玄武巖纖維精選(九篇)
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第1篇：玄武巖纖維范文
摘要:
以天然玄武巖為原料，利用電熔法制備了兩種不同直徑的連續(xù)玄武巖纖維，并采用直接浸漬模版法制備復(fù)合材料。通過強(qiáng)度、化學(xué)穩(wěn)定性及微觀形貌的表征，結(jié)果表明該連續(xù)玄武巖纖維及其制備的復(fù)合材料具有良好的物理化學(xué)性能。
關(guān)鍵詞:
玄武巖纖維;化學(xué)穩(wěn)定性;纖維強(qiáng)度;環(huán)氧樹脂
0前言
玄武巖是一種以SiO2和Al2O3為主的礦物巖石，屬于火成巖的一種。連續(xù)玄武巖纖維是由玄武巖為原料制成的纖維，將玄武巖破碎后加入熔窯中，經(jīng)1500℃以上高溫熔融后，通過拉伸形成纖維。玄武巖纖維是采用單組分礦物原料熔體制備而成，在耐高溫性、化學(xué)穩(wěn)定性、耐腐蝕性、導(dǎo)熱性、絕緣性、抗摩擦性等許多技術(shù)指標(biāo)方面優(yōu)于玻璃纖維［1］，同時(shí)因碳纖維的嚴(yán)重短缺，玄武巖纖維在部分技術(shù)應(yīng)用上可替代昂貴的碳纖維材料，并且不產(chǎn)生與石棉類似的環(huán)境問題。玄武巖纖維原料成本低、能耗少、生產(chǎn)過程清潔，是一種生態(tài)環(huán)保材料［2］。池窯是生產(chǎn)玄武巖纖維的關(guān)鍵設(shè)備，必須對(duì)熔化溫度和氣氛進(jìn)行嚴(yán)格控制。其關(guān)鍵為池窯的設(shè)計(jì)、加熱方式和金屬換熱器的熱效率［3］。目前玄武巖纖維生產(chǎn)工藝中基本采用兩種加熱方式［4］:火焰加熱和電熔方式。其中火焰加熱可以采用天然氣、煤氣以及煤為燃料，火焰窯優(yōu)點(diǎn)為熔化面積較大，能源供應(yīng)渠道較廣，缺點(diǎn)為熔制效率低、能耗高，而且環(huán)境、大氣污染較嚴(yán)重，尤其是碳排放量大。電熔爐的優(yōu)點(diǎn)為熔制效率高、能耗低、無污染、熔制工藝先進(jìn)，是玄武巖纖維生產(chǎn)工藝的發(fā)展趨向［5～6］。本文利用電熔法制備連續(xù)玄武巖纖維，通過表征兩種不同直徑玄武巖纖維及其復(fù)合材料的各項(xiàng)性能，結(jié)果表明電熔法制備的纖維不僅力學(xué)性能優(yōu)異，還具有良好的化學(xué)性能。
1實(shí)驗(yàn)
1．1原料
選用安徽某地區(qū)的玄武巖作為本實(shí)驗(yàn)的原料，其化學(xué)成分如表1所示。從表中可以看出，Na2O和K2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏低，其他成分均在合理范圍之內(nèi)，因此本實(shí)驗(yàn)用玄武巖礦石原料化學(xué)成分含量符合制造纖維的要求。
1．2纖維試樣制備
本實(shí)驗(yàn)用玄武巖連續(xù)纖維采用全新設(shè)計(jì)的底插電極電熔爐制備，與國(guó)內(nèi)目前其它板狀電極完全不同。將玄武巖巖石粉碎投入到新設(shè)計(jì)的電熔爐中，加熱至1500℃以上使之熔融澄清，經(jīng)400孔鉑金漏板拉絲成纖維束，根據(jù)拉絲速率分別制得直徑13μm和16μm兩種玄武巖纖維。
1．3測(cè)試與表征
對(duì)拉制的玄武巖纖維進(jìn)行性能表征，測(cè)定相應(yīng)的物理化學(xué)參數(shù):利用阿基米德法測(cè)試?yán)w維的密度，利用復(fù)絲拉伸強(qiáng)度儀測(cè)試?yán)w維強(qiáng)度，用日本Jeol公司的JSM－5600LV掃描電鏡表征纖維的表面形貌。耐酸性和耐堿性實(shí)驗(yàn)是以1g纖維樣品分別放置于1%H2SO4和1%NaOH溶液中，在100℃密封保溫箱中保溫72h后稱重，所得質(zhì)量即為腐蝕剩余量。
2玄武巖纖維測(cè)試結(jié)果與分析
2．1密度分析
表2為13μm玄武巖纖維和16μm玄武巖纖維的體積密度實(shí)驗(yàn)結(jié)果。分析表明，13μm玄武巖纖維和16μm玄武巖纖維的體積密度相近，分別為2．88g/cm3和2．89g/cm3。引起玄武巖纖維密度變化主要有以下原因:(1)玄武巖纖維的密度同組分含量關(guān)系緊密，在纖維所含各組分中，使得網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更為緊密的組分使纖維的密度增加，反之則密度減小。(2)同一氧化物的配位狀態(tài)改變時(shí)對(duì)密度有很大影響。本實(shí)驗(yàn)所取的13μm玄武巖纖維和16μm玄武巖纖維來自同一種玄武巖玻璃體，其工藝過程及結(jié)構(gòu)相同，所以密度相近。
2．2化學(xué)穩(wěn)定性分析
玄武巖纖維的化學(xué)穩(wěn)定性在現(xiàn)實(shí)生活中有很重要的意義。纖維在使用過程中難免受到各種物理化學(xué)腐蝕，使得纖維表面層破壞而失去原有性質(zhì)。纖維的熔制和加工過程，對(duì)其化學(xué)穩(wěn)定性的好壞具有很重要的作用。總體說來，纖維的化學(xué)穩(wěn)定性與結(jié)構(gòu)、組成和熱歷史等有關(guān)，同時(shí)與腐蝕過程中介質(zhì)的作用時(shí)間、外界壓力、溫度等因素相關(guān)。本實(shí)驗(yàn)過程是取一定質(zhì)量的纖維樣品分別在1mol/L的NaOH和1%的H2SO4溶液中，溫度為100℃的環(huán)境下保溫3h。當(dāng)玄武巖纖維受到酸蝕時(shí)，涉及到H+和纖維中可以移動(dòng)陽(yáng)離子(通常是堿金屬陽(yáng)離子)之間的離子交換(SiO—R++H+Si—OH+R+)。玄武巖纖維中所含的堿金屬離子較少，所以結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定，化學(xué)溫度性好。當(dāng)玄武巖纖維受到堿蝕時(shí)，堿對(duì)玄武巖纖維的侵蝕是通過OH－的作用，纖維表面的Si—OH解離為SiO－和H+。在玄武巖纖維中，含少量的Ca2+和Mg2+與解離出來的SiO－結(jié)合，生成了溶解度很低的硅酸鈣和硅酸鎂或其他礦物相晶體，形成一層致密的保護(hù)膜覆蓋在纖維表面，阻止OH－進(jìn)一步作用，從而顯示了良好的耐堿性。由表3可知，13μm玄武巖纖維的平均耐酸性為97．32%，平均耐堿性為98．61%;16μm玄武巖纖維的平均耐酸性為98．05%，平均耐堿性為99．08%。經(jīng)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，16μm玄武巖纖維的耐酸耐堿性要高于13μm玄武巖纖維，其原因是16μm玄武巖纖維的比表面積要小于13μm玄武巖纖維，在化學(xué)穩(wěn)定性試驗(yàn)過程中，13μm玄武巖纖維與酸堿性溶液的接觸面積更大，從而造成更大的質(zhì)量損失。所以16μm玄武巖纖維化學(xué)穩(wěn)定性高于13μm玄武巖纖維。
2．3纖維強(qiáng)度分析
玻璃纖維作為復(fù)合材料中的增強(qiáng)基，其強(qiáng)度主要體現(xiàn)在玻璃纖維上，它占據(jù)了復(fù)合材料的主體質(zhì)量。同時(shí)纖維的力學(xué)性能是玻璃纖維的主要體現(xiàn)。表4為13μm和16μm玄武巖纖維強(qiáng)度，13μm玄武巖纖維強(qiáng)度平均值為28．31N/tex，16μm玄武巖纖維強(qiáng)度平均值為54．43N/tex。經(jīng)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，16μm玄武巖纖維強(qiáng)度平均值約為13μm玄武巖纖維強(qiáng)度的2倍。
2．4SEM分析
對(duì)13μm及16μm的玄武巖纖維做SEM微觀形貌測(cè)試，結(jié)果如圖1所示。由圖可以看出纖維表面光滑，沒有存在大量缺陷，不存在斷裂試樣。拉絲工藝過程中并未出現(xiàn)斷絲現(xiàn)象，表明玄武巖纖維拉制工藝過程中沒有出現(xiàn)析晶、氣泡等缺陷，拉制工藝良好。
3玄武巖纖維復(fù)合材料測(cè)試結(jié)果與分析
3．1玄武巖纖維復(fù)合材料的制備
本實(shí)驗(yàn)復(fù)合過程采用直接浸漬模板法，將玄武巖纖維直接浸漬在環(huán)氧樹脂中，同時(shí)加入稀釋劑苯甲醇，固化劑二乙烯三胺，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為模具，經(jīng)過復(fù)合后放置于烘箱中，在100℃下保溫4h即得到相應(yīng)的復(fù)合材料樣品。其主要工工藝如圖2所示。
3．2密度分析
表5為13μm和16μm玄武巖纖維復(fù)合材料的體積密度實(shí)驗(yàn)結(jié)果。經(jīng)分析表明，兩種玄武巖纖維復(fù)合材料的體積密度相近，分別為2．68g/cm3和2．69g/cm3，經(jīng)復(fù)合后的玄武巖纖維密度都有一定程度的降低，這是因?yàn)榄h(huán)氧樹脂和固化劑的密度較低，約為0．98g/cm3，經(jīng)復(fù)合后，原玄武巖纖維密度降低。
3．3化學(xué)穩(wěn)定性分析
由表6可知，13μm玄武巖纖維復(fù)合材料的平均耐酸性為96．08%，平均耐堿性為97．06%;16μm玄武巖纖維復(fù)合材料的平均耐酸性為96．38%，平均耐堿性為97．55%。經(jīng)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，玄武巖纖維經(jīng)樹脂復(fù)合后，化學(xué)穩(wěn)定性有明顯的下降，這是因?yàn)樾鋷r纖維與樹脂的復(fù)合是表面的結(jié)合過程，樹脂的化學(xué)穩(wěn)定性低，所以在侵蝕過程中先脫落，從而造成更大的質(zhì)量損失，化學(xué)穩(wěn)定性下降。
3．4纖維強(qiáng)度分析
表7為13μm和16μm玄武巖纖維復(fù)合材料的強(qiáng)度，13μm玄武巖纖維強(qiáng)度平均值為33．09N/tex，16μm玄武巖纖維強(qiáng)度平均值為75．01N/tex。經(jīng)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，玄武巖纖維經(jīng)復(fù)合后，纖維強(qiáng)度有了明顯的提升，其中16μm玄武巖纖維強(qiáng)度提升程度大于13μm玄武巖纖維。其原因是經(jīng)樹脂復(fù)合后，增強(qiáng)了纖維的韌性，從而提升了強(qiáng)度。
3．5SEM分析
圖3顯示的是玄武巖纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的SEM表面微觀形貌。從圖中可以看出玄武巖纖維復(fù)合材料表面有明顯的附著物。同時(shí)可以看出，玄武巖纖維與環(huán)氧樹脂較好地進(jìn)行了復(fù)合，16μm玄武巖纖維的復(fù)合程度要高于13μm玄武巖纖維。另外，16μm玄武巖纖維比較均勻地分布在環(huán)氧樹脂基體之間，使得復(fù)合材料的力學(xué)性能表現(xiàn)更加優(yōu)良。
4結(jié)論
本文利用電熔法制備了玄武巖連續(xù)纖維及其復(fù)合材料。通過性能表征發(fā)現(xiàn)，制備的兩種玄武巖纖維體積密度在2．88g/cm3以上，16μm連續(xù)玄武巖纖維的強(qiáng)度為54．43N/tex，而耐酸堿性都高于97%。玄武巖纖維經(jīng)樹脂復(fù)合后，化學(xué)穩(wěn)定性略微下降。強(qiáng)度分析表明，13μm玄武巖纖維復(fù)合材料強(qiáng)度的平均值為33．09N/tex，16μm玄武巖纖維復(fù)合材料強(qiáng)度平均值為75．01N/tex。玄武巖纖維經(jīng)復(fù)合后，纖維強(qiáng)度有了明顯的提升，SEM表明玄武巖纖維與環(huán)氧樹脂浸潤(rùn)性較好，力學(xué)性能優(yōu)良。
參考文獻(xiàn):
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第2篇：玄武巖纖維范文
玄武巖纖維屬于高科技纖維,其應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。文章闡述了玄武巖纖維國(guó)內(nèi)外研究的最新進(jìn)展,討論了玄武巖纖維的性能以及我國(guó)玄武巖纖維生產(chǎn)技術(shù)存在的一些主要問題。文章還重點(diǎn)介紹了玄武巖纖維的產(chǎn)品及其應(yīng)用。
關(guān)鍵詞:玄武巖纖維;進(jìn)展;性能;產(chǎn)品;應(yīng)用
玄武巖纖維是玄武巖石料經(jīng)過1450℃～1500℃熔融后,再通過鉑銠合金拉絲漏板高速拉制而成的連續(xù)纖維。作為礦產(chǎn)資源中的一種,玄武巖礦石資源比較豐富,價(jià)格低廉,熔化后不需要經(jīng)過凈化過濾即可制成纖維。玄武巖纖維和玻璃纖維相似,其性能介于高強(qiáng)度S玻璃纖維和無堿E玻璃纖維之間,純天然玄武巖纖維的顏色一般為褐色,有些似金色[1]。玄武巖纖維的耐溫范圍比較寬泛,可以應(yīng)用在-260℃～+800℃的條件中,而玻璃纖維的適用溫度僅在-60℃～+450℃之間,其耐堿性能和耐酸性能都要優(yōu)于普通的玻璃纖維,抗氧化耐水解性能也比玻璃纖維要好得多,彈性模量是玻璃纖維的1.3倍左右,可以達(dá)到100GPa,而玻璃纖維只有70GPa～80GPa,抗拉強(qiáng)度甚至可以達(dá)到4000MPa以上[2]。據(jù)專家預(yù)測(cè),玄武巖纖維制造業(yè)將成為迅速崛起的新興材料產(chǎn)業(yè)之一[3]。因此,對(duì)玄武巖纖維的開發(fā)與研究具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和良好的社會(huì)效益。
1玄武巖纖維研究的國(guó)內(nèi)外最新進(jìn)展
近年來,國(guó)內(nèi)外研究者開始從事玄武巖纖維的研究并取得了一定的進(jìn)展。我國(guó)對(duì)于玄武巖纖維的研究還處于起步階段,俄羅斯與烏克蘭在該研究領(lǐng)域代表著世界先進(jìn)水平,他們主要采用鉑金管分流器,加熱式管狀流液洞,同時(shí)使用中心取液法,配合較小的漏板、很短的漏嘴和熱風(fēng)式絲根冷卻器等一系列專有技術(shù)和技術(shù)訣竅,使玄武巖纖維產(chǎn)品穩(wěn)定,并運(yùn)用上述技術(shù)開發(fā)了上百種玄武巖纖維產(chǎn)品[4]。近幾年來,日本、德國(guó)等國(guó)都加強(qiáng)了對(duì)玄武巖纖維的研究開發(fā),并取得了一系列新的研究成果。我國(guó)在上世紀(jì)90年代中期,南京玻璃纖維研究設(shè)計(jì)院開始對(duì)玄武巖纖維進(jìn)行研究。其中,劉柏森、斯維特蘭娜、何建生等[5]針對(duì)玄武巖熔體透熱性低、易結(jié)晶、拉絲黏度高等特性,研究了一種生產(chǎn)連續(xù)玄武巖纖維的池窯,主要是在玻璃纖維池窯的基礎(chǔ)上,通過在熔化池與作業(yè)區(qū)之間增加分隔墻、上升通道、熱屏、薄層熔融體溢流帶和溜槽等部分,保證了流入拉絲作業(yè)漏板的熔融體的質(zhì)量和參數(shù)的穩(wěn)定;王嵐和李振偉[6]針對(duì)玄武巖熔點(diǎn)高、熔融體易結(jié)晶、漫流等問題,對(duì)普通玻璃纖維用鉑金漏板中漏嘴進(jìn)行改進(jìn),制成了玄武巖纖維用的鉑金漏板,此種漏板中漏嘴出口與入口的直徑比為1:1.05～1.3,高度為2mm～7mm,壁厚為0.2mm～0.7mm,這樣的漏板有效地解決了料液在漏板上的析晶、漫流等問題,降低了拉絲工作的勞動(dòng)強(qiáng)度,并提高了產(chǎn)品成品率;奧斯諾斯?謝爾蓋?彼得洛維奇、李中郢[7]通過研究玄武巖礦石的熔融體制取短纖維的工藝和設(shè)備,給出了礦石的熔融溫度范圍、拉絲的溫度范圍、噴吹短纖維的噴吹壓力值和噴吹氣流速度的范圍,明確了玄武巖短纖維生產(chǎn)設(shè)備的構(gòu)成;閆全英、胡琳娜、談和平等[8、9]也對(duì)玄武巖成型工藝中粘流性、高溫黏度、析晶性能等在理論上做了大量的研究。據(jù)了解,2000年日本豐田公司在烏克蘭投資,依靠烏克蘭技術(shù),建成工業(yè)化生產(chǎn)玄武巖纖維基地,開始玄武巖纖維制造業(yè)為民品服務(wù)。2001年我國(guó)哈爾濱工業(yè)大學(xué)組建了專門的研究隊(duì)伍致力于玄武巖纖維制備技術(shù)的研發(fā)。2002年,連續(xù)玄武巖纖維被列為我國(guó)863高科技項(xiàng)目(2002AA334110)。2003 年該計(jì)劃成果與浙江民營(yíng)企業(yè)對(duì)接克服了氧化還原不好等技術(shù)難題,現(xiàn)已掌握了玄武巖纖維生產(chǎn)所有工藝技術(shù),并于2004年開始在上海實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,目前技術(shù)已經(jīng)達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平,部分技術(shù)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平和領(lǐng)先水平。從而為今后大規(guī)模穩(wěn)定生產(chǎn)玄武巖纖維奠定了基礎(chǔ)。
2玄武巖纖維的主要成分
在原料的選擇上,玄武巖纖維要求玄武巖熔化溫度、成形溫度、析晶上限溫度必須在一定可控制范圍之內(nèi),這就需要對(duì)玄武巖礦物進(jìn)行篩選。用于制造纖維的玄武巖要求SiO2含量高于50%,Al2O3含量在18%左右,這種成分賦予玄武巖熔體高黏度的特性。此外,由于高含量的鐵使熔體呈黑棕色,透熱性只為普通淺色玻璃透熱性的20%,制造玄武巖纖維的玄武巖成分中要求FeO和Fe2O3含量高達(dá)9%～14%。為了提高玄武巖纖維防水性能和耐腐蝕性能,還要求成分中含有一定量的 K2O、MgO和TiO2,拉制優(yōu)良的纖維所需的玄武巖的成分見表1。隨著現(xiàn)代表征技術(shù)的進(jìn)步,玄武巖纖維的結(jié)構(gòu)日益清晰。目前,業(yè)內(nèi)人士普遍認(rèn)為:玄武巖纖維內(nèi)部為非晶態(tài)物質(zhì),具有遠(yuǎn)程無序、近程有序的結(jié)構(gòu)特征,主要由[SiO4]四面體形成骨架結(jié)構(gòu),四面體的兩個(gè)頂點(diǎn)互相連接成[SiO3]n鏈,鋁原子可以取代硅氧四面體中的硅,也可以以八面體的形式存在于硅氧四面體的空隙中,鏈的側(cè)方由鈣、鎂、鐵、鉀、鈉、鈦等金屬陽(yáng)離子進(jìn)行連接。處于玄武巖纖維表面的金屬離子因配位數(shù)不能滿足而從空氣和水中締合質(zhì)子或羥基,導(dǎo)致表面羥基化[10]。
3玄武巖纖維的性能
3.1優(yōu)異的力學(xué)性能
玄武巖纖維具有較高的拉伸強(qiáng)度和彈性模量,玄武巖纖維在70℃水作用下,其強(qiáng)度可保持1200h,而一般玻璃纖維不超過200h就失強(qiáng);在100℃～250℃溫度下的拉伸強(qiáng)度可提高30%,而一般玻璃纖維卻下降23%。玄武巖纖維的拉伸強(qiáng)度是普通鋼材的10～15倍,是E玻璃纖維的1.4～1.5倍。加拿大Albarrie公司研制出的玄武巖纖維拉伸強(qiáng)度甚至達(dá)到4840 MPa,其力學(xué)性能見表2[11]。
3.2突出的耐高溫性和低溫?zé)岱€(wěn)定性
玄武巖纖維的耐熱性和耐高溫的石英玻璃纖維接近。在400℃條件下,其斷裂強(qiáng)度仍保持在85%左右;在300℃的條件下,其抗拉強(qiáng)度能保持80%以上[12]。這說明連續(xù)玄武巖纖維有優(yōu)良的耐溫特性,與碳纖維相比其耐熱氧化性能更加突出,可以作為耐高溫材料使用[13]。在長(zhǎng)期處于低溫-196℃液氮介質(zhì)作用后,其強(qiáng)度不發(fā)生變化,足以說明它是有效的低溫絕熱材料。
3.3高的聲絕緣特性
玄武巖纖維隔音效果好,可用作隔音材料,其聲絕緣性見表3。
3.4高的耐腐蝕性與化學(xué)穩(wěn)定性
玄武巖纖維在酸、堿溶液中,具有極高的化學(xué)穩(wěn)定性。該性質(zhì)決定了玄武巖纖維能夠廣泛應(yīng)用于處于高濕度、酸、堿、鹽類介質(zhì)作用的建筑結(jié)構(gòu)。
3.5良好的耐水性
玄武巖細(xì)纖維的耐水性遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于玻璃纖維,吸濕率在0.2%～0.3%之間,而且其吸收能力不隨時(shí)間變化,這就保證了它在使用過程中的熱穩(wěn)定性、使用周期性長(zhǎng)和環(huán)境協(xié)調(diào)性好。
3.6高電絕緣性能和介電性能
玄武巖連續(xù)纖維具有良好的電絕緣性能和介電性能,其體積電阻率和表面電阻率比E玻纖還要高一個(gè)數(shù)量級(jí),玄武巖中含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)不到20%的導(dǎo)電氧化物,經(jīng)過用專門浸潤(rùn)劑處理的玄武巖纖維的介質(zhì)損失角正切比玻璃纖維低50%,可廣泛用于電子工業(yè)制作印制電路板。
3.7良好的兼容性
玄武巖纖維可以用于制作性能良好的玄武巖塑料制品。玄武巖纖維可以替代玻璃纖維用于路面工程的土工格柵。玄武巖纖維具有比玻璃纖維更好的性能,可更有效地防止道路反射裂縫、龜裂等質(zhì)量通病。
3.8防電磁輻射的特性
玄武巖纖維鍍鎳后的復(fù)合材料可以用于防電磁輻射[14]。依據(jù)成分的不同,這些材料反射電磁輻射或吸收電磁輻射。如果在建筑物的墻體中,增加一層玄武巖纖維布,則能對(duì)各種電磁波起到良好的屏蔽作用。
4玄武巖纖維的產(chǎn)品及其應(yīng)用
玄武巖纖維制品是玄武巖纖維應(yīng)用的一個(gè)主要方面,僅從民用的角度觀察,玄武巖纖維可以通過不同材料結(jié)合、通過不同設(shè)計(jì)方法得到品種繁多制品。根據(jù)玻璃鋼產(chǎn)業(yè)的統(tǒng)計(jì),玄武巖纖維可以按照相應(yīng)的方式得到類似的制品[15、16]。
(1)玄武巖纖維無捻粗紗
用多股平行原絲或單股平行原絲不加捻狀態(tài)下并合而成的集束體。應(yīng)用領(lǐng)域:纏繞各種耐高溫、耐超低溫、耐化學(xué)腐蝕、耐高壓管道、儲(chǔ)罐、氣瓶,編織各種方格布、土工布用作建筑的修補(bǔ)和加固,耐高溫的SMC、BMC、DMC短切纖維與塑料復(fù)合做增強(qiáng)材料,還用作防彈防護(hù)材料。
(2)玄武巖纖維紡織紗
由多根連續(xù)玄武巖纖維原絲經(jīng)一次加捻而成的紗線。大體可以分為織造用紗和其他工業(yè)用紗[17]。應(yīng)用領(lǐng)域:織造耐酸堿、耐高溫的布和帶,針刺氈用基布,電絕緣板用基布,電絕緣用紗,縫紉線,簾子線,高檔的耐高溫耐化學(xué)性織物。
(3)玄武巖纖維布
采用玄武巖纖維細(xì)紗(單絲直徑一般小于9微米)加工而成的紡織布。產(chǎn)品應(yīng)用:覆銅板基布,針刺氈基布,防火布基布,防輻射材料基布,建筑工程修補(bǔ)加固的基布,尤其適用于軍隊(duì)防毒、防輻射、防火、防化學(xué)腐蝕和屏蔽性強(qiáng)的裝備和設(shè)施的篷布。
(4)玄武巖纖維防火布
用 GBF的7～9微米連續(xù)玄武巖纖維細(xì)紗編織而成的,其中有平紋布、緞紋布等,經(jīng)耐高溫、無毒害的涂層處理。產(chǎn)品應(yīng)用:適于造船業(yè)、大型鋼結(jié)構(gòu)和電力維修的現(xiàn)場(chǎng)焊接、氣割的防護(hù)用品紡織、化工、冶金、劇院、軍工等通風(fēng)防火和防護(hù)用品,消防頭盔、護(hù)頸織物,玄武巖纖維防火布為不燃材料,在1000℃火焰作用下,不變形、不爆炸、耐火在一個(gè)小時(shí)以上?？稍诔睗?、蒸汽、煙霧、含化學(xué)氣體的環(huán)境下起到防護(hù)作用。還適用于避火消防服、隔火簾、防火毯、防火包、電焊、防火布圍墻等。
(5)玄武巖纖維土工布
以耐酸強(qiáng)的玄武巖纖維為原料,編織成格柵布,在經(jīng)過瀝青處理后烘干成型。玄武巖纖維混凝土在常溫下彈性模量與瀝青混凝土模量比高達(dá)24:1,具有很高的抗變形能力,斷裂延伸率在3.4%左右。產(chǎn)品應(yīng)用:是增強(qiáng)砂漿混凝土防滲抗裂的優(yōu)良建筑材料,與瀝青混合攪拌用于路面施工[18]。
(6)玄武巖纖維短切紗
用連續(xù)玄武巖纖維原絲短切而成的產(chǎn)品。一般其上涂有硅烷偶聯(lián)劑。所以玄武巖纖維短切紗是增強(qiáng)熱塑性樹脂首選材料,同時(shí)還是用于砂漿/混凝土和瀝青/混凝土最佳的防滲抗裂增強(qiáng)材料[19]。產(chǎn)品應(yīng)用:適用于增強(qiáng)熱塑性樹脂,是制造SMC、BMC、DMC的優(yōu)質(zhì)材料;由于具有良好的性價(jià)比,特別適合與樹脂復(fù)合用做汽車、火車、艦船殼體的增強(qiáng)材料;用于水電站大壩的防滲抗裂抗壓和延長(zhǎng)道路路面使用壽命的增強(qiáng)材料;還可用于熱電廠的冷凝塔、核電廠的蒸汽水泥管道;用于耐高溫針刺氈、汽車吸音片、熱軋鋼材、鋁管等。
(7)玄武巖纖維針刺氈
由單纖維無序交錯(cuò)穿插,形成無定向三維微孔結(jié)構(gòu)。產(chǎn)品應(yīng)用:高級(jí)空氣過濾材料,電子行業(yè)的過濾、吸音、隔熱、防振材料,化工、有毒有害氣體、煙塵過濾材料,汽車、輪船艦艇的隔熱、保溫、消音材料[20]。
(8)玄武巖纖維表面氈
用于復(fù)合材料,不但能形成樹脂量80%的富樹脂層,使制品表面有一個(gè)色澤光亮平整的表面,同時(shí)提高制品的防滲漏、防腐蝕能力。玄武巖纖維表面氈的粘接性與樹脂的相容性很好,能提高異性復(fù)合材料的成型性。同時(shí)還是拉擠和纏繞成型復(fù)合材料的首選材料;可部分替代纖維、芳綸幅面氈。
(9)連續(xù)玄武巖纖維膨體紗
將玄武巖纖維原絲通過膨脹體紗機(jī),在高速空氣進(jìn)入成型膨化通道中形成紊流,利用這種紊流將玄武巖纖維分散開,使其形成毛圈狀纖維,從而賦予玄武巖纖維蓬松性,制造成膨體紗。產(chǎn)品應(yīng)用:制造耐高溫過濾布,制造防火窗簾布,用膨體紗與連續(xù)纖維混織,是制造耐高溫過濾布、高等級(jí)針刺氈的優(yōu)良材料。
(10)連續(xù)玄武巖纖維套管
由玄武巖纖維編織而成,使用時(shí)一般都需經(jīng)過加工和表面處理。產(chǎn)品應(yīng)用:適于電器、電機(jī)的剝線部位的絕緣管,還可用作定紋管、電刷軟管、耐高溫復(fù)合管的基材使用。
(11)玄武巖纖維短切原絲氈
用連續(xù)玄武巖纖維原絲短切成50mm的定長(zhǎng)纖維,均勻分布在成型網(wǎng)帶上,經(jīng)過粘結(jié)劑后再烘干而成的卷材。由于玄武巖纖維的電絕緣性好,具有透波和吸波性能,彈性模量高,是造船、管、罐、板、雷達(dá)罩、雷達(dá)天線、體育場(chǎng)游泳池等的增強(qiáng)材料。
(12)玄武巖纖維多軸向布
采用國(guó)際先進(jìn)的多軸向編織設(shè)備和工藝編織而成。產(chǎn)品應(yīng)用:風(fēng)力發(fā)電葉片、船舶、汽車、高速列車、體育用品、建筑物的補(bǔ)強(qiáng)和航天、航空、防彈、防護(hù)等領(lǐng)域。
5玄武巖纖維生產(chǎn)技術(shù)存在的主要問題
玄武巖纖維的生產(chǎn)工藝雖然非常簡(jiǎn)單,但由于純天然玄武巖熔體導(dǎo)熱性能差,析晶上限溫度較高容易析晶,而且容易造成漫流,成纖黏度控制區(qū)間較窄,對(duì)于天然玄武巖礦物相和成分必須進(jìn)行嚴(yán)格的篩選。因此生產(chǎn)玄武巖纖維過程中有著成纖難度大、工藝控制條件嚴(yán)格和設(shè)備適應(yīng)性高等技術(shù)難點(diǎn)。目前世界上最大的玄武巖熔池窖年產(chǎn)才幾百噸,拉絲板的最多噴嘴孔數(shù)為800孔,而真正投入工業(yè)化生產(chǎn)的卻只有200孔。因此,在進(jìn)行生產(chǎn)能力更高的多孔噴嘴技術(shù)上,需要取得突破性進(jìn)展[21]。
6結(jié)束語(yǔ)
玄武巖纖維集多種優(yōu)良功能于一體,但是玄武巖纖維生產(chǎn)難度很高,目前全世界僅有俄羅斯、烏克蘭、中國(guó)等少數(shù)幾個(gè)國(guó)家掌握了該生產(chǎn)技術(shù),全世界的總產(chǎn)量不足3500噸,但是我們相信隨著玄武巖纖維生產(chǎn)技術(shù)的提高及對(duì)玄武巖纖維產(chǎn)品性能研究的不斷進(jìn)步,對(duì)玄武巖纖維的需求量會(huì)不斷增加,加之它又是一種高科技含量和高附加值的新產(chǎn)品,其將擁有廣闊的市場(chǎng)前景,將會(huì)為企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。因此加快對(duì)玄武巖纖維及其制品的研究與開發(fā)符合國(guó)家產(chǎn)業(yè)化發(fā)展政策,有利于促進(jìn)我國(guó)礦產(chǎn)資源的合理開發(fā)和綜合利用,對(duì)促進(jìn)我國(guó)建立一種低投入、高產(chǎn)出、少排放、能循環(huán)、可持續(xù)發(fā)展的資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)有著舉足輕重的意義。
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第3篇：玄武巖纖維范文
[關(guān)鍵詞]玄武巖纖維；C60混凝土；力學(xué)性能
中圖分類號(hào)：TU502 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A 文章編號(hào)：2306-1499（2014）13-0182-01
1.引言
混凝土材料因其優(yōu)良的力學(xué)性能成為目前最主要的土木工程材料之一，廣泛用于各種工程施工，然而其存在著縮變形大、抗拉強(qiáng)度與抗壓強(qiáng)度比值小、斷裂韌性低、脆性大等特點(diǎn)，影響了工程的可靠性和耐久性，高強(qiáng)、高性能混凝土的收縮問題和脆性問題更加突出。
纖維混凝土的發(fā)展較好的解決了這一問題，目前研究較多的有鋼纖維、耐堿玻璃纖維、碳纖維、聚丙烯纖維混凝土等。玄武巖纖維簡(jiǎn)稱（CBF）是以天然的火山噴出巖作為原料，將其破碎后加入熔窯中，在1450℃-1500℃熔融后，通過鉑銠合金拉絲漏板制成的連續(xù)纖維。其與其他高科技纖維相比具有很多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，如力學(xué)性能佳、耐高溫性能好，可在-269℃-700℃范圍內(nèi)連續(xù)工作，耐酸耐堿，吸濕性低。此外，玄武巖纖維是典型的硅酸鹽纖維，具有天然的相容性，用它與水泥混凝土和砂漿拌和時(shí)很容易分散。因此，新拌玄武巖纖維混凝土體積穩(wěn)定，且和易性較好，是一種很好的混凝土增強(qiáng)材料。本文通過設(shè)計(jì)不同摻量的纖維混凝土對(duì)比研究玄武巖混凝土靜力學(xué)性能。
2. 試驗(yàn)設(shè)計(jì)
2.1原材料
水泥： 42.5 R級(jí)普通硅酸鹽水泥（低堿型）；細(xì)骨料：普通河砂，含泥量小于4.0%，細(xì)度模數(shù)3.0；粗骨料：破碎石灰石，5～20mm連續(xù)級(jí)配，表觀密度2.73g/cm3，含泥量小于1.0%；水：飲用水；減水劑：減水率18%～25%；粉煤灰：Ⅱ級(jí)粉煤灰；玄武巖纖維：南京曼卡特科技有限公司生產(chǎn)的短切玄武巖纖維。
2.2試驗(yàn)方法
依據(jù)普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程JGJ55-2011并結(jié)合所用材料性能指標(biāo)確定C60混凝土的配合比如表2所示，選用的玄武巖纖維體積摻量分別為0.0%、0.1%、0.2%、0.3%，相應(yīng)的試件編號(hào)為C0，C1，C2，C3。
試件在制作過程中，攪拌方式、投料順序、攪拌時(shí)間對(duì)混凝土的性能都有影響。為保證混凝土拌合物的均勻性和質(zhì)量，試驗(yàn)用混凝土采用雙臥軸強(qiáng)制式混凝土攪拌機(jī)攪拌，每次攪拌方量為0.5m3。投料順序：先攪拌除纖維以外的其他材料1min后，再投入纖維水泥漿繼續(xù)攪拌3min。其中，玄武巖纖維的加入方式采用水泥凈漿包裹法：從已按配合比稱取好的水泥和水中分別取出一部分與玄武巖纖維混合攪拌，然后加入混凝土內(nèi)攪拌均勻。
試件按常規(guī)方法振動(dòng)成型，空氣中靜養(yǎng)l天后拆模，放入標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室中，養(yǎng)護(hù)至7天、28天齡期按JTGE30-2005進(jìn)行抗壓、抗折、劈拉試驗(yàn)，共計(jì)24組、72個(gè)試件。
3.試驗(yàn)結(jié)論及分析
3.1試件破壞形態(tài)
在抗壓試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)，素混凝土從出現(xiàn)裂縫到完全破壞過程很短暫，中間沒有緩沖過程，甚至出現(xiàn)崩裂現(xiàn)象，屬于明顯的脆性破壞。
而摻加玄武巖纖維后，試件的破壞過程相對(duì)緩慢，顯示出塑性破壞特征。對(duì)于玄武巖纖維混凝土，由于裂縫形成后，為數(shù)眾多、亂向分布的纖維克服了混凝土因收縮、干縮等而產(chǎn)生的應(yīng)力集中現(xiàn)象，使裂縫的擴(kuò)展延遲，并由于玄武巖纖維被拉斷時(shí)需消耗一定的能量，因而與素混凝土試塊相比，其破壞形式發(fā)生了一定的變化。玄武巖纖維混凝土破壞后無碎塊崩裂，基本保持原來的完整性，只出現(xiàn)裂紋和蛻皮。因此，纖維的摻入使混凝土由脆性破壞轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂幸欢ㄋ苄缘钠茐男螒B(tài)。
3.2試驗(yàn)分析
混凝土作為一種主要用作受壓的材料，抗壓強(qiáng)度是其最基本的力學(xué)性能指標(biāo)。由抗壓試驗(yàn)結(jié)果可以看出，玄武巖纖維體積摻量為0.1%時(shí)，試件7天、28天抗壓強(qiáng)度均有所提高，提高幅度為6.5%和8.2%；圖3表明，當(dāng)纖維摻量為0.2%～0.3%時(shí)，試件7天、28天抗壓強(qiáng)度呈下降趨勢(shì)，降低幅度最大為7.4%。其主要原因是，當(dāng)纖維摻量達(dá)到最合適的比例后，再摻入纖維會(huì)破壞已經(jīng)形成的混凝土內(nèi)部最佳構(gòu)造，纖維的比表面積增加不能被足夠的漿體包裹，使得混凝土的密實(shí)度下降，內(nèi)部缺陷增多，易出現(xiàn)微裂縫和氣孔，造成混凝土強(qiáng)度下降。
C60玄武巖纖維混凝土抗折強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果表明：三種纖維摻量的混凝土7天、28天抗折強(qiáng)度均有明顯提高，其中纖維摻量為0.2%時(shí)7天、28天分別提高10.5%、26.7%，提高效果最為顯著。玄武巖纖維摻入后，在混凝土內(nèi)形成了一定的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，協(xié)同骨料受力，當(dāng)應(yīng)力自基體傳遞給纖維時(shí)，纖維因變形而消耗能量，因此能較大提高混凝土的抗折強(qiáng)度和降低其脆度系數(shù)。
混凝土抗拉強(qiáng)度對(duì)于開裂現(xiàn)象有重要意義，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中抗拉強(qiáng)度是確定混凝土抗裂度的重要指標(biāo)。立方體劈裂抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果表明：當(dāng)摻入玄武巖纖維后，試件的劈裂抗拉強(qiáng)度均得到提高。玄武巖纖維摻量為0.2%時(shí)，7天、28天劈裂強(qiáng)度提高最為明顯，分別為7.4%和16.8%。在試件受力初期，玄武巖纖維承擔(dān)了部分應(yīng)力，推遲了初始裂縫的形成；基體開裂后，裂縫間的應(yīng)力重分布，原來由基體承擔(dān)的應(yīng)力轉(zhuǎn)向玄武巖纖維，跨越裂縫的纖維將荷載傳遞給裂縫兩側(cè)基體，使裂縫處材料仍能夠繼續(xù)承受荷載，裂縫擴(kuò)展速度相應(yīng)得到延緩，并呈穩(wěn)定擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)，因此提高了玄武巖纖維混凝土的劈拉強(qiáng)度。
4.結(jié)論
（1）摻加玄武巖纖維后的C60混凝土對(duì)抗壓強(qiáng)度提高效果不是很明顯，最佳體積摻量為0.1%時(shí)，試件7天、28天抗壓強(qiáng)度提高幅度分別為6.5%和8.2%，隨著摻量的提高試件強(qiáng)度有所降低，但玄武巖纖維的加入有效改變了混凝土試件的脆性破壞形態(tài)。
（2）摻加玄武巖纖維能有效提高混凝土的抗折和劈拉強(qiáng)度，其最佳體積摻量都為0.2%，抗折強(qiáng)度最大提高幅度為26.7%，劈拉強(qiáng)度最大提高幅度為16.8%。根據(jù)本文試驗(yàn)結(jié)果得到玄武巖纖維對(duì)提高混凝土靜力學(xué)性能的最佳體積摻量范圍為0.1%～0.2%。
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第4篇：玄武巖纖維范文
關(guān)鍵詞：玄武巖纖維素；混凝土；特性；應(yīng)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
中圖分類號(hào)： TV544文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
玄武巖纖維是一種由玄武巖礦石經(jīng)高溫熔融、拉絲而成的無機(jī)纖維材料，具有良好的穩(wěn)定性、獨(dú)特的力學(xué)性能。玄武巖纖維混凝土則是在混凝土中摻加一定比例的玄武巖纖維來改善混凝土的使用性能，提高混凝土的粘聚性和穩(wěn)定性，增強(qiáng)混凝土的抗沖擊性能并降低其脆性，改善混凝土的抗?jié)B透性能、抗收縮性能以及抗凍融性能。作為一種新型的纖維混凝土材料，玄武巖纖維素混凝土憑借它的上述優(yōu)良性能在建筑、土木、水利等領(lǐng)域有著較大的應(yīng)用前景。
1.玄武巖纖維混凝土的主要特性
玄武巖纖維素混凝土就是將玄武巖纖維按照一定的比例使用合理的方式摻入到混凝土中，形成的一種新型混凝土復(fù)合材料。將玄武巖纖維正確地?fù)饺氲交炷林校軌蛟诒３只炷粮邚?qiáng)的同時(shí)，增加其抗彎拉、耐磨耗和抗沖擊等性能。此外，生產(chǎn)玄武巖纖維的原料來源于天然的火山爆發(fā)噴出的玄武巖，材料中對(duì)人類健康有害的成分含量較少，因此在綠色環(huán)保、健康保健、節(jié)約資源等方面也具有重大意義。
1.1承載能力高，抗沖擊性能好
眾所周知，混凝土最大的弊端就是抗彎拉強(qiáng)度較低，容易收縮開裂，在沖擊荷載下更容易斷裂，材料具有明顯的脆性，作為一種建筑材料嚴(yán)重影響了建筑結(jié)構(gòu)的安全性和可靠性。玄武巖纖維素混凝土則充分利用了玄武巖纖維的高模量、耐沖擊等優(yōu)點(diǎn)，有效減少了混凝土的脆性，保持了混凝土的高承載力，并且大大提高了混凝土的抗裂性能和抗沖擊性能。同時(shí)，由于玄武巖纖維形狀細(xì)長(zhǎng)，比表面積大，在單位體積內(nèi)的纖維根數(shù)較多，能夠在混凝土內(nèi)部形成一種均勻的三維亂向分布網(wǎng)絡(luò)體系，正是這一網(wǎng)絡(luò)體系大大提高混凝土在受沖擊時(shí)對(duì)動(dòng)能的吸收能力。試驗(yàn)表明，均勻分布的玄武巖纖維對(duì)混凝土的抗沖擊力學(xué)性能具有十分有效的改善效果，而且當(dāng)玄武巖纖維的摻加體積百分比為0.11%時(shí)，玄武巖纖維對(duì)混凝土的增強(qiáng)、增韌效果最好。因此玄武巖纖維素混凝土可以用于高等級(jí)公路、機(jī)場(chǎng)跑道等經(jīng)常受到?jīng)_擊荷載作用的混凝土工程中，同時(shí)也可以應(yīng)用到軍事國(guó)防的部分工程中。
1.2優(yōu)良的耐高溫性能
玄武巖纖維具有十分優(yōu)異的耐高溫性能，其溫度使用范圍為-269～700℃，溫度使用范圍極廣。并且在高溫條件下強(qiáng)度衰減較少，在400℃時(shí)，玄武巖纖維素的斷裂強(qiáng)度為原始強(qiáng)度的85%，在600℃下時(shí)，其斷裂強(qiáng)度仍能夠保持在原始強(qiáng)度的80%以上。而玄武巖纖維素混凝土憑借玄武巖纖維優(yōu)異的耐高溫性能，也具有十分顯著的耐高溫特性。能夠用于冶煉、發(fā)電等經(jīng)常處于高溫狀態(tài)下的建筑結(jié)構(gòu)的應(yīng)用中。同時(shí)，玄武巖纖維素混凝土材料的低溫使用性能也比較好，在長(zhǎng)期處于低溫作用時(shí)，玄武巖纖維素混凝土的強(qiáng)度也不會(huì)發(fā)生較大衰減。因此，玄武巖纖維素混凝土還具有很好的抗凍融性能，在高原地區(qū)和冬季寒冷地區(qū)的公路路面、機(jī)場(chǎng)跑道和橋梁隧道等建筑設(shè)施中也具有廣泛的應(yīng)用前景。
1.3化學(xué)穩(wěn)定性和耐腐蝕性較好
港口深水碼頭、跨海大橋、堤壩、機(jī)場(chǎng)跑道等大量的混凝土建筑或設(shè)施經(jīng)常受到高濕度、酸、堿、鹽等介質(zhì)的侵蝕作用，產(chǎn)生了很多化學(xué)穩(wěn)定性差和鋼筋銹蝕等一系列工程問題。玄武巖纖維中含有少量的K2O、MgO、TiO2等化學(xué)成分，能夠有效提高玄武巖纖維素混凝土的耐化學(xué)腐蝕以及防水性能。試驗(yàn)表明，玄武巖纖維在堿性溶液中具有特殊的化學(xué)穩(wěn)定性，而且耐酸性也較好，是一種十分罕見的耐酸耐堿性材料。因此，玄武巖纖維素混凝土不但具有十分顯著的耐腐蝕性，而且能夠較好地避免甚至杜絕鋼筋銹蝕問題的出現(xiàn)，從而大大提高混凝土結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性。
1.4加固補(bǔ)強(qiáng)性價(jià)比較高
目前在混凝土結(jié)構(gòu)的加固中應(yīng)用最多的新型纖維增強(qiáng)材料應(yīng)屬碳纖維增強(qiáng)塑料和玻璃纖維增強(qiáng)塑料，其中碳纖維增強(qiáng)塑料的強(qiáng)度增強(qiáng)效果和耐腐蝕性最為理想，加固效果也最好。碳纖維加固是近年來新興的一種新型補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)，它不僅能夠不增加結(jié)構(gòu)物荷重而且還能產(chǎn)生高效的加固效果，但是碳纖維的價(jià)格較高，而且我國(guó)的碳纖維原材料基本上依賴進(jìn)口，在工程技術(shù)方面又受到美國(guó)、日本等國(guó)家的封鎖。而玻璃纖維增強(qiáng)塑料雖然具有價(jià)格優(yōu)勢(shì)，但是它的力學(xué)性能相對(duì)碳纖維來說表現(xiàn)較差，而且部分物理性能也存在明顯的劣勢(shì)，嚴(yán)重影響了它在工程實(shí)際中的應(yīng)用。而玄武巖纖維作為一種新型無機(jī)纖維材料，不但具有優(yōu)異的物理力學(xué)性能，受力后與混凝土有著較好的變形協(xié)調(diào)性，而且玄武巖纖維的性價(jià)比較高，成為混凝土結(jié)構(gòu)加固工程的另一種新型纖維增強(qiáng)混凝土材料。試驗(yàn)研究表明，在混凝土結(jié)構(gòu)的加固工程中，玄武巖纖維混凝土具有與碳纖維混凝土類似的效果。玄武巖纖維素混凝土憑借其顯著的耐腐蝕、重量輕、施工方便、成本低、價(jià)格便宜等優(yōu)勢(shì)，在工程中可以有效代替碳纖維應(yīng)用到混凝土梁、柱、墻、板等構(gòu)筑物的加固補(bǔ)強(qiáng)和抗震加固中，發(fā)展前景十分可觀。
2.玄武巖纖維素混凝土在工程領(lǐng)域中的應(yīng)用
2.1玄武巖纖維素混凝土在工民建、水利、軍事領(lǐng)域的應(yīng)用
利用玄武巖纖維強(qiáng)度高、防火阻燃的特性，玄武巖纖維素混凝土在工程領(lǐng)域得到了廣泛推廣及應(yīng)用。西南交通大學(xué)、浙江石金玄武巖纖維有限公司曾對(duì)玄武巖纖維噴射混凝土技術(shù)進(jìn)行了深入研究，通過混凝土基本力學(xué)性能試驗(yàn)，證明玄武巖纖維素混凝土的基本力學(xué)性能大大超過了混凝土所需要達(dá)到的性能指標(biāo)，抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度以及剪切強(qiáng)度相對(duì)普通混凝土均有較大提高。
玄武巖纖維素混凝土憑借玄武巖纖維在疲勞荷載工況下防止微裂紋擴(kuò)展、延緩構(gòu)件早期收縮裂紋擴(kuò)展以及與混凝土材料較好的相容性等特性，在建筑、土建以及水利、軍事等工程中被廣泛應(yīng)用。在不同設(shè)計(jì)和不同項(xiàng)目的施工中，應(yīng)根據(jù)具體的地質(zhì)環(huán)境和施工要求來選取適宜的玄武巖纖維素混凝土。此外，玄武巖纖維混凝土的耐久性能以及抗侵蝕性能較普通混凝土有較大優(yōu)勢(shì)，是一種有代表性的高性能混凝土，可以被拓寬使用到港口深水碼頭、跨海大橋等工程中。
2.2玄武巖纖維素混凝土在道路與鐵道工程中的應(yīng)用
隨著我國(guó)公路交通的迅猛發(fā)展，交通量和軸載也隨之急劇增加，對(duì)道路路面的路用性能和使用壽命提出了更高的要求。玄武巖纖維素混凝土作為一種新型材料逐漸進(jìn)入到道路路面工程領(lǐng)域中，在路用混凝土中加入纖維成為一種提高混凝土路用性能的重要途徑。玄武巖纖維在混凝土以三維分散相存在，可以避免材料所受載荷過分集中，從而有效提高混凝土的整體強(qiáng)度，同時(shí)由于纖維的吸附作用，又可以改善路用混凝土的水穩(wěn)定性。
玄武巖纖維由于具有較好的力學(xué)性能和較高的工作溫度，在道路工程中逐漸受到青睞，得到廣泛應(yīng)用。其中，寧道公路33號(hào)標(biāo)K291+800-K292+800樁號(hào)路段基層采用玄武巖纖維素混凝土，鋪筑了1000m試驗(yàn)段，選用華新堡壘牌C32.5水泥，TQN聚羧酸高性能減水劑，河砂和碎石選用當(dāng)?shù)夭牧?，并采用浙江金石玄武巖礦物纖維，根據(jù)配合比設(shè)計(jì)計(jì)算出玄武巖纖維素的摻量為2‰(4.8kg/m3)，混凝土的坍落度、和易性及表觀密度等各項(xiàng)指標(biāo)也均能滿足施工技術(shù)要求。本次試驗(yàn)路段罩面施工后，從施工現(xiàn)場(chǎng)看，試驗(yàn)路段整體良好，表面無施工裂縫，從路面取芯情況來看，路面整體結(jié)構(gòu)層較好，道路各層粘結(jié)緊密。采用玄武巖纖維素混凝土不僅有效解決了低溫裂縫、反射裂縫、溫縮與干縮裂縫，而且大大提高了抵抗高溫車轍的能力，延長(zhǎng)了路面的使用壽命，并大大降低了路面的養(yǎng)護(hù)費(fèi)用，具有十分可觀的經(jīng)濟(jì)效益。
3.結(jié)語(yǔ)
綜上所述，玄武巖纖維素混凝土作為一種新型的混凝土材料在土木工程、建筑、水利、軍事等領(lǐng)域的應(yīng)用也是一項(xiàng)新技術(shù)，應(yīng)用前景十分廣闊?，F(xiàn)階段我國(guó)對(duì)玄武巖纖維素混凝土的應(yīng)用研究已經(jīng)取得了不少成果，但仍處在起步階段。為了能夠進(jìn)一步推廣玄武巖纖維素混凝土，取得良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，還應(yīng)繼續(xù)深入研究并不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，為玄武巖纖維素混凝土的進(jìn)一步發(fā)展打好基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn)
[1]石錢華.國(guó)外連續(xù)玄武巖纖維的發(fā)展及其應(yīng)用[J].玻璃纖維,2003(4):27-31.
第5篇：玄武巖纖維范文
關(guān)鍵詞：玄武巖；低溫性；提高
中圖分類號(hào)：U448 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
引言
隨著經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，我國(guó)的道路交通也不斷地朝著交通的渠道化、車速不斷增加、車輛迅速大型化和交通量日益增大等方向發(fā)展。隨之而來也產(chǎn)生了路面性能低下、耐用性不足（一般的使用壽命僅為 6 到 12 年，遠(yuǎn)低于高速道路的設(shè)計(jì)年限）、車轍和開裂嚴(yán)重等路面破壞問題在瀝青混合料里加入增強(qiáng)纖維成為了提高瀝青混合料各種路用性能的一種新手段。
目前在瀝青混合料中應(yīng)用的纖維為木質(zhì)素纖維，木質(zhì)素纖維由天然木材經(jīng)過化學(xué)處理得到，加工相對(duì)簡(jiǎn)單，它的特點(diǎn)是無毒無味、比表面積大，主要用于 SMA 和 OGFC 瀝青混合料中，它對(duì)瀝青有很好的吸附作用，但是其加筋作用較差，同時(shí)木質(zhì)素纖維不夠穩(wěn)定，容易發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)，而且發(fā)現(xiàn)木質(zhì)素纖維分解物具有一定的污染作用，由于纖維無法發(fā)揮作用，使得瀝青本身的性能也大大降低。
近幾年中，玄武巖纖維作為一種新型環(huán)保的路用礦物纖維，已逐步使用于道路材料中，本文通過在SMA-13瀝青混合料中摻玄武巖礦物纖維試驗(yàn)分析玄武巖纖維對(duì)瀝青瑪蹄脂碎石混合料（SMA-13）路用性能的影響。
1 原材料及試驗(yàn)方案
本文采用的是殼牌SBS改性瀝青，用改性瀝青鋪設(shè)的路面高溫不會(huì)軟化，低溫不會(huì)開裂，而且耐久抗磨，可以延緩老化，采用的粗、細(xì)集料為玄武巖的軋制碎石，具有較高的強(qiáng)度和剛度。
本次所用的玄武巖纖維直徑為13-17μm，長(zhǎng)度為12mm，比重為2.56-3.05g/cm3，熔點(diǎn)為1050℃，抗拉強(qiáng)度為3000-4000MPa，彈性模量為90GPa，斷裂延伸率為3.2%。從其技術(shù)性能可知，玄武巖纖維具有很好的耐低溫性和耐高溫性，且其力學(xué)性能和化學(xué)性能也好。
玄武巖纖維瀝青混合料的拌合步驟與普通瀝青混合料的拌合步驟有所不同，具體實(shí)施步驟如下：1、將瀝青與礦料單獨(dú)拌合 30s；2、加入玄武巖纖維繼續(xù)拌合 60s；3、加入礦粉拌合 90s。時(shí)間總共 180s，與普通瀝青混合料拌合所花費(fèi)時(shí)間的相同，不需要額外的增加拌合時(shí)間，這樣既增加了瀝青混合料的性能又保持了工作效率。
2玄武巖纖維的瀝青膠漿性能
瀝青混合料的成分是瀝青膠漿和集料，混合料里各種材料的物理化學(xué)性能有很大的差別，而纖維的加入增加了混合料的相和界面，使其成為多相復(fù)合體。這樣就促使各種材料都能發(fā)揮其作用，瀝青混合料才會(huì)表現(xiàn)出不同的物理力學(xué)性能。因此本文通錐入度試驗(yàn)和延度試驗(yàn)對(duì)纖維增強(qiáng)瀝青膠漿的高溫性能、低溫性能進(jìn)行研究分析。。
2.1 錐入度試驗(yàn)結(jié)果
借鑒國(guó)內(nèi)外的研究成果，考慮試驗(yàn)的簡(jiǎn)單性以及可行性，在試驗(yàn)時(shí)將針入度儀上的試針換成了特制的錐針進(jìn)行瀝青膠漿的錐入度試驗(yàn)。將 SBS 改性瀝青分別與 8%的玄武巖纖維均勻混合，加入盛樣皿中，冷卻后置于 35℃的恒溫水保溫一個(gè)半小時(shí)，然后制作同樣的試件置于 45℃的恒溫水中保溫一個(gè)半小時(shí)，按照針入度測(cè)定方法分別測(cè)量不同溫度下纖維膠漿的錐入度。通過試驗(yàn)可得到35℃的錐入度均值（0.1mm）為101.6（0.1mm）、抗剪強(qiáng)度為11.98（KPa）；到45℃的錐入度均值（0.1mm）為178.7（0.1mm）、抗剪強(qiáng)度為3.98（KPa）。從試驗(yàn)結(jié)果可以清楚的知道纖維對(duì)瀝青抗剪切能力的增強(qiáng)作用，這是由于纖維對(duì)瀝青的吸附能力以及對(duì)瀝青的加筋作用有關(guān)，它不僅可以增加瀝青混合料的抗拉強(qiáng)度和韌性，也有利于提高高溫車轍的抗變形能力，而對(duì)比木質(zhì)素纖維對(duì)改性瀝青剪切性能的增強(qiáng)效果，玄武巖纖維無疑是更好的選擇。
2.2 錐入度試驗(yàn)結(jié)果
在我國(guó)，很多地區(qū)季節(jié)變化很大，瀝青路面的低溫開裂是柔性路面的主要病害之一。而延度作為瀝青試驗(yàn)的三大指標(biāo)之一，它可以準(zhǔn)備的評(píng)價(jià)瀝青在低溫條件的情況。本章通過在延度儀上添加測(cè)力傳感器制成測(cè)力延度 （FDT），這樣在測(cè)延度時(shí)，可同時(shí)獲得構(gòu)件所受力、變形及做功情況。
試驗(yàn)試件大小及制作工序按《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》（JTG/E20-2011）規(guī)定的方法準(zhǔn)備，把 SBS 改性瀝青分別與其質(zhì)量的8%的玄武巖纖維均勻制作成瀝青膠漿，測(cè)力延度試驗(yàn)溫度為 5℃和 15℃。每次進(jìn)行三次平行試驗(yàn)，若最大值或最小值與平均值之差不符合重復(fù)性試驗(yàn)要求時(shí)，則試驗(yàn)重新進(jìn)行。從而得出玄武巖纖維的延度為141.4mm、最大拉力為152.3N；而無纖維的瀝青膠漿延度為292.2mm、最大拉力為76.8N。由結(jié)果可知在改性瀝青中加入纖維對(duì)其延度并不能起到增強(qiáng)作用，反而會(huì)導(dǎo)致瀝青的延度減小，其韌性和黏度也會(huì)隨之減小，延展性和抗裂性也就越差。所以在改性瀝青中加入纖維以后反而會(huì)對(duì)其低溫抗裂性不利。
3玄武巖纖維的瀝青混合料性能
在瀝青混合料里加入增強(qiáng)纖維已經(jīng)成為了提高 SMA 路用性能的一種研究的趨勢(shì)。本次加入纖維后瀝青混合料的高溫性能和低溫性能主要如下。
3.1 瀝青混合料高溫性能
本研究將采用高溫車轍試驗(yàn)來得到的動(dòng)穩(wěn)定度指標(biāo)來評(píng)價(jià)玄武巖纖維 SMA-13 的高溫穩(wěn)定性。試驗(yàn)時(shí)選取不同玄武巖纖維的用量為0%、0.2%、0.3%、0.4%及0.5%，制備相應(yīng)的瀝青混合料后，其動(dòng)穩(wěn)定度結(jié)果對(duì)應(yīng)的為6953（次/mm）、8155（次/mm）、8446（次/mm）、8232（次/mm）、8079（次/mm）。由試驗(yàn)可知，在玄武巖纖維的摻量不大的情況下，纖維摻量增加，瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定隨之增加，當(dāng)纖維摻量為 0.4%時(shí)動(dòng)穩(wěn)定度出現(xiàn)峰值，但是當(dāng)纖維摻量繼續(xù)增加后，動(dòng)穩(wěn)定度開始減小。這種現(xiàn)象表明玄武巖纖維對(duì)瀝青混合料高溫性能的改善作用有一個(gè)最佳的摻量，當(dāng)值超過時(shí)，穩(wěn)定度又開始下降，主要原因是因?yàn)檫^量的纖維會(huì)導(dǎo)致其瀝青混合料的分散性和均勻性降低，只有分散開的纖維才能對(duì)瀝青混合料起到穩(wěn)定作用，沒有分散好的纖維就會(huì)導(dǎo)致成束現(xiàn)象發(fā)生，從而讓玄武巖纖維的加筋、加強(qiáng)和粘附作用降低，甚至?xí)p弱混合料本身的性能。
3.2 瀝青混合料低溫性能
SMA-13 位于道路的表面層，直接到到外界環(huán)境的影響，當(dāng)氣溫驟然下降時(shí)會(huì)因?yàn)榈蜏厥湛s，抵抗開裂的能力也會(huì)減小。本次采用劈裂試驗(yàn)對(duì)瀝青混合料的低溫性能進(jìn)行研究。試驗(yàn)時(shí)瀝青混合料的低溫性能性能是宜為-10±0.5℃，按照規(guī)程制作圓柱體試件。試驗(yàn)時(shí)選取不同玄武巖纖維的用量為0%、0.2%、0.3%、0.4%及0.5%，制備相應(yīng)的瀝青混合料后，其劈裂強(qiáng)度結(jié)果對(duì)應(yīng)的為4.89（MPa）、5.23（MPa）、5.79（MPa）、5.92（MPa）、5.57（MPa）。從試驗(yàn)結(jié)果可知，當(dāng)摻入纖維以后，大大的提高了 SMA-13 混合料的垂直變形能力。這是因?yàn)槔w維的加入在混合料內(nèi)部建議了一個(gè)三維的纖維網(wǎng)，使得材料的彈性得到了增強(qiáng)，同時(shí)瀝青用量的增加使得集料間的粘結(jié)力也得到了增強(qiáng)，就改善效果而言，纖維的摻入使得
混合料的彎拉強(qiáng)度、破壞應(yīng)變和彎曲勁度模量都分別得到了提高。
4結(jié)論
本文主要對(duì)玄武巖纖維 SMA-13 進(jìn)行了研究，通過對(duì)玄武巖纖維各項(xiàng)性能的了解、纖維瀝青膠漿的試驗(yàn)和玄武巖纖維 SMA-13 的路用性能試驗(yàn)進(jìn)行研究。結(jié)果表明玄武巖纖維對(duì)瀝青具有極好的粘附和
加筋作用，可以有效的改善瀝青的抗變形能力，增強(qiáng)瀝青膠漿的力學(xué)性能；隨著玄武巖纖維的加入高溫穩(wěn)定性和低溫抗裂性來說都有提高。
參考文獻(xiàn)：
[1]尚正強(qiáng). 玄武巖纖維 SMA 與 OGFC 瀝青路面的完美選擇[J]. 中國(guó)公路，2004，3（04）： 56～57.
[2] 陳斌，陳興芬. 玄武巖纖維在瀝青路面的研究應(yīng)用[J]. 交通建設(shè)與管理，2009，5（01）： 32～33.
第6篇：玄武巖纖維范文
【關(guān)鍵詞】玄武巖纖維 預(yù)壓 混凝土 加固 試驗(yàn)研究
引 言
混凝土結(jié)構(gòu)是土木工程中應(yīng)用最為廣泛的一種結(jié)構(gòu)形式。然而，隨著時(shí)間的增長(zhǎng)，由于自然作用和一些偶然作用的影響，結(jié)構(gòu)混凝土?xí)r常受到損壞。對(duì)于受損害的混凝土構(gòu)件工程中經(jīng)常會(huì)用FRP對(duì)其進(jìn)行加固，并且前人研究中關(guān)于CFRP加固混凝土的研究較為充分。近幾年來，以天然玄武巖礦石為原料，高溫熔融拉制而成的連續(xù)玄武巖纖維逐漸走入結(jié)構(gòu)加固領(lǐng)域，這不光由于其強(qiáng)度高、無污染、性能穩(wěn)定，同時(shí)同碳纖維相比，其還具有價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn)。
前人研究中，F(xiàn)RP約束混凝土的研究所用試件多數(shù)在試驗(yàn)室進(jìn)行，并且試件采用FRP約束的不受力的混凝土試件進(jìn)行，卻忽視了工程加固的現(xiàn)場(chǎng)加固且?guī)лd加固的事實(shí)。因此本課題組研究了帶載狀態(tài)下即預(yù)壓狀態(tài)下CBF約束混凝土性能的試驗(yàn)研究。
1.試驗(yàn)概況
1.1試驗(yàn)材料
本試驗(yàn)采用海寧安捷復(fù)合材料有限責(zé)任公司生產(chǎn)的BJ30HJ系列玄武巖纖維布，材料性能見表1。其他試驗(yàn)材料水泥采用唐山燈塔牌P.O32.5R普通硅酸鹽水泥，骨料為中砂、碎石最大粒徑為30mm。試驗(yàn)所用混凝土有C25和C30兩個(gè)強(qiáng)度等級(jí)。試件尺寸為150×150×300mm。試件的制作和養(yǎng)護(hù)依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。
1.2預(yù)壓試件制作
預(yù)壓試件采用后張法技術(shù)制作。定義各試件的預(yù)加荷載與同尺寸未加固試件的破壞荷載的比值為試件的預(yù)加軸壓比。本次試驗(yàn)共采用了3個(gè)軸壓比即0.3、0.4、0.5，預(yù)壓后試件的處理與纖維布的粘貼參考《碳纖維片材加固混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（2003）中的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行。 粘貼玄武巖纖維片材之前先對(duì)試件做倒角處理，倒角圓弧半徑20mm。纖維片材的粘貼采用全裹覆的方式，同時(shí)試件上、下端 柱長(zhǎng)處再粘貼一層。試件數(shù)量、編號(hào)及加固措施等見表2。
2.試驗(yàn)結(jié)果及分析
2.1試件破壞現(xiàn)象
試驗(yàn)表明，試件的破壞是以FRP片材的斷裂而最終破壞的，而且大部分試件纖維斷裂出現(xiàn)在截面轉(zhuǎn)角附近，即截面上倒角圓弧與直邊的切點(diǎn)處為纖維的斷裂部位，這表明此處應(yīng)力集中比較嚴(yán)重。剝開破壞試件外貼的纖維片材，發(fā)現(xiàn)纖維布內(nèi)表面粘有2～5mm的砂漿，這表明纖維布與混凝土之間的粘結(jié)強(qiáng)度足夠；內(nèi)部核心區(qū)混凝土基本已壓酥，但形狀基本完整；試件四個(gè)側(cè)面中部混凝土明顯鼓出，鼓出混凝土完全壓碎并與核心區(qū)混凝土完全分離。試件破壞形態(tài)見圖1。
2.2試驗(yàn)結(jié)果
為測(cè)得應(yīng)力―應(yīng)變?nèi)€的下降段，試驗(yàn)采用一個(gè)主千斤頂加載，兩個(gè)副千斤頂作為剛性元件的方式進(jìn)行。試驗(yàn)采用電腦與靜態(tài)電阻應(yīng)變儀聯(lián)機(jī)系統(tǒng)采集和記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)。過程中用9條數(shù)據(jù)采集通道分別記錄了試件的豎向、角部應(yīng)變，豎向位移，主、副千斤頂?shù)淖x數(shù)。根據(jù)所記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算出不同時(shí)刻試件的平均應(yīng)力、應(yīng)變并疊加預(yù)加應(yīng)力、應(yīng)變，最終求得試件的峰值應(yīng)力、峰值應(yīng)變數(shù)據(jù)如下表所示。
根據(jù)表3的數(shù)據(jù)可以看出，BFRP約束后棱柱體試件的峰值應(yīng)力有了明顯提高，無論軸壓比的大小，峰值應(yīng)力的提高程度均在15%以上，因此增強(qiáng)效果較為明顯。相對(duì)而言峰值應(yīng)變的提高程度比峰值應(yīng)力要高很多，大約在40%左右。
試驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理采用excel軟件進(jìn)行，根據(jù)所采集的試驗(yàn)數(shù)據(jù)分別計(jì)算出了加載過程中，試件全截面的平均應(yīng)力、應(yīng)變，并且繪出了BFRP約束預(yù)壓混凝土的應(yīng)力―應(yīng)變曲線，與此同時(shí)還得到了非加固試件的曲線。各強(qiáng)度等級(jí)的試件與素混凝土試件的應(yīng)力―應(yīng)變曲線比較見圖2～3。
從應(yīng)力―應(yīng)變曲線的結(jié)果可看出，隨著預(yù)加軸壓比的增大曲線有右移的趨勢(shì)，說明實(shí)際工程中結(jié)構(gòu)構(gòu)件的未卸荷加載對(duì)加固后的效果有著一定的影響，即由于結(jié)構(gòu)構(gòu)件的預(yù)受力使得加固后構(gòu)件二次受力初期變形增長(zhǎng)快于未預(yù)壓素混凝土試件。
從應(yīng)力―應(yīng)變曲線的峰值來看，不同軸壓比試件曲線的峰值應(yīng)力相差不大，說明雖然預(yù)加荷載不同，但是試件總的應(yīng)力峰值基本相同，或者說試件的強(qiáng)度基本相同。
同普通素混凝土試件的應(yīng)力―應(yīng)變曲線相比，試件的峰值應(yīng)力有了明顯的增長(zhǎng)，同時(shí)應(yīng)力―應(yīng)變曲線的下降段變得更為平緩，即曲線的“峰值區(qū)”變寬，下降段變長(zhǎng)，曲線包圍的面積變大，說明BFRP加固后試件的變形能力增強(qiáng)了。
結(jié) 語(yǔ)
研究預(yù)壓試件BFRP加固后的性能，目的是為現(xiàn)場(chǎng)混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的BFRP加固提供參考。通過本文的試驗(yàn)研究不難發(fā)現(xiàn)：
（1）BFRP的外裹覆對(duì)混凝土試件有了明顯的增強(qiáng)。
（2）試件的預(yù)加軸壓比對(duì)于試件加固后的性能影響：強(qiáng)度影響不大，變形明顯增加。
受試驗(yàn)設(shè)備、經(jīng)濟(jì)條件所限，本文所作研究?jī)H為初步研究，研究范圍較窄，對(duì)于試件的尺寸效應(yīng)、不同加固量、更高的混凝土強(qiáng)度等級(jí)、更高軸壓比等諸多因素的影響，本次試驗(yàn)均未涉及，因此本文的研究可能帶有一定局限性，今后還需要開展大量的試驗(yàn)研究工作來豐富研究成果。
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第7篇：玄武巖纖維范文
關(guān)鍵詞：進(jìn)城務(wù)工人口；就業(yè)部門；預(yù)期風(fēng)險(xiǎn)
中圖分類號(hào)：F241文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：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、問題的提出
亞當(dāng)?斯密在其《國(guó)富論》中認(rèn)為，工人要求補(bǔ)償以接受工作中可能遇到的致命或非致命的工傷風(fēng)險(xiǎn)。補(bǔ)償性的工資溢價(jià)提供了一種激勵(lì)機(jī)制來降低工作中的風(fēng)險(xiǎn)。近十年來關(guān)于遷移就業(yè)風(fēng)險(xiǎn)的研究主要圍繞就業(yè)風(fēng)險(xiǎn)的影響因素展開，其中包括就業(yè)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)體系的構(gòu)建和測(cè)量。拉吉?阿薩德（Assaad）、伊山?突那利（Tunali）運(yùn)用靜態(tài)勞動(dòng)力供給模型，從理論層面探討了就業(yè)與失業(yè)存續(xù)期間人員配給、營(yíng)業(yè)額以及隨機(jī)性等方面的影響，其假定風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避的勞動(dòng)人口所要求的預(yù)期效用至少和在非約束部門中所提供的保留效用一樣高，由此可推導(dǎo)出一個(gè)結(jié)構(gòu)表達(dá)式，以此來量化就業(yè)風(fēng)險(xiǎn)補(bǔ)償中預(yù)期和未預(yù)期的部分[1]。哈米什?洛（Low）、科斯塔斯?邁格赫（Meghir）、路易吉?皮斯特佛里（Pistaferri）通過構(gòu)建結(jié)構(gòu)性的消費(fèi)生命周期模型，以及經(jīng)濟(jì)體中伴隨著搜尋摩擦的勞動(dòng)力供給和就業(yè)流動(dòng)來區(qū)分不同的就業(yè)風(fēng)險(xiǎn)源。各種不同的風(fēng)險(xiǎn)會(huì)對(duì)生產(chǎn)力產(chǎn)生沖擊，毀掉工作[2]。丹?布萊克（Black）、托馬斯?克尼斯納（Kniesner）運(yùn)用樂觀工資模型（Hedonic Wage Model）對(duì)就業(yè)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了測(cè)量[3]。理論上，關(guān)于人口就業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)研究大致包括三個(gè)層面：一是以費(fèi)景漢-拉尼斯等為代表的部門結(jié)構(gòu)分析法，它以農(nóng)業(yè)和工業(yè)部門存在的工資差異作為研究的切入點(diǎn)，認(rèn)為當(dāng)勞動(dòng)人口從農(nóng)村或其他地區(qū)轉(zhuǎn)移到城市時(shí)，由于供職部門的變化，其面臨著工資降低的風(fēng)險(xiǎn)。二是以哈里斯-托達(dá)羅為代表的新古典主義分析法。托達(dá)羅關(guān)于農(nóng)村勞動(dòng)人口遷移與城市失業(yè)的模型中提出，農(nóng)村勞動(dòng)人口遷移決策的影響因素有兩個(gè)：農(nóng)村與城市的實(shí)際收入差以及在城市獲得工作的概率。在托達(dá)羅遷移決策模型中，其提到了就業(yè)風(fēng)險(xiǎn)因素，認(rèn)為預(yù)期的就業(yè)風(fēng)險(xiǎn)表現(xiàn)為特定時(shí)段內(nèi)獲得城市工作的概率，而且農(nóng)村勞動(dòng)人口只能在已獲取城市傳統(tǒng)部門工作的基礎(chǔ)上才能獲得城市現(xiàn)代就業(yè)部門的工作[4]。三是探討了發(fā)展中國(guó)家勞動(dòng)人口就業(yè)的理性選擇是建立在規(guī)避家庭投資風(fēng)險(xiǎn)基礎(chǔ)上的，其代表人物俄德?斯塔克（Stark）修正了托達(dá)羅模型的不足，將個(gè)體進(jìn)城務(wù)工行為天然地假定為理，引入就業(yè)風(fēng)險(xiǎn)及風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避因素來考察農(nóng)村勞動(dòng)人口的城市就業(yè)狀況[5]。
有關(guān)遷移就業(yè)風(fēng)險(xiǎn)的研究始終以效用為分析起點(diǎn)，因?yàn)楂@得效用規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)是遷移行動(dòng)的前提。人們對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的態(tài)度對(duì)于轉(zhuǎn)移就業(yè)有重要作用，托馬斯?多曼（Dohmen）等認(rèn)為轉(zhuǎn)移就業(yè)面臨的一般性風(fēng)險(xiǎn)意味著行為中包含著風(fēng)險(xiǎn)，如控股股票、自主創(chuàng)業(yè)或是選擇受雇他人。因而風(fēng)險(xiǎn)問題可以定義為在行為上對(duì)于行為人面臨風(fēng)險(xiǎn)時(shí)的潛在態(tài)度的有效測(cè)度[6]。進(jìn)城務(wù)工人口就業(yè)選擇的效用分析必然包含對(duì)于就業(yè)風(fēng)險(xiǎn)的判斷和認(rèn)知?；\統(tǒng)地將風(fēng)險(xiǎn)劃分為預(yù)期找不到合適工作以及收入下降的風(fēng)險(xiǎn)，再將風(fēng)險(xiǎn)統(tǒng)一作為解釋或控制變量的研究，缺乏針對(duì)不同個(gè)體風(fēng)險(xiǎn)特征的細(xì)致刻畫。具有不同風(fēng)險(xiǎn)類型的人會(huì)有不同的遷移決策行為。在很多關(guān)于勞動(dòng)人口遷移或流動(dòng)的文獻(xiàn)研究中，就業(yè)風(fēng)險(xiǎn)并非是主要考察因素，關(guān)于就業(yè)風(fēng)險(xiǎn)的研究多結(jié)合專業(yè)化、地域及人口特征等展開[7]。另外，國(guó)內(nèi)學(xué)界關(guān)于農(nóng)村勞動(dòng)人口就業(yè)風(fēng)險(xiǎn)的研究較多地關(guān)注了不同部門的工資差異、城市對(duì)務(wù)工人口的就業(yè)排斥等，而缺少對(duì)農(nóng)村勞動(dòng)人口風(fēng)險(xiǎn)類型的剖析。務(wù)工人口外出就業(yè)是為了滿足自身的需求。因滿足需求所形成的動(dòng)機(jī)，進(jìn)而引發(fā)的決策行為可能會(huì)形成帶有規(guī)律性的行為模式。人首先要滿足生存的需要，其次是發(fā)展的需要，不同的需要會(huì)引發(fā)不同的動(dòng)機(jī)，務(wù)工人口外出就業(yè)的動(dòng)機(jī)都有哪些呢？由于需求的復(fù)雜多樣，農(nóng)村推力和城市拉力，以及受親朋老鄉(xiāng)等影響都會(huì)使農(nóng)村勞動(dòng)力產(chǎn)生外出務(wù)工動(dòng)機(jī)。但人的行為還是由首要?jiǎng)訖C(jī)驅(qū)動(dòng)的，次要?jiǎng)訖C(jī)對(duì)人的行為起輔助作用。現(xiàn)有文獻(xiàn)很少專門研究務(wù)工人口的就業(yè)動(dòng)機(jī)，一般將其動(dòng)機(jī)假定為同質(zhì)化[8]。根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)對(duì)于就業(yè)動(dòng)機(jī)的描述，結(jié)合調(diào)研問卷的結(jié)果，本研究將務(wù)工人口因需求引發(fā)的首要?jiǎng)訖C(jī)概括如下：生存動(dòng)機(jī)，即為了生活水平改善、教育子女、贍養(yǎng)老人等需求引發(fā)的動(dòng)機(jī)；發(fā)展動(dòng)機(jī)，即為了今后能得到更大的發(fā)展，學(xué)到一定的技能，尋求更高的職業(yè)平臺(tái)等需求引發(fā)的動(dòng)機(jī)；享受動(dòng)機(jī)，即不愿居住在農(nóng)村，為了留在城市生活，喜歡待在城市等需求引發(fā)的動(dòng)機(jī)。
本文在前述理論基礎(chǔ)上，將預(yù)期就業(yè)風(fēng)險(xiǎn)和就業(yè)動(dòng)機(jī)因素引入務(wù)工人口就業(yè)部門選擇行為中，探討其就業(yè)部門選擇的影響因素。
二、進(jìn)城務(wù)工人口就業(yè)選擇數(shù)理模型
本文中的預(yù)期就業(yè)風(fēng)險(xiǎn)來源于兩種情況：一是勞動(dòng)力市場(chǎng)分割。勞動(dòng)力市場(chǎng)分割存在的現(xiàn)實(shí)使一部分務(wù)工人口被選擇到非正規(guī)部門。由于現(xiàn)存的體制，正規(guī)部門中提供的與就業(yè)安排相關(guān)的系列福利會(huì)降低勞動(dòng)人口就業(yè)過程中的風(fēng)險(xiǎn)，如醫(yī)療、養(yǎng)老、失業(yè)保險(xiǎn)，等等，而由于很多非正規(guī)部門并不在政府有效監(jiān)管范圍內(nèi)，其提供的就業(yè)福利非常少甚至沒有。相對(duì)而言，進(jìn)入非正規(guī)部門就業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)要大于正規(guī)部門。二是異質(zhì)性的人力資本。具有相關(guān)職業(yè)技能，或者具備管理經(jīng)驗(yàn)和素質(zhì)的務(wù)工人口獲得正規(guī)就業(yè)的可能性會(huì)更大。從這一層面上講，具備符合工作要求的經(jīng)驗(yàn)與技能的較高人力資本水平的務(wù)工人口，其就業(yè)風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較小。由此，預(yù)期就業(yè)風(fēng)險(xiǎn)既是內(nèi)生的，
又是外生的，
因?yàn)轭A(yù)期就業(yè)風(fēng)險(xiǎn)在很大程度上是由勞動(dòng)力的個(gè)體的人力資本差異性所決定的，同時(shí)，預(yù)期就業(yè)風(fēng)險(xiǎn)往往又在很大程度上由勞動(dòng)力市場(chǎng)等相關(guān)體制性因素誘發(fā)而成。
個(gè)體對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的態(tài)度由效用函數(shù)決定，個(gè)體會(huì)通過期望效用最大化來進(jìn)行行為決策。而效用是個(gè)體對(duì)某種事物或做出某種行為的評(píng)價(jià)，當(dāng)個(gè)體做出某項(xiàng)決策時(shí)，他會(huì)得到一個(gè)效用值，即在限定環(huán)境條件下，行為者從諸多選擇中獲得的偏好程度[9]。密爾頓?弗里德曼（Friedman）與約翰?薩維奇（Savage）認(rèn)為個(gè)體效用函數(shù)在凹、凸、凹間反復(fù)，這可以解釋為何個(gè)體在某些狀況下將自身置于風(fēng)險(xiǎn)的同時(shí)，又為規(guī)避其他風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行支付[10]。個(gè)體的就業(yè)決策可以用弗里德曼期望效用理論來解釋，按照其解釋，務(wù)工者正好位于效用函數(shù)的凸部。伊麗亞敬?卡茨（Katz）與俄德?斯塔克在弗里德曼等研究的基礎(chǔ)上，構(gòu)造了發(fā)展中國(guó)家不同風(fēng)險(xiǎn)類型的農(nóng)村勞動(dòng)人口進(jìn)城務(wù)工的決策模型[11]。本文借鑒此模型，同時(shí)將其模型中關(guān)于進(jìn)城務(wù)工預(yù)期所獲得的社會(huì)地位效應(yīng)忽略。之所以要將社會(huì)地位效應(yīng)忽略，是因?yàn)橛捎诜指钚詣趧?dòng)力市場(chǎng)的存在。在中國(guó)，務(wù)工人口進(jìn)城務(wù)工更多是短期、單向度的，其行為具有可逆性，很多人并非要在城市尋求長(zhǎng)期發(fā)展。此外，社會(huì)人才上升通道等的設(shè)置，使得關(guān)于預(yù)期社會(huì)地位獲得的討論顯得過于復(fù)雜，超出本文研究的范圍。由此，在上述研究基礎(chǔ)上，本文對(duì)就業(yè)部門選擇行為進(jìn)行數(shù)理分析。
根據(jù)以上理論分析，本文在構(gòu)建數(shù)理模型之前，做出如下假定。
假定一：就業(yè)風(fēng)險(xiǎn)影響進(jìn)城務(wù)工人口的就業(yè)選擇行為。
假定二：具有風(fēng)險(xiǎn)厭惡型的務(wù)工人口，傾向于選擇正規(guī)部門就業(yè)。
假定三：發(fā)展動(dòng)機(jī)影響進(jìn)城務(wù)工人口就業(yè)部門的選擇。
1.雙重約束條件下的就業(yè)選擇效用模型
經(jīng)典的選擇理論通常假定人們?cè)诩榷ǖ募s束條件下尋求效用最大化。很多時(shí)候個(gè)體面臨的約束條件并非是單一的，如果僅僅考察單一約束條件下個(gè)體的效用，對(duì)個(gè)體行為的解釋會(huì)產(chǎn)生偏差。因而有必要考察多重約束條件下個(gè)體的選擇行為。加里?貝克爾（Becker）檢驗(yàn)了時(shí)間和預(yù)算雙重約束下，時(shí)間和金錢在解釋人們?nèi)绾畏峙鋾r(shí)間方面的關(guān)系[12]?？死锵＜{穆爾蒂（Krishnamurthy）同樣運(yùn)用多重約束條件下的效用最大化模型分析了人們的周末出行需求[13]。
同樣，我們可以將進(jìn)城務(wù)工人口的就業(yè)選擇行為類比為投資行為，就業(yè)選擇過程類似于投資決策過程，相應(yīng)的，可以構(gòu)建務(wù)工人口的就業(yè)選擇數(shù)理模型。佐騰哉?里村茂夫（Takuya Satomura）構(gòu)建了多重約束條件下的效用最大化模型，用來解釋個(gè)體多重約束下的投資或消費(fèi)行為[14]。本文根據(jù)效用理論，借鑒上述模型，構(gòu)建進(jìn)城務(wù)工人口就業(yè)選擇的數(shù)理模型。
設(shè)務(wù)工人口就業(yè)選擇的效用函數(shù)為
maxU（Git1-θ1-θ，Dit）（1）
i為第i個(gè)個(gè)體，Gi為務(wù)工人口選擇工作給其帶來的滿足感，Di為就業(yè)動(dòng)機(jī)。其中，θ為曲率參數(shù)，用來度量風(fēng)險(xiǎn)，0
s.t.∑Nn=1（wnGn）=M；∑Nn=1（lnGn）=Q（2）
M表示城市勞動(dòng)力市場(chǎng)中某行業(yè)可以獲得的貨幣收入上限，其中wn表示行業(yè)工資均值；Q表示城市勞動(dòng)力市場(chǎng)中某行業(yè)能夠供給的崗位上限，其中l(wèi)n表示行業(yè)所需的勞動(dòng)力數(shù)量，n=1，2，…，N，為行業(yè)中勞動(dòng)力從業(yè)人數(shù)。
根據(jù)（1）式，邊際效用可表示為：
Un（G，D）U（G，D）Gn≥0（3）
引入拉格朗日乘子λ和μ，構(gòu)建輔助方程來獲得庫(kù)恩-塔克條件，需求方程表示為：
L=U（x）+ λ[M-∑Nn=1（wnGn）]+μ[Q-∑Nn=1（lnGn）]（4）
獲得的庫(kù)恩-塔克條件為：
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為互補(bǔ)條件，表示需求非零時(shí)，也即進(jìn)城務(wù)工人口的就業(yè)需求存在時(shí)，約束條件是有約束力的。
將上述公式進(jìn)一步整理，可得：
LGn=Un（G，D）-λwn-μ， ln=0， Gn>0
LGn=Un（G，D）-λwn-μ， ln
從（6）式可知，積極的需求與從庫(kù)恩-塔克一階條件獲得的平等約束有關(guān)，在非平等的約束條件下出現(xiàn)零需求。平等的約束條件導(dǎo)致模型中密度貢獻(xiàn)的可能性更大，而不平等的約束條件導(dǎo)致模型中質(zhì)量貢獻(xiàn)的可能性更大。
2.引入風(fēng)險(xiǎn)分類后的模型
根據(jù)效用模型，進(jìn)城務(wù)工人口就業(yè)需求與約束條件密切相關(guān)，在既定的約束條件下，不同就業(yè)選擇可能會(huì)帶來效用增量，或者產(chǎn)生效用損失。上面的模型中風(fēng)險(xiǎn)因素θ是風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避程度的度量參數(shù)，接下來有必要對(duì)于務(wù)工人口的風(fēng)險(xiǎn)類型進(jìn)行細(xì)分。由預(yù)期效用模型可知，務(wù)工人口根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)或主觀的判斷，認(rèn)為狀態(tài)Sk發(fā)生的概率為P（Sk），Yi在狀態(tài)Sk的屬性值為X（Yi，Sk），假設(shè)X（Yi，Sk）相互獨(dú)立，Sk也相互獨(dú)立。我們將進(jìn)城務(wù)工人口就業(yè)狀態(tài)分為三種情形來考察：正規(guī)部門正規(guī)就業(yè)、正規(guī)部門非正規(guī)就業(yè)、非正規(guī)部門非正規(guī)就業(yè)。假設(shè)務(wù)工人口發(fā)生這三種類型就業(yè)的概率為P（Sk），P（S1）=ni1N，P（S2）=ni2N，P（S3）=njN，ni1，ni2，nj
分別代表進(jìn)城務(wù)工人口進(jìn)入正規(guī)部門從事正規(guī)就業(yè)、進(jìn)入正規(guī)部門從事非正規(guī)就業(yè)、進(jìn)入非正規(guī)部門從事非正規(guī)就業(yè)的人數(shù)。在不同部門不同就業(yè)狀態(tài)下，務(wù)工人口會(huì)獲得一個(gè)特定的屬性值，即X（Yi，Sk），Yi代表務(wù)工人口的收入水平。因而其屬性值是收入水平與就業(yè)概率的函數(shù)，務(wù)工人口的期望效用可以表示為其期望的工資收入，本文將務(wù)工人口的職業(yè)類型分為七類，分職業(yè)探尋務(wù)工人口期望工資水平與實(shí)際工資水平間的差值，以此表示務(wù)工人口的預(yù)期就業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。具體公式可表示為：
Ins=P（Sk）pro+[1-P（Sk）]pro（7）
Ins表示務(wù)工人口的預(yù)期就業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，pro表示某一職業(yè)類型務(wù)工人口的工資收入均值。
P（Sk）=n′N（8）
其中，n′代表務(wù)工人口在不同職業(yè)類型中所發(fā)生的就業(yè)狀態(tài)，即不同職業(yè)類型下的正規(guī)部門正規(guī)就業(yè)、正規(guī)部門非正規(guī)就業(yè)、非正規(guī)部門非正規(guī)就業(yè)。
由于不同務(wù)工人口的風(fēng)險(xiǎn)類型是不同的，有必要將務(wù)工人口的風(fēng)險(xiǎn)類型進(jìn)行細(xì)分。假定進(jìn)城務(wù)工人口的財(cái)富值為W，其行為選擇能接受的最大損失為L(zhǎng)，且隨著務(wù)工收入的不斷增加，務(wù)工人口能夠接受的最大損失也會(huì)增加，即LW>0，務(wù)工人口就業(yè)風(fēng)險(xiǎn)的承受能力為：
Es=LW（9）
對(duì)（9）式求導(dǎo)，可得：
dEsdW=WdLdW-LW2=1WdLdW-Es=EsW-（EL-1）（10）
其中，EL=WLdLdW為損失對(duì)收入的彈性。
從（10）式中可以發(fā)現(xiàn)，隨著務(wù)工人口收入的增加，其風(fēng)險(xiǎn)承受能力的變化取決于可接受的最大損失彈性EL：當(dāng)El>1時(shí)，dEsdW>0，務(wù)工人口對(duì)于預(yù)期就業(yè)風(fēng)險(xiǎn)的承受能力隨W的增加而增加；當(dāng)El
dEsEs-adWsW=0（11）
其中，a=El-1。
對(duì)（11）式兩邊積分，得：
∫1EsdEs-∫1WdW=c，c為積分常數(shù)。
Es=Waec（12）
將a=EL-1代入（12）式，得：
Es=ecW（EL-1）（13）
（13）式即含風(fēng)險(xiǎn)偏好因素的風(fēng)險(xiǎn)承受能力的公式。無論c取何值，Es都大于0，與現(xiàn)實(shí)相符合。
三、進(jìn)城務(wù)工人口就業(yè)部門選擇影響因素實(shí)證分析
理論僅能解釋務(wù)工人口的復(fù)雜行為的一部分，持有為實(shí)現(xiàn)自身積累、為將來有更好發(fā)展這類動(dòng)機(jī)的務(wù)工人口，本應(yīng)選擇一些更有利于其需求實(shí)現(xiàn)的職業(yè)或崗位，可卻做了相反的選擇。因此，有必要弄清務(wù)工人口決策行為背后的具體影響因子，厘清其決策行為的作用機(jī)理，尋求務(wù)工人口就業(yè)部門選擇的具體影響因素。王春超以珠三角地區(qū)農(nóng)民工的調(diào)研數(shù)據(jù)，分析了農(nóng)民工就業(yè)行為的影響因素，其側(cè)重點(diǎn)在于分析農(nóng)民工個(gè)體特征、家庭人口特征、企業(yè)及社會(huì)環(huán)境特征中的具體變量對(duì)其就業(yè)行為的影響[15]。紀(jì)韶基于京津冀都市圈的調(diào)研數(shù)據(jù)，構(gòu)建了農(nóng)民工就業(yè)影響因素的微觀分析模型，運(yùn)用嵌套Logistic回歸模型實(shí)證分析了農(nóng)民工遷出概率與遷入地選擇的影響因素[16]。還有學(xué)者探尋制度對(duì)就業(yè)區(qū)域選擇的影響[17]，個(gè)體特征以及農(nóng)戶家庭特征對(duì)就業(yè)決策的影響[18～19]。
通過上述公式推導(dǎo)，風(fēng)險(xiǎn)因素是務(wù)工人口選擇不同就業(yè)部門的關(guān)鍵影響變量，但同時(shí)，就業(yè)動(dòng)機(jī)、個(gè)體特征以及人力資本水平的差異對(duì)個(gè)體的選擇行為也會(huì)產(chǎn)生影響。按照經(jīng)典文獻(xiàn)的解釋，預(yù)期的就業(yè)風(fēng)險(xiǎn)包括在城市就業(yè)容量所能容納的基礎(chǔ)上找到工作的風(fēng)險(xiǎn)，特別是找到合適工作的風(fēng)險(xiǎn)，以及在城市就業(yè)獲得的收入少于在農(nóng)村就業(yè)獲得收入的風(fēng)險(xiǎn)。但經(jīng)典文獻(xiàn)關(guān)于就業(yè)風(fēng)險(xiǎn)的確定是單向度的，只考慮了相關(guān)的可能產(chǎn)生風(fēng)險(xiǎn)的因素，卻忽視了風(fēng)險(xiǎn)具有結(jié)構(gòu)性特征，也即不同類型的人具有不同的風(fēng)險(xiǎn)偏好。因而，更為準(zhǔn)確的度量方法是將風(fēng)險(xiǎn)依據(jù)個(gè)人特征進(jìn)行分類。
1.預(yù)期就業(yè)風(fēng)險(xiǎn)
根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)理論假定，進(jìn)城務(wù)工人口預(yù)期收入和實(shí)際收入之差是其外出務(wù)工面臨的主要風(fēng)險(xiǎn)。在這一理論假定下，測(cè)算務(wù)工人口在正規(guī)部門正規(guī)就業(yè)、正規(guī)部門非正規(guī)就業(yè)，以及非正規(guī)部門非正規(guī)就業(yè)的預(yù)期收入和實(shí)際收入的差值，并以此作為就業(yè)風(fēng)險(xiǎn)的替代變量。期望效用使用獲得該份工作的概率，即該行業(yè)就業(yè)人數(shù)占總?cè)藬?shù)的比例來計(jì)算，對(duì)應(yīng)的收入是實(shí)際收入，而1-p概率對(duì)應(yīng)的收入使用該行業(yè)的平均收入代替，表示該就業(yè)人員在不從事該職業(yè)時(shí)獲得同行業(yè)平均收入水平的大小。然后效用的期望就是使用p*實(shí)際收入+（1-p）*行業(yè)均值收入，之后的值代入效用函數(shù)得到。在收入水平的細(xì)化上，區(qū)別了本崗位實(shí)際收入和本行業(yè)平均收入，一個(gè)代表從事本行業(yè)本崗位的預(yù)期最高收入，一個(gè)代表從事本行業(yè)的均值收入。這個(gè)分析方法的假設(shè)就是，由于農(nóng)民工技術(shù)水平和擇業(yè)風(fēng)險(xiǎn)的限制，他們選擇工作時(shí)多考慮在本行業(yè)內(nèi)選擇不同的職務(wù)，以規(guī)避跨行業(yè)擇業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。具體公式如下：
r=piyi+（1-pi）-yi（14）
其中pi表示從事某一職業(yè)的第i個(gè)務(wù)工人口占某類部門某種就業(yè)方式全部人數(shù)的比例。其中pi表示為：
pi=nij∑jNφη（15）
j為職業(yè)類型。φ（1，2）表示正規(guī)部門和非正規(guī)部門， η（1，2）表示正規(guī)就業(yè)和非正規(guī)就業(yè)。yi表示第i個(gè)務(wù)工人口的實(shí)際工資收入，表示某類部門某種就業(yè)方式的工資收入均值。
2. 務(wù)工人口風(fēng)險(xiǎn)分類
關(guān)于風(fēng)險(xiǎn)的實(shí)證研究中，如何判斷人們的風(fēng)險(xiǎn)態(tài)度是件困難的事情。對(duì)于現(xiàn)實(shí)生活而言，研究者很難觀察到人們真實(shí)的風(fēng)險(xiǎn)偏好，因?yàn)椴荒軠?zhǔn)確地度量受試者真實(shí)的風(fēng)險(xiǎn)概率分布，同樣研究者也不能清楚地知道受試者的信仰。大衛(wèi)?耶格（Jaeger）運(yùn)用德國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)面板數(shù)據(jù)分析轉(zhuǎn)移就業(yè)傾向和風(fēng)險(xiǎn)態(tài)度間的關(guān)系，以受訪者自己對(duì)于風(fēng)險(xiǎn)的態(tài)度作為風(fēng)險(xiǎn)變量的替代指標(biāo)，設(shè)計(jì)的問題是：“你是如何看待自己的：一般而言，你是更愿意冒風(fēng)險(xiǎn)還是更傾向于規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)？”對(duì)于選項(xiàng)，采用了11點(diǎn)量表法對(duì)就業(yè)風(fēng)險(xiǎn)變量進(jìn)行描述，從“非常不愿意到非常愿意”10個(gè)維度。其研究得出的結(jié)論為 ：轉(zhuǎn)移就業(yè)的務(wù)工人口相較德國(guó)本地務(wù)工人口而言，更傾向風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避；就業(yè)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)增加1單位，個(gè)體在勞動(dòng)力市場(chǎng)的轉(zhuǎn)移就業(yè)概率增加0.62[20]。
籠統(tǒng)地將風(fēng)險(xiǎn)劃分為預(yù)期找不到合適工作以及收入下降的風(fēng)險(xiǎn)，再將風(fēng)險(xiǎn)統(tǒng)一作為解釋或控制變量，缺乏針對(duì)不同個(gè)體風(fēng)險(xiǎn)特征的細(xì)致刻畫。具有不同風(fēng)險(xiǎn)類型的人會(huì)有不同的遷移決策行為。 在對(duì)風(fēng)險(xiǎn)界定的基礎(chǔ)上，我們接下來對(duì)風(fēng)險(xiǎn)類型進(jìn)行分類。根據(jù)期望效用假定，決策后的各種可能情況下的不同收益對(duì)應(yīng)著不同的效用，這些效用的加權(quán)平均就是期望效用，而不同收益的加權(quán)平均值就是期望值。
r′=U（EX）-E[U（X）]（16）
r′代表風(fēng)險(xiǎn)類型，U（EX）為期望值效用，E[U（X）]為期望效用。若期望值效用大于期望效用，說明務(wù)工人口的效用曲線是凹的，即二階導(dǎo)數(shù)是小于0的，這說明得到一單位的效用比失去一單位的效用低，即他更在意失去，屬于風(fēng)險(xiǎn)厭惡型；若效用曲線的二階導(dǎo)數(shù)大于0，則認(rèn)為務(wù)工人口屬于風(fēng)險(xiǎn)偏好型；若效用曲線的二階導(dǎo)數(shù)等于0，則診斷務(wù)工人口屬于風(fēng)險(xiǎn)中性。
期望值效用表示為：
U（W）=U[piyi+（1-pi）y-]（17）
pi=wij∑jwφη （18）
pi為第i個(gè)務(wù)工人口在某部門某種就業(yè)方式下，從事某一職業(yè)所獲得的月工資收入與同一部門同一就業(yè)方式下該職業(yè)全部工資收入的比例。yi表示第i個(gè)務(wù)工人口獲得的工資收入，表示某部門某種就業(yè)方式下，某職業(yè)的工資收入均值。φ（1，2）表示正規(guī)部門和非正規(guī)部門， η（1，2）表示正規(guī)就業(yè)和非正規(guī)就業(yè)。
期望效用表示為：
EU=EU[p′iyi+（1-p′i）y-]（19）
p′i=nij∑jNφη（20）
p′i表示某部門某種就業(yè)方式下，進(jìn)城務(wù)工人口從事某一職業(yè)占該職業(yè)全部從業(yè)者的比例，yi為務(wù)工人口月工資收入，表示某部門某種就業(yè)方式下，某職業(yè)的工資收入均值。φ（1，2）表示正規(guī)部門和非正規(guī)部門， η（1，2）表示正規(guī)就業(yè)和非正規(guī)就業(yè)。
結(jié)合（17）～（19）式得：
r′=[piyi+（1-pi）]-[p′iyi+（1-p′i）]（21）
（21）式即為就業(yè)風(fēng)險(xiǎn)類型。
3.就業(yè)部門與就業(yè)方式
本文中將正規(guī)部門界定為：機(jī)關(guān)與事業(yè)單位、國(guó)有企業(yè)、外資與合資企業(yè)、雇傭人數(shù)在10人以上的私營(yíng)企業(yè)。非正規(guī)部門是指那些依靠自有資本經(jīng)營(yíng)運(yùn)轉(zhuǎn)，且不受公共財(cái)政政策和稅收政策管制的私營(yíng)企業(yè)和個(gè)體經(jīng)營(yíng)組織，具體而言包括：由個(gè)體或家庭通過自營(yíng)或合伙等方式組織的小型經(jīng)營(yíng)實(shí)體、雇傭人數(shù)在10以下的私營(yíng)企業(yè)組織、個(gè)體從業(yè)者以及家庭手工業(yè)者。另外，與國(guó)內(nèi)一些文獻(xiàn)中的界定不同，本文將那些戶籍為農(nóng)村，在城市從事小生意、小買賣，或者私營(yíng)業(yè)主的務(wù)工人口界定為自雇，由于保險(xiǎn)是自已購(gòu)買，因而也屬于非正規(guī)就業(yè)范疇。據(jù)此，本文中將非正規(guī)就業(yè)從業(yè)人員界定為以下幾類人員：自我雇傭，包括個(gè)體經(jīng)營(yíng)戶（有固定攤點(diǎn)和沒有固定攤點(diǎn)的小業(yè)主）；家政服務(wù)人員、臨時(shí)工，不足10人企業(yè)的受雇者，且沒有與務(wù)工單位簽訂勞動(dòng)合同，用人單位也沒有為員工上相關(guān)保險(xiǎn)。正規(guī)部門的正規(guī)就業(yè)界定為：雇傭人數(shù)在10人以上企業(yè)的受雇者，受正規(guī)財(cái)政金融和信貸體系控制約束的機(jī)關(guān)、事業(yè)單位、國(guó)有企業(yè)與其他社會(huì)組織中的受雇者，他們與單位簽訂勞動(dòng)合同，且能享受到相關(guān)保險(xiǎn)。若在上述正規(guī)部門，但沒有享受到相關(guān)保險(xiǎn)或沒有簽訂勞動(dòng)合同，則為正規(guī)部門的非正規(guī)就業(yè)。
4.計(jì)量模型
根據(jù)上述分析，本文構(gòu)建進(jìn)城務(wù)工人口就業(yè)選擇計(jì)量模型：
Li=Ln（pi1-pi）=β1+β2χi+β3γi+β4δi+β5μi+εi（22）
其中，pi表示選擇做出進(jìn)入正規(guī)部門就業(yè)決策的概率，1-pi表示沒有做出進(jìn)入正規(guī)部門就業(yè)決策的概率。pi1-pi=eβ1+β2xi，兩邊取對(duì)數(shù)，得到Li=Ln（pi1-pi）=β1+β2χi+μi
同時(shí)，考慮到樣本的風(fēng)險(xiǎn)類型，本次研究中依據(jù)研究需要
將全部樣本依據(jù)其對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的敏感程度進(jìn)行分類，具體分成風(fēng)險(xiǎn)偏好、風(fēng)險(xiǎn)厭惡、風(fēng)險(xiǎn)中性三類，并分別作為虛擬變量代入方程中。公式（22）中χ、γ、δ、μ分別表示風(fēng)險(xiǎn)、就業(yè)動(dòng)機(jī)、個(gè)體特征、家庭特征、制度及行業(yè)等因素對(duì)務(wù)工人口就業(yè)決策的影響。εi為隨機(jī)擾動(dòng)項(xiàng)。
四、數(shù)據(jù)描述與估計(jì)結(jié)果說明
本文數(shù)據(jù)來自沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院碩博士生于2013年8月在沈陽(yáng)展開的進(jìn)城務(wù)工人口就業(yè)的調(diào)研，調(diào)研地點(diǎn)涵蓋沈陽(yáng)9個(gè)市轄區(qū)、1個(gè)縣級(jí)市及3個(gè)縣。市轄區(qū)的調(diào)研按照轄區(qū)內(nèi)街道常住人口數(shù)和街道面積綜合水平排序，選取兩個(gè)街道進(jìn)行等距隨機(jī)抽樣。每個(gè)街道隨機(jī)抽取樣本25～30個(gè)（擬調(diào)研最多樣本為30），共抽取樣本500個(gè)；每一個(gè)縣里面，先對(duì)全縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)人均GDP進(jìn)行排序，按照人均GDP水平排序的等距隨機(jī)抽樣方法，抽選一個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，隨機(jī)抽取家庭戶調(diào)研，共抽取樣本200個(gè)。剔除無效問卷后，得到406名進(jìn)城務(wù)工人口的有效問卷。
1.樣本總體描述
我們將年齡在33歲及以下的務(wù)工者稱為新生代務(wù)工人口，設(shè)為0，將年齡在34歲及以上的勞動(dòng)人口界定為老一代務(wù)工人口，設(shè)為1。總體來看，全部調(diào)研對(duì)象中，男性勞動(dòng)人口占全部樣本的60.79%，沒有進(jìn)城務(wù)工的人占19.8%，已婚人員占全部調(diào)研總體的69.1%，初中文化程度者占54.5%，務(wù)工前有技術(shù)的占14.7%。具體樣本情況及調(diào)查樣本在不同部門之間的分布見表2和表3。
2.計(jì)量分析
根據(jù)上述風(fēng)險(xiǎn)來源以及就業(yè)風(fēng)險(xiǎn)和就業(yè)動(dòng)機(jī)的推導(dǎo)，本文有必要從這兩個(gè)層面考察進(jìn)城務(wù)工人口的就業(yè)選擇行為。本文設(shè)計(jì)了三個(gè)模型，分別考察就業(yè)風(fēng)險(xiǎn)和就業(yè)動(dòng)機(jī)、就業(yè)風(fēng)險(xiǎn)和文化程度、就業(yè)動(dòng)機(jī)和文化程度三種交互效應(yīng)對(duì)于進(jìn)城務(wù)工人口就業(yè)部門選擇行為的影響。結(jié)果見表4。
模型一考察就業(yè)風(fēng)險(xiǎn)和就業(yè)動(dòng)機(jī)對(duì)進(jìn)城務(wù)工人口就業(yè)部門選擇的影響。預(yù)期就業(yè)風(fēng)險(xiǎn)變量在5%水平上顯著，就業(yè)風(fēng)險(xiǎn)增加一個(gè)單位，務(wù)工人口選擇正規(guī)部門就業(yè)的對(duì)數(shù)發(fā)生比會(huì)增加0.0001。相較風(fēng)險(xiǎn)偏好型而言，風(fēng)險(xiǎn)厭惡和風(fēng)險(xiǎn)中性務(wù)工人口選擇正規(guī)部門就業(yè)的對(duì)數(shù)發(fā)生比分別增加0.79和1.32。務(wù)工人口享受型動(dòng)機(jī)增加一個(gè)單位，相對(duì)生存型動(dòng)機(jī)而言，其選擇正規(guī)部門就業(yè)的對(duì)數(shù)發(fā)生比增加0.95。我們想考察不同風(fēng)險(xiǎn)類型和就業(yè)動(dòng)機(jī)交互作用下，進(jìn)城務(wù)工人口的選擇行為，設(shè)定就業(yè)風(fēng)險(xiǎn)和就業(yè)動(dòng)機(jī)的交互項(xiàng)，相對(duì)于風(fēng)險(xiǎn)偏好且生存型務(wù)工人口，風(fēng)險(xiǎn)中性且享受型務(wù)工人口選擇正規(guī)部門就業(yè)的對(duì)數(shù)發(fā)生比會(huì)降低2.04。
模型二考察就業(yè)風(fēng)險(xiǎn)和文化程度交互作用對(duì)于進(jìn)城務(wù)工人口就業(yè)部門選擇的影響。就業(yè)風(fēng)險(xiǎn)變量在5%水平上顯著，相對(duì)于小學(xué)及以下文化程度者，具備初中文化程度的務(wù)工人口選擇正規(guī)部門就業(yè)的對(duì)數(shù)發(fā)生比會(huì)降低1.35。就業(yè)風(fēng)險(xiǎn)和文化程度的交互項(xiàng)沒有通過顯著性檢驗(yàn)，說明務(wù)工人口的人力資本缺乏回報(bào)。
模型三考察了不同文化程度和就業(yè)動(dòng)機(jī)交互作用下的務(wù)工人口就業(yè)選擇行為。就業(yè)風(fēng)險(xiǎn)變量在5%水平上顯著，相對(duì)于生存型動(dòng)機(jī)，發(fā)展型動(dòng)機(jī)務(wù)工人口選擇正規(guī)部門就業(yè)的對(duì)數(shù)發(fā)生比降低1.43。相對(duì)于風(fēng)險(xiǎn)偏好型務(wù)工人口，風(fēng)險(xiǎn)厭惡和風(fēng)險(xiǎn)中性務(wù)工人口選擇正規(guī)部門就業(yè)的對(duì)數(shù)發(fā)生比分別增加0.55和0.69。相對(duì)于生存型動(dòng)機(jī)且小學(xué)及以下文化程度者而言，發(fā)展型動(dòng)機(jī)且大專及以上文化程度務(wù)工人口選擇正規(guī)部門就業(yè)的對(duì)數(shù)發(fā)生比增加2.28。
圖1就業(yè)風(fēng)險(xiǎn)概率圖
估計(jì)結(jié)果驗(yàn)證了假設(shè)一，就業(yè)風(fēng)險(xiǎn)影響進(jìn)城務(wù)工人口的就業(yè)部門選擇行為。三個(gè)模型中風(fēng)險(xiǎn)變量的系數(shù)均為正，從一般意義而言，離開家鄉(xiāng)進(jìn)城務(wù)工本身意味著一定的風(fēng)險(xiǎn)，我們對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的概率進(jìn)行描述，可以發(fā)現(xiàn)會(huì)得到一條類似“N”的折線（見圖1）；除了模型二，模型一和模型三驗(yàn)證了假設(shè)二，風(fēng)險(xiǎn)厭惡型務(wù)工人口傾向于選擇正規(guī)部門就業(yè)；我們預(yù)期的就業(yè)動(dòng)機(jī)對(duì)于就業(yè)部門選擇的影響并不顯著。假設(shè)三不成立。
五、簡(jiǎn)要結(jié)論及政策含義
本文考察了進(jìn)城務(wù)工人口就業(yè)部門的選擇行為及其影響因素。計(jì)量分析結(jié)果表明：風(fēng)險(xiǎn)因素能部分解釋進(jìn)城務(wù)工人口的就業(yè)部門選擇行為，動(dòng)機(jī)因素和文化程度也是影響其選擇行為的關(guān)鍵因素。風(fēng)險(xiǎn)和動(dòng)機(jī)是個(gè)體決策行為的重要參考變量，風(fēng)險(xiǎn)厭惡型較風(fēng)險(xiǎn)偏好型務(wù)工人口而言，其選擇進(jìn)入正規(guī)部門的可能性會(huì)更大。
由于戶籍限制和職業(yè)類型等的掣肘，很多流動(dòng)人口和外出務(wù)工人口很難享受到城鎮(zhèn)化的紅利。相較城市戶籍人口而言，缺少就業(yè)福利關(guān)照的進(jìn)城務(wù)工人口，其就業(yè)風(fēng)險(xiǎn)要更高。因而降低務(wù)工人口的就業(yè)風(fēng)險(xiǎn)是穩(wěn)定其就業(yè)，提升其就業(yè)質(zhì)量的關(guān)鍵。據(jù)此，本文認(rèn)為，城市政府通過減少外來務(wù)工人口的就業(yè)條件限制、增加對(duì)外來務(wù)工人口的職業(yè)培訓(xùn)與指導(dǎo)、更多更準(zhǔn)確的就業(yè)信息等施政措施，可以有效地消除務(wù)工人口就業(yè)預(yù)期中的不確定性因素，進(jìn)而增強(qiáng)其進(jìn)城務(wù)工的正向預(yù)期。城市企業(yè)努力提高外來務(wù)工人口的工資與福利待遇，改善其工作環(huán)境，可以降低外出務(wù)工的就業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，政府相關(guān)部門應(yīng)逐步取消針對(duì)進(jìn)城務(wù)工人口的歧視性就業(yè)政策，引導(dǎo)企業(yè)改善非正規(guī)部門的就業(yè)環(huán)境，加強(qiáng)對(duì)非正規(guī)部門的就業(yè)管理與服務(wù)，可以降低進(jìn)城務(wù)工人口的就業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，最終實(shí)現(xiàn)務(wù)工人口在正規(guī)與非正規(guī)部門間的有序合理流動(dòng)。
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第8篇：玄武巖纖維范文
關(guān)鍵詞：古典建筑 木結(jié)構(gòu) 修復(fù)技術(shù)
中圖分類號(hào)：TU53 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-3973（2012）012-005-02
1木結(jié)構(gòu)建筑現(xiàn)狀與修復(fù)原則
中華五千年歷史源遠(yuǎn)流長(zhǎng)，是一部文化的發(fā)展史，更是中國(guó)建筑的發(fā)展史。作為古典建筑中重要組成部分的木結(jié)構(gòu)建筑，以其獨(dú)特的特點(diǎn)和良好的使用性，從古至今一直為我國(guó)及東南亞等國(guó)家喜愛，在人民的生活生產(chǎn)中發(fā)揮了不可替代的作用。但是在外部環(huán)境作用，眾多木建筑千百年來在地震、大風(fēng)、火災(zāi)、雷電和人為因素的作用下，發(fā)生變形破損甚至坍塌。故對(duì)木結(jié)構(gòu)建筑進(jìn)行修復(fù)加固意義重大，造福子孫后代。在維護(hù)建筑的使用性能的同時(shí)，能更好的恢復(fù)其文化底蘊(yùn)，“曾修益完”是木結(jié)構(gòu)修復(fù)的主要目的。
《古建筑木結(jié)構(gòu)維護(hù)與加固技術(shù)規(guī)范》GB50165-92中規(guī)定：古建筑的修復(fù)與加固，必須遵守不改變文物原狀的原則。同時(shí)在維修古建筑時(shí)，應(yīng)保存原來的建筑形式、原來的建筑結(jié)構(gòu)、原來的建筑材料以及原來的工藝技術(shù)等原則，即不改變?cè)ㄖL(fēng)貌下，維護(hù)加固木結(jié)構(gòu)建筑。相比較傳統(tǒng)修復(fù)技術(shù)而言，現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)修復(fù)技術(shù)有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)和更大的發(fā)展空間。
2現(xiàn)代修復(fù)技術(shù)在木建筑修復(fù)中的應(yīng)用
對(duì)于特大或稀有木種和木結(jié)構(gòu)文物古跡，在木結(jié)構(gòu)的修復(fù)過程中不可能大面積用新材替代，所以對(duì)木構(gòu)件破損部位進(jìn)行部分修復(fù)和加強(qiáng)木構(gòu)件節(jié)點(diǎn)是現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)修復(fù)的主要方面。同時(shí)隨著材料科學(xué)的發(fā)展，新型修復(fù)材料的引入，在保證木建筑原貌的前提下，提高了修復(fù)后木結(jié)構(gòu)構(gòu)件的力學(xué)性能和使用壽命，目前大量應(yīng)用于實(shí)際工程中木結(jié)構(gòu)修復(fù)的新型材料有：碳纖維增強(qiáng)材料、玻璃纖維增強(qiáng)材料、玄武巖纖維和化學(xué)加固等，以下對(duì)不同材料的性能和優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行分析。
2.1碳纖維增強(qiáng)材料（CFRP）在木結(jié)構(gòu)修復(fù)中的應(yīng)用
考慮到木結(jié)構(gòu)彈性模量低、形變大等本身材質(zhì)缺點(diǎn)，為使修復(fù)后木結(jié)構(gòu)滿足建筑使用荷載的要求，可通過木結(jié)構(gòu)與復(fù)合高強(qiáng)材料的復(fù)合來實(shí)現(xiàn)。CFRP為碳纖維增強(qiáng)材料，其力學(xué)性能如表1所示。
表1 結(jié)構(gòu)工程中碳纖維材料與鋼材力學(xué)性能對(duì)比
由表1可知，碳纖維材料具有很好的力學(xué)性能，其比強(qiáng)度約為HRB400鋼材的20倍到50倍，所以碳纖維材料大大的減輕了其自重對(duì)結(jié)構(gòu)的不利影響，當(dāng)與木結(jié)構(gòu)共同作用下，可以大大提高木結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能。并且基于碳纖維具有良好的耐腐蝕性能，在現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)修復(fù)中被大量采用。
碳纖維材料在實(shí)際工程中多以碳纖維布的形式應(yīng)用于木結(jié)構(gòu)修復(fù)加固中，其施工工藝流程如圖1：將需要修復(fù)加固的木結(jié)構(gòu)構(gòu)件表面清潔處理后，涂刷基底樹脂，然后將碳纖維布黏貼在木構(gòu)件表面并用輥?zhàn)訑D壓密實(shí)，趕出氣泡，經(jīng)處理后的木結(jié)構(gòu)構(gòu)件如下圖所示。同時(shí)在實(shí)際工程中考慮構(gòu)件修復(fù)加固后的耐久性問題，必須在經(jīng)修復(fù)加固后的纖維布外表面涂刷防護(hù)層。
以山西應(yīng)縣木塔為例，該木塔又稱佛宮寺釋迦塔，建于遼清寧二年（1056），塔高67.31米，由于年代久遠(yuǎn)，木塔構(gòu)件老舊失效，在地震、強(qiáng)光和風(fēng)振的作用下發(fā)生嚴(yán)重破壞，20世紀(jì)90年初開始對(duì)木塔進(jìn)行修復(fù)，對(duì)破損的木柱子及梁柱節(jié)點(diǎn)處采用碳纖維布處理修復(fù)加固技術(shù)，現(xiàn)已基本完成木塔的修復(fù)加固及維護(hù)工作，修復(fù)后的應(yīng)縣木塔如圖2所示。
2.2玻璃纖維增強(qiáng)材料（GFRP）加固修復(fù)木結(jié)構(gòu)
玻璃纖維增強(qiáng)材料（GFRP）的力學(xué)性能及施工方法類似于碳纖維增強(qiáng)材料（CFRP），由前面論述可知，CFRP力學(xué)性能好，強(qiáng)度高，并具有良好的耐腐蝕性能，但由于其約束矩形截面柱時(shí)，其強(qiáng)度往往不能充分發(fā)揮，造成不必要的浪費(fèi)，從經(jīng)濟(jì)角度考慮，在一定的實(shí)際工程中應(yīng)用玻璃纖維具有一定優(yōu)勢(shì)。將玻璃纖維布按照規(guī)定黏貼在木構(gòu)件表面修復(fù)受損的木構(gòu)件（其施工工藝流程與碳纖維布同），有效的提高木構(gòu)件修復(fù)后的力學(xué)性能和耐久性能，基于種種優(yōu)點(diǎn)，玻璃纖維增強(qiáng)材料廣泛的應(yīng)用于木結(jié)構(gòu)修復(fù)加固中。
2.3連續(xù)玄武巖纖（CBF）在木結(jié)構(gòu)修復(fù)中的應(yīng)用
連續(xù)玄武巖纖維（CBF）是一種新型無機(jī)纖維材料，不僅具有良好的力學(xué)性能、耐酸堿腐蝕性，而且具有幾何可塑性大，輕薄易剪切等特點(diǎn)。經(jīng)玄武巖纖維布（BFS）處理后的木結(jié)構(gòu)構(gòu)件不影響木結(jié)構(gòu)原來外觀，施工操作簡(jiǎn)便，對(duì)原結(jié)構(gòu)構(gòu)件破壞小，目前已廣泛用于木結(jié)構(gòu)構(gòu)件的修復(fù)加固中。
玄武巖纖維布的施工程序?yàn)椋涸陴べN纖維復(fù)合材料以前，對(duì)木構(gòu)件表面進(jìn)行表面處理，并且找平表面，使其不能有明顯的凹凸痕跡；然后黏貼纖維布，并順纖維受力方向擠出氣泡，同時(shí)為避免有害物質(zhì)的侵入造成木構(gòu)件的破壞延長(zhǎng)使用壽命，需在最后一層纖維布表面上涂抹樹脂。
木構(gòu)件黏貼BFS加固木構(gòu)件是利用其良好的力學(xué)性能，可以提高對(duì)木構(gòu)件側(cè)向的約束。玄武巖纖維布（BFS）加固木構(gòu)件的方式如圖3所示，分為連續(xù)黏貼和分段黏貼。加固按施加側(cè)壓力的不同，分為被動(dòng)加固法和主動(dòng)加固法兩種。被動(dòng)加固法是直接用環(huán)氧樹脂BFS布帶連續(xù)纏繞黏貼在木構(gòu)件上；主動(dòng)加固法是事先將預(yù)制好的BFS套在木構(gòu)件上，將BFS和柱子之間的空隙用高壓注入環(huán)氧樹脂漿，以大袋主動(dòng)施加柱子側(cè)壓力的效果。
2.4木結(jié)構(gòu)構(gòu)件化學(xué)加固
木材屬于天然材料，容易在分潮濕環(huán)境下發(fā)生腐敗，同時(shí)也因內(nèi)部蟲蛀形成中空部分。這種情況下，可根據(jù)實(shí)際情況，去除木構(gòu)件破壞部分后，選擇化學(xué)試劑（多采用不飽和聚樹脂）灌注加固。隨著現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，配合使用超聲波等精密儀器，可以檢測(cè)出不易用肉眼發(fā)覺的木材損傷部分，更全面準(zhǔn)確的對(duì)其進(jìn)行化學(xué)加固修復(fù)。經(jīng)化學(xué)修復(fù)加固后的木結(jié)構(gòu)構(gòu)件，外部狀態(tài)較原貌差別不大，并具有良好的耐腐蝕性能，大大提高木建筑的使用年限。相關(guān)文獻(xiàn)指出，徐州戲馬臺(tái)建筑群之一的風(fēng)云閣的木柱經(jīng)化學(xué)加固處理后，經(jīng)過10年仍然沒有發(fā)現(xiàn)問題，說明現(xiàn)代化學(xué)加固方法在木結(jié)構(gòu)建筑中具有良好的效果。
3古典木結(jié)構(gòu)建筑修復(fù)的未來發(fā)展
目前我國(guó)大量的古代木結(jié)構(gòu)建筑急需加固維護(hù)，從業(yè)人員人數(shù)嚴(yán)重不足、技術(shù)水平參差不齊，都是阻礙木結(jié)構(gòu)修復(fù)技術(shù)發(fā)展的主要原因。隨著科學(xué)技術(shù)水平及材料科學(xué)的發(fā)展，未來將會(huì)有更多的新型材料應(yīng)用于木結(jié)構(gòu)建筑的修復(fù)中，從業(yè)人員的技術(shù)水平也講有很大程度的提高，施工工藝將會(huì)更方便快，這些都將對(duì)我國(guó)廣闊的木結(jié)構(gòu)修復(fù)市場(chǎng)產(chǎn)生的巨大的影響。
4結(jié)論
（1）相比較嵌補(bǔ)、剔補(bǔ)和支撐加固等傳統(tǒng)修復(fù)加固建筑技術(shù)，現(xiàn)代新型修復(fù)材料和修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用在更好的滿足木建筑外觀要求的前提下，保證了木結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能和耐久性能，提高木結(jié)構(gòu)建筑的使用壽命。
（2）碳纖維增強(qiáng)材料、玻璃纖維增強(qiáng)材料、玄武巖纖維和化學(xué)加固等新型木建筑修復(fù)材料，基于其良好的力學(xué)性能，輕便高效、易于操作等特點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于木結(jié)構(gòu)的修復(fù)加固中，并有十分廣闊的發(fā)展前景。
（3）隨著材料科學(xué)的發(fā)展，越來越多的木結(jié)構(gòu)修復(fù)技術(shù)將興起發(fā)展，對(duì)古代建筑的修復(fù)和維護(hù)具有重要的歷史意義。
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第9篇：玄武巖纖維范文
鋼渣作為煉鋼生產(chǎn)的固體廢渣，大部分被無組織地堆棄，造成土地占用、環(huán)境污染和資源浪費(fèi)。目前，全國(guó)鋼渣累積堆存近10億t，如何對(duì)鋼渣進(jìn)行有效的循環(huán)利用是亟待解決的問題。鋼渣的棱角性和耐磨性較好，與瀝青有良好的粘附性，用于道路工程領(lǐng)域可以有效降低道路成本，節(jié)約天然石料，保護(hù)生態(tài)環(huán)境[1]。
謝君等[2]結(jié)合武鋼與武漢理工大學(xué)鋪設(shè)的3條鋼渣瀝青路面的長(zhǎng)期檢測(cè)結(jié)果，驗(yàn)證了鋼渣瀝青混合料在道路面層的應(yīng)用效果。在10年的重載交通使用過程中，3條鋼渣瀝青路面均表現(xiàn)出優(yōu)異的路用性能，其抗滑性能以及耐久性能等指標(biāo)均優(yōu)于普通瀝青路面。
李旺等[3]結(jié)合北京市的道路實(shí)體工程，對(duì)2條鋼渣瀝青混合料試驗(yàn)路進(jìn)行了連續(xù)3年的觀測(cè)和檢測(cè)，從檢測(cè)結(jié)果來看：在使用初期，鋼渣瀝青混合料的摩擦系數(shù)與對(duì)比路段（石灰?guī)r瀝青混合料）基本相當(dāng)，但在長(zhǎng)期使用過程中，其摩擦系數(shù)衰減程度明顯小于對(duì)比路段，表明鋼渣瀝青混合料具備良好的抗滑耐久性。
目前鋼渣應(yīng)用主要存在的問題是：鋼渣集料獨(dú)特的多微孔結(jié)構(gòu)及較大的比重會(huì)導(dǎo)致其不能完全按照普通瀝青混合料的方法來設(shè)計(jì)。因此，本文以鋼渣為粗集料對(duì)SMA-13型瀝青混合料進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)，并對(duì)混合料的路用性能進(jìn)行研究，以期為鋼渣用于瀝青混凝土抗滑面層提供參考。
1 原材料檢驗(yàn)
1.1 鋼渣
鋼渣選自陜西龍門鋼鐵公司鋼渣處理生產(chǎn)線排放的轉(zhuǎn)爐鋼渣尾渣，經(jīng)篩分、遴選得到鋼渣骨料，屬于中堿性渣。對(duì)鋼渣的基本物理力學(xué)性能進(jìn)行分析，結(jié)果見表1。鋼渣浸水膨脹率均值為1.57%，滿足“筑路用鋼渣浸水膨脹率應(yīng)小于2.0%”的要求，故可將鋼渣應(yīng)用于瀝青混合料。
1.2 集料
試驗(yàn)中使用的集料取自陜西西臨高速改擴(kuò)建工地，粗集料為玄武巖，細(xì)集料為石灰?guī)r。根據(jù)《公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程》（JTJ E42―2005）對(duì)各粒徑碎石進(jìn)行試驗(yàn)，集料的各項(xiàng)性能指標(biāo)均符合《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTE F40―2004）的要求。
1.3 填料、結(jié)合料及纖維穩(wěn)定劑
填料采用礦粉由石灰?guī)r中的強(qiáng)基性巖石等憎水性石料磨細(xì)而成。采用韓國(guó)SK AH-90基質(zhì)瀝青制作SBS改性瀝青。纖維穩(wěn)定劑采用木質(zhì)素纖維，在SMA-13型鋼渣瀝青混合料中的摻量為0.3%。
2 鋼渣瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)
2.1 級(jí)配設(shè)計(jì)合理性研究
熱拌瀝青混合料材料的級(jí)配都是按照體積配合的，當(dāng)集料之間比重相差不大時(shí)，以質(zhì)量比計(jì)算較為簡(jiǎn)便且實(shí)用；而當(dāng)集料之間比重相差較大時(shí)，以體積比計(jì)算較為合理。瀝青混合料由多檔不同比重集料組成，若以質(zhì)量比求瀝青混合料平均比重，則有
若以體積比求瀝青混合料平均比重，則有
式中：Ga為平均比重；Gi為各檔集料的比重；Pwi為各檔集料的質(zhì)量百分比；Pvi為各檔集料的體積百分比。
鋼渣中含有大量的金屬氧化物，如Fe2O3、MnO、MgO等，比重大約為3.2～3.6，而一般為鋪面工程的石灰石等天然集料的比重約2.7。由于鋼渣與天然集料兩者之間比重差異大于0.20，故在鋼渣瀝青混合料級(jí)配設(shè)計(jì)時(shí)須以體積法進(jìn)行修正，以調(diào)整各類集料的組合比例，修正方式如下。
（1）先假設(shè)鋼渣、玄武巖和機(jī)制砂的比重相差不大。按照質(zhì)量配合比設(shè)計(jì)成合成級(jí)配時(shí)，鋼渣、玄武巖和機(jī)制砂的質(zhì)量百分比即為體積百分比。
（2）再考慮鋼渣、玄武巖和機(jī)制砂的實(shí)際比重，由于鋼渣與天然集料兩者之間比重差異大于0.20，集料級(jí)配應(yīng)當(dāng)以體積為基礎(chǔ)進(jìn)行比重修正。保證3種集料的體積百分比Pvi不變，式（2）代入式（6）求解鋼渣、玄武巖和機(jī)制砂實(shí)際質(zhì)量比Pwi。
鋼渣瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)以體積為基礎(chǔ)進(jìn)行比重修正的范例見表2。
2.2 級(jí)配設(shè)計(jì)
本文參照已有的研究成果[4-5]，粗集料選用鋼渣、玄武巖，細(xì)集料和礦粉選石灰?guī)r，取規(guī)范要求的SMA-13級(jí)配范圍中值進(jìn)行級(jí)配設(shè)計(jì)。采用鋼渣替代粗集料（玄武巖），替代比例分別為粗集料（玄武巖）體積的0、20%、40%、60%、80%、100%。采用上述比重修正方式，先按質(zhì)量來設(shè)計(jì)級(jí)配（表3），再以各檔集料的毛體積密度（表4）進(jìn)行比重修正，調(diào)整各檔集料的組合比例，結(jié)果見表5。
2.3 體積參數(shù)研究
理論最大相對(duì)密度是瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)和施工質(zhì)量控制的關(guān)鍵性指標(biāo)，瀝青混合料的體積參數(shù)和現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)度指標(biāo)均是以此為基礎(chǔ)計(jì)算所得。鋼渣集料含有大量的微孔結(jié)構(gòu)，對(duì)瀝青的吸附并非瞬時(shí)完成，而是隨時(shí)間而發(fā)生變化，這也將導(dǎo)致理論最大相對(duì)密度及相應(yīng)的體積參數(shù)發(fā)生改變，進(jìn)而影響到瀝青混合料的耐久性能。本文各級(jí)粒徑集料的有效相對(duì)密度由瀝青浸漬法直接測(cè)量得到，見表6，然后計(jì)算任意配比礦料混合料的合成有效相對(duì)密度，進(jìn)而計(jì)算出鋼渣瀝青混合料的理論最大相對(duì)密度。
由表6可知，各級(jí)粒徑集料的有效相對(duì)密度均介于毛體積相對(duì)密度和表觀相對(duì)密度之間，即γb
2.4 最佳油石比及體積參數(shù)
按照表5鋼渣瀝青混合料SMA-13型級(jí)配設(shè)計(jì)結(jié)果，選擇馬歇爾擊實(shí)法進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)，馬歇爾擊實(shí)次數(shù)為75次。不同鋼渣體積摻量下瀝青混合料的最佳油石比及體積參數(shù)見表7。由表7可以得出以下內(nèi)容。
（1）不同鋼渣體積摻量下瀝青混合料的體積參數(shù)均滿足規(guī)范技術(shù)要求。
（2）隨著鋼渣體積摻量的增加，鋼渣瀝青混合料的最佳瀝青用量隨之增加。這是因?yàn)殇撛砻嬗写罅康奈⒖捉Y(jié)構(gòu)，吸附的瀝青量增加。
（3）隨著鋼渣體積摻量的增加，混合料空隙率和礦料間隙率隨之增加。何昌軒等[6]研究表明：針對(duì)SMA級(jí)配，棱角豐富的碎石顆粒構(gòu)成的混合料具有較大的空隙率和礦料間隙率。鋼渣顆粒較玄武巖顆粒棱角豐富、表面粗糙，符合這一規(guī)律。
以浸水飛散試驗(yàn)結(jié)果來評(píng)價(jià)鋼渣瀝青混合料的水穩(wěn)定性：鋼渣瀝青混合料的水穩(wěn)定性均好于普通瀝青混合料，鋼渣體積摻量為40%時(shí)最佳。
3.4 體積穩(wěn)定性
鋼渣集料遇水發(fā)生體積膨脹，而作為路面材料會(huì)影響路面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。通過瀝青混合料試件浸泡養(yǎng)生前后體積膨脹率來評(píng)價(jià)鋼渣瀝青混合料的膨脹性能。根據(jù)試驗(yàn)規(guī)程，先測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)馬歇爾試件的初始體積V1，再將試件放在 （60±1）℃的恒溫水箱中浸泡72 h，測(cè)定最終體積V2。計(jì)算鋼渣瀝青混合料的體積膨脹率。
式中：C鋼渣瀝青混合料的體積膨脹率（%）；V1為浸泡養(yǎng)生前試件體積（cm3）；V2為浸泡養(yǎng)生后試件體積（cm3）。
不同鋼渣體積摻量下瀝青混合料的膨脹性試驗(yàn)結(jié)果見表14。
由表14得出：不同鋼渣體積摻量下瀝青混合料的體積膨脹率均小于規(guī)范要求的1.5%；但隨著鋼渣體積摻量的增加，瀝青混合料的膨脹率也逐漸增加。故兼顧鋼渣瀝青混合料的其他路用性能的同時(shí)，鋼渣體積摻量越小越好。
綜合考慮不同鋼渣體積摻量下瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、水穩(wěn)定性和體積穩(wěn)定性，鋼渣最佳體積摻量宜在20%和40%之間選擇。權(quán)衡后選擇鋼渣最佳體積摻量為40%。
4 結(jié)語(yǔ)
（1）鋼渣與天然集料兩者之間比重差異大，故在鋼渣瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)時(shí)須以體積法進(jìn)行修正，方可獲得所需級(jí)配。
（2）各級(jí)粒徑集料的有效相對(duì)密度由浸漬法直接測(cè)量得到，然后計(jì)算任意配比礦料混合料的合成有效相對(duì)密度，進(jìn)而計(jì)算出鋼渣瀝青混合料的理論最大相對(duì)密度。
（3）通過對(duì)鋼渣體積摻量為0、20%、40%、60%、80%和100%的SMA-13混合料的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、水穩(wěn)定性、體積穩(wěn)定性等進(jìn)行試驗(yàn)研究，得出結(jié)論：鋼渣瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性在鋼渣體積摻量為20%時(shí)最佳，低溫抗裂性隨著鋼渣體積摻量的增加而逐漸降低，水穩(wěn)定性在鋼渣體積摻量為20%或40%時(shí)最好，體積膨脹率隨著鋼渣體積摻量的增加逐漸增加。綜合考慮鋼渣瀝青混合料的路用性能，鋼渣最佳體積摻量取40%。
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