-92中规定：古建筑的修复与加固，必须遵守不改变文物原状的原则。同时在维修古建筑时，应保存原来的建筑形式、原来的建筑结构、原来的建筑材料以及原来的工艺技术等原则，即不改变原建筑风貌下，维护加固木结构建筑。相比较传统修复技术而言，现代木结构修复技术有其独特的优点和更大的发展空间。

2现代修复技术在木建筑修复中的应用

对于特大或稀有木种和木结构文物古迹，在木结构的修复过程中不可能大面积用新材替代，所以对木构件破损部位进行部分修复和加强木构件节点是现代木结构修复的主要方面。同时随着材料科学的发展，新型修复材料的引入，在保证木建筑原貌的前提下，提高了修复后木结构构件的力学性能和使用寿命，目前大量应用于实际工程中木结构修复的新型材料有：碳纤维增强材料、玻璃纤维增强材料、玄武岩纤维和化学加固等，以下对不同材料的性能和优点进行分析。

2.1碳纤维增强材料（CFRP）在木结构修复中的应用

考虑到木结构弹性模量低、形变大等本身材质缺点，为使修复后木结构满足建筑使用荷载的要求，可通过木结构与复合高强材料的复合来实现。CFRP为碳纤维增强材料，其力学性能如表1所示。

表1 结构工程中碳纤维材料与钢材力学性能对比

由表1可知，碳纤维材料具有很好的力学性能，其比强度约为HRB400钢材的20倍到50倍，所以碳纤维材料大大的减轻了其自重对结构的不利影响，当与木结构共同作用下，可以大大提高木结构的力学性能。并且基于碳纤维具有良好的耐腐蚀性能，在现代木结构修复中被大量采用。

碳纤维材料在实际工程中多以碳纤维布的形式应用于木结构修复加固中，其施工工艺流程如图1：将需要修复加固的木结构构件表面清洁处理后，涂刷基底树脂，然后将碳纤维布黏贴在木构件表面并用辊子挤压密实，赶出气泡，经处理后的木结构构件如下图所示。同时在实际工程中考虑构件修复加固后的耐久性问题，必须在经修复加固后的纤维布外表面涂刷防护层。

以山西应县木塔为例，该木塔又称佛宫寺释迦塔，建于辽清宁二年（1056），塔高67.31米，由于年代久远，木塔构件老旧失效，在地震、强光和风振的作用下发生严重破坏，20世纪90年初开始对木塔进行修复，对破损的木柱子及梁柱节点处采用碳纤维布处理修复加固技术，现已基本完成木塔的修复加固及维护工作，修复后的应县木塔如图2所示。

2.2玻璃纤维增强材料（GFRP）加固修复木结构

玻璃纤维增强材料（GFRP）的力学性能及施工方法类似于碳纤维增强材料（CFRP），由前面论述可知，CFRP力学性能好，强度高，并具有良好的耐腐蚀性能，但由于其约束矩形截面柱时，其强度往往不能充分发挥，造成不必要的浪费，从经济角度考虑，在一定的实际工程中应用玻璃纤维具有一定优势。将玻璃纤维布按照规定黏贴在木构件表面修复受损的木构件（其施工工艺流程与碳纤维布同），有效的提高木构件修复后的力学性能和耐久性能，基于种种优点，玻璃纤维增强材料广泛的应用于木结构修复加固中。

2.3连续玄武岩纤（CBF）在木结构修复中的应用

连续玄武岩纤维（CBF）是一种新型无机纤维材料，不仅具有良好的力学性能、耐酸碱腐蚀性，而且具有几何可塑性大，轻薄易剪切等特点。经玄武岩纤维布（BFS）处理后的木结构构件不影响木结构原来外观，施工操作简便，对原结构构件破坏小，目前已广泛用于木结构构件的修复加固中。

玄武岩纤维布的施工程序为：在黏贴纤维复合材料以前，对木构件表面进行表面处理，并且找平表面，使其不能有明显的凹凸痕迹；然后黏贴纤维布，并顺纤维受力方向挤出气泡，同时为避免有害物质的侵入造成木构件的破坏延长使用寿命，需在最后一层纤维布表面上涂抹树脂。

木构件黏贴BFS加固木构件是利用其良好的力学性能，可以提高对木构件侧向的约束。玄武岩纤维布（BFS）加固木构件的方式如图3所示，分为连续黏贴和分段黏贴。加固按施加侧压力的不同，分为被动加固法和主动加固法两种。被动加固法是直接用环氧树脂BFS布带连续缠绕黏贴在木构件上；主动加固法是事先将预制好的BFS套在木构件上，将BFS和柱子之间的空隙用高压注入环氧树脂浆，以大袋主动施加柱子侧压力的效果。

2.4木结构构件化学加固

木材属于天然材料，容易在分潮湿环境下发生腐败，同时也因内部虫蛀形成中空部分。这种情况下，可根据实际情况，去除木构件破坏部分后，选择化学试剂（多采用不饱和聚树脂）灌注加固。随着现代检测技术的发展，配合使用超声波等精密仪器，可以检测出不易用肉眼发觉的木材损伤部分，更全面准确的对其进行化学加固修复。经化学修复加固后的木结构构件，外部状态较原貌差别不大，并具有良好的耐腐蚀性能，大大提高木建筑的使用年限。相关文献指出，徐州戏马台建筑群之一的风云阁的木柱经化学加固处理后，经过10年仍然没有发现问题，说明现代化学加固方法在木结构建筑中具有良好的效果。

3古典木结构建筑修复的未来发展

目前我国大量的古代木结构建筑急需加固维护，从业人员人数严重不足、技术水平参差不齐，都是阻碍木结构修复技术发展的主要原因。随着科学技术水平及材料科学的发展，未来将会有更多的新型材料应用于木结构建筑的修复中，从业人员的技术水平也讲有很大程度的提高，施工工艺将会更方便快，这些都将对我国广阔的木结构修复市场产生的巨大的影响。

4结论

（1）相比较嵌补、剔补和支撑加固等传统修复加固建筑技术，现代新型修复材料和修复技术的应用在更好的满足木建筑外观要求的前提下，保证了木结构的力学性能和耐久性能，提高木结构建筑的使用寿命。

（2）碳纤维增强材料、玻璃纤维增强材料、玄武岩纤维和化学加固等新型木建筑修复材料，基于其良好的力学性能，轻便高效、易于操作等特点，已广泛应用于木结构的修复加固中，并有十分广阔的发展前景。

（3）随着材料科学的发展，越来越多的木结构修复技术将兴起发展，对古代建筑的修复和维护具有重要的历史意义。

参考文献：

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第9篇：玄武岩纤维范文

钢渣作为炼钢生产的固体废渣，大部分被无组织地堆弃，造成土地占用、环境污染和资源浪费。目前，全国钢渣累积堆存近10亿t，如何对钢渣进行有效的循环利用是亟待解决的问题。钢渣的棱角性和耐磨性较好，与沥青有良好的粘附性，用于道路工程领域可以有效降低道路成本，节约天然石料，保护生态环境[1]。

谢君等[2]结合武钢与武汉理工大学铺设的3条钢渣沥青路面的长期检测结果，验证了钢渣沥青混合料在道路面层的应用效果。在10年的重载交通使用过程中，3条钢渣沥青路面均表现出优异的路用性能，其抗滑性能以及耐久性能等指标均优于普通沥青路面。

李旺等[3]结合北京市的道路实体工程，对2条钢渣沥青混合料试验路进行了连续3年的观测和检测，从检测结果来看：在使用初期，钢渣沥青混合料的摩擦系数与对比路段（石灰岩沥青混合料）基本相当，但在长期使用过程中，其摩擦系数衰减程度明显小于对比路段，表明钢渣沥青混合料具备良好的抗滑耐久性。

目前钢渣应用主要存在的问题是：钢渣集料独特的多微孔结构及较大的比重会导致其不能完全按照普通沥青混合料的方法来设计。因此，本文以钢渣为粗集料对SMA-13型沥青混合料进行配合比设计，并对混合料的路用性能进行研究，以期为钢渣用于沥青混凝土抗滑面层提供参考。

1 原材料检验

1.1 钢渣

钢渣选自陕西龙门钢铁公司钢渣处理生产线排放的转炉钢渣尾渣，经筛分、遴选得到钢渣骨料，属于中碱性渣。对钢渣的基本物理力学性能进行分析，结果见表1。钢渣浸水膨胀率均值为1.57%，满足“筑路用钢渣浸水膨胀率应小于2.0%”的要求，故可将钢渣应用于沥青混合料。

1.2 集料

试验中使用的集料取自陕西西临高速改扩建工地，粗集料为玄武岩，细集料为石灰岩。根据《公路工程集料试验规程》（JTJ E42―2005）对各粒径碎石进行试验，集料的各项性能指标均符合《公路沥青路面施工技术规范》（JTE F40―2004）的要求。

1.3 填料、结合料及纤维稳定剂

填料采用矿粉由石灰岩中的强基性岩石等憎水性石料磨细而成。采用韩国SK AH-90基质沥青制作SBS改性沥青。纤维稳定剂采用木质素纤维，在SMA-13型钢渣沥青混合料中的掺量为0.3%。

2 钢渣沥青混合料配合比设计

2.1 级配设计合理性研究

热拌沥青混合料材料的级配都是按照体积配合的，当集料之间比重相差不大时，以质量比计算较为简便且实用；而当集料之间比重相差较大时，以体积比计算较为合理。沥青混合料由多档不同比重集料组成，若以质量比求沥青混合料平均比重，则有

若以体积比求沥青混合料平均比重，则有

式中：Ga为平均比重；Gi为各档集料的比重；Pwi为各档集料的质量百分比；Pvi为各档集料的体积百分比。

钢渣中含有大量的金属氧化物，如Fe2O3、MnO、MgO等，比重大约为3.2～3.6，而一般为铺面工程的石灰石等天然集料的比重约2.7。由于钢渣与天然集料两者之间比重差异大于0.20，故在钢渣沥青混合料级配设计时须以体积法进行修正，以调整各类集料的组合比例，修正方式如下。

（1）先假设钢渣、玄武岩和机制砂的比重相差不大。按照质量配合比设计成合成级配时，钢渣、玄武岩和机制砂的质量百分比即为体积百分比。

（2）再考虑钢渣、玄武岩和机制砂的实际比重，由于钢渣与天然集料两者之间比重差异大于0.20，集料级配应当以体积为基础进行比重修正。保证3种集料的体积百分比Pvi不变，式（2）代入式（6）求解钢渣、玄武岩和机制砂实际质量比Pwi。

钢渣沥青混合料配合比设计以体积为基础进行比重修正的范例见表2。

2.2 级配设计

本文参照已有的研究成果[4-5]，粗集料选用钢渣、玄武岩，细集料和矿粉选石灰岩，取规范要求的SMA-13级配范围中值进行级配设计。采用钢渣替代粗集料（玄武岩），替代比例分别为粗集料（玄武岩）体积的0、20%、40%、60%、80%、100%。采用上述比重修正方式，先按质量来设计级配（表3），再以各档集料的毛体积密度（表4）进行比重修正，调整各档集料的组合比例，结果见表5。

2.3 体积参数研究

理论最大相对密度是沥青混合料配合比设计和施工质量控制的关键性指标，沥青混合料的体积参数和现场压实度指标均是以此为基础计算所得。钢渣集料含有大量的微孔结构，对沥青的吸附并非瞬时完成，而是随时间而发生变化，这也将导致理论最大相对密度及相应的体积参数发生改变，进而影响到沥青混合料的耐久性能。本文各级粒径集料的有效相对密度由沥青浸渍法直接测量得到，见表6，然后计算任意配比矿料混合料的合成有效相对密度，进而计算出钢渣沥青混合料的理论最大相对密度。

由表6可知，各级粒径集料的有效相对密度均介于毛体积相对密度和表观相对密度之间，即γb

2.4 最佳油石比及体积参数

按照表5钢渣沥青混合料SMA-13型级配设计结果，选择马歇尔击实法进行配合比设计，马歇尔击实次数为75次。不同钢渣体积掺量下沥青混合料的最佳油石比及体积参数见表7。由表7可以得出以下内容。

（1）不同钢渣体积掺量下沥青混合料的体积参数均满足规范技术要求。

（2）随着钢渣体积掺量的增加，钢渣沥青混合料的最佳沥青用量随之增加。这是因为钢渣表面有大量的微孔结构，吸附的沥青量增加。

（3）随着钢渣体积掺量的增加，混合料空隙率和矿料间隙率随之增加。何昌轩等[6]研究表明：针对SMA级配，棱角丰富的碎石颗粒构成的混合料具有较大的空隙率和矿料间隙率。钢渣颗粒较玄武岩颗粒棱角丰富、表面粗糙，符合这一规律。

以浸水飞散试验结果来评价钢渣沥青混合料的水稳定性：钢渣沥青混合料的水稳定性均好于普通沥青混合料，钢渣体积掺量为40%时最佳。

3.4 体积稳定性

钢渣集料遇水发生体积膨胀，而作为路面材料会影响路面结构的稳定性。通过沥青混合料试件浸泡养生前后体积膨胀率来评价钢渣沥青混合料的膨胀性能。根据试验规程，先测定标准马歇尔试件的初始体积V1，再将试件放在 （60±1）℃的恒温水箱中浸泡72 h，测定最终体积V2。计算钢渣沥青混合料的体积膨胀率。

式中：C钢渣沥青混合料的体积膨胀率（%）；V1为浸泡养生前试件体积（cm3）；V2为浸泡养生后试件体积（cm3）。

不同钢渣体积掺量下沥青混合料的膨胀性试验结果见表14。

由表14得出：不同钢渣体积掺量下沥青混合料的体积膨胀率均小于规范要求的1.5%；但随着钢渣体积掺量的增加，沥青混合料的膨胀率也逐渐增加。故兼顾钢渣沥青混合料的其他路用性能的同时，钢渣体积掺量越小越好。

综合考虑不同钢渣体积掺量下沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性和体积稳定性，钢渣最佳体积掺量宜在20%和40%之间选择。权衡后选择钢渣最佳体积掺量为40%。

4 结语

（1）钢渣与天然集料两者之间比重差异大，故在钢渣沥青混合料配合比设计时须以体积法进行修正，方可获得所需级配。

（2）各级粒径集料的有效相对密度由浸渍法直接测量得到，然后计算任意配比矿料混合料的合成有效相对密度，进而计算出钢渣沥青混合料的理论最大相对密度。

（3）通过对钢渣体积掺量为0、20%、40%、60%、80%和100%的SMA-13混合料的高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性、体积稳定性等进行试验研究，得出结论：钢渣沥青混合料的高温稳定性在钢渣体积掺量为20%时最佳，低温抗裂性随着钢渣体积掺量的增加而逐渐降低，水稳定性在钢渣体积掺量为20%或40%时最好，体积膨胀率随着钢渣体积掺量的增加逐渐增加。综合考虑钢渣沥青混合料的路用性能，钢渣最佳体积掺量取40%。

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