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合材料。通過強度、化學穩(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合材料具有良好的物理化學性能。

關(guān)鍵詞:

玄武巖纖維;化學穩(wěn)定性;纖維強度;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、化學穩(wěn)定性、耐腐蝕性、導熱性、絕緣性、抗摩擦性等許多技術(shù)指標方面優(yōu)于玻璃纖維［1］，同時因碳纖維的嚴重短缺，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，必須對熔化溫度和氣氛進行嚴格控制。其關(guān)鍵為池窯的設(shè)計、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)點為熔化面積較大，能源供應(yīng)渠道較廣，缺點為熔制效率低、能耗高，而且環(huán)境、大氣污染較嚴重，尤其是碳排放量大。電熔爐的優(yōu)點為熔制效率高、能耗低、無污染、熔制工藝先進，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合材料的各項性能，結(jié)果表明電熔法制備的纖維不僅力學性能優(yōu)異，還具有良好的化學性能。

1實驗

1．1原料

選用安徽某地區(qū)的玄武巖作為本實驗的原料，其化學成分如表1所示。從表中可以看出，Na2O和K2O的質(zhì)量分數(shù)偏低，其他成分均在合理范圍之內(nèi)，因此本實驗用玄武巖礦石原料化學成分含量符合制造纖維的要求。

1．2纖維試樣制備

本實驗用玄武巖連續(xù)纖維采用全新設(shè)計的底插電極電熔爐制備，與國內(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測試與表征

對拉制的玄武巖纖維進行性能表征，測定相應(yīng)的物理化學參數(shù):利用阿基米德法測試纖維的密度，利用復絲拉伸強度儀測試纖維強度，用日本Jeol公司的JSM－5600LV掃描電鏡表征纖維的表面形貌。耐酸性和耐堿性實驗是以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驗結(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)改變時對密度有很大影響。本實驗所取的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化學穩(wěn)定性分析

玄武巖纖維的化學穩(wěn)定性在現(xiàn)實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，對其化學穩(wěn)定性的好壞具有很重要的作用?？傮w說來，纖維的化學穩(wěn)定性與結(jié)構(gòu)、組成和熱歷史等有關(guān)，同時與腐蝕過程中介質(zhì)的作用時間、外界壓力、溫度等因素相關(guān)。本實驗過程是取一定質(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。當玄武巖纖維受到酸蝕時，涉及到H+和纖維中可以移動陽離子(通常是堿金屬陽離子)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，化學溫度性好。當玄武巖纖維受到堿蝕時，堿對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膜覆蓋在纖維表面，阻止OH－進一步作用，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，在化學穩(wěn)定性試驗過程中，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玄武巖纖維化學穩(wěn)定性高于13μm玄武巖纖維。

2．3纖維強度分析

玻璃纖維作為復合材料中的增強基，其強度主要體現(xiàn)在玻璃纖維上，它占據(jù)了復合材料的主體質(zhì)量。同時纖維的力學性能是玻璃纖維的主要體現(xiàn)。表4為13μm和16μm玄武巖纖維強度，13μm玄武巖纖維強度平均值為28．31N/tex，16μm玄武巖纖維強度平均值為54．43N/tex。經(jīng)對比發(fā)現(xiàn)，16μm玄武巖纖維強度平均值約為13μm玄武巖纖維強度的2倍。

2．4SEM分析

對13μm及16μm的玄武巖纖維做SEM微觀形貌測試，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玄武巖纖維復合材料測試結(jié)果與分析

3．1玄武巖纖維復合材料的制備

本實驗復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)過復合后放置于烘箱中，在100℃下保溫4h即得到相應(yīng)的復合材料樣品。其主要工工藝如圖2所示。

3．2密度分析

表5為13μm和16μm玄武巖纖維復合材料的體積密度實驗結(jié)果。經(jīng)分析表明，兩種玄武巖纖維復合材料的體積密度相近，分別為2．68g/cm3和2．69g/cm3，經(jīng)復合后的玄武巖纖維密度都有一定程度的降低，這是因為環(huán)氧樹脂和固化劑的密度較低，約為0．98g/cm3，經(jīng)復合后，原玄武巖纖維密度降低。

3．3化學穩(wěn)定性分析

由表6可知，13μm玄武巖纖維復合材料的平均耐酸性為96．08%，平均耐堿性為97．06%;16μm玄武巖纖維復合材料的平均耐酸性為96．38%，平均耐堿性為97．55%。經(jīng)對比發(fā)現(xiàn)，玄武巖纖維經(jīng)樹脂復合后，化學穩(wěn)定性有明顯的下降，這是因為玄武巖纖維與樹脂的復合是表面的結(jié)合過程，樹脂的化學穩(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，化學穩(wěn)定性下降。

3．4纖維強度分析

表7為13μm和16μm玄武巖纖維復合材料的強度，13μm玄武巖纖維強度平均值為33．09N/tex，16μm玄武巖纖維強度平均值為75．01N/tex。經(jīng)對比發(fā)現(xiàn)，玄武巖纖維經(jīng)復合后，纖維強度有了明顯的提升，其中16μm玄武巖纖維強度提升程度大于13μm玄武巖纖維。其原因是經(jīng)樹脂復合后，增強了纖維的韌性，從而提升了強度。

3．5SEM分析

圖3顯示的是玄武巖纖維增強環(huán)氧樹脂復合材料的SEM表面微觀形貌。從圖中可以看出玄武巖纖維復合材料表面有明顯的附著物。同時可以看出，玄武巖纖維與環(huán)氧樹脂較好地進行了復合，16μm玄武巖纖維的復合程度要高于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，使得復合材料的力學性能表現(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)玄武巖纖維的強度為54．43N/tex，而耐酸堿性都高于97%。玄武巖纖維經(jīng)樹脂復合后，化學穩(wěn)定性略微下降。強度分析表明，13μm玄武巖纖維復合材料強度的平均值為33．09N/tex，16μm玄武巖纖維復合材料強度平均值為75．01N/tex。玄武巖纖維經(jīng)復合后，纖維強度有了明顯的提升，SEM表明玄武巖纖維與環(huán)氧樹脂浸潤性較好，力學性能優(yōu)良。

參考文獻:

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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內(nèi)外研究的最新進展,討論了玄武巖纖維的性能以及我國玄武巖纖維生產(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,可以達到100GPa,而玻璃纖維只有70GPa～80GPa,抗拉強度甚至可以達到4000MPa以上[2]。據(jù)專家預測,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,對玄武巖纖維的開發(fā)與研究具有顯著的經(jīng)濟效益和良好的社會效益。

1玄武巖纖維研究的國內(nèi)外最新進展

近年來,國內(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展。我國對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)域代表著世界先進水平,他們主要采用鉑金管分流器,加熱式管狀流液洞,同時使用中心取液法,配合較小的漏板、很短的漏嘴和熱風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、德國等國都加強了對玄武巖纖維的研究開發(fā),并取得了一系列新的研究成果。我國在上世紀90年代中期,南京玻璃纖維研究設(shè)計院開始對玄武巖纖維進行研究。其中,劉柏森、斯維特蘭娜、何建生等[5]針對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]針對玄武巖熔點高、熔融體易結(jié)晶、漫流等問題,對普通玻璃纖維用鉑金漏板中漏嘴進行改進,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強度,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年我國哈爾濱工業(yè)大學組建了專門的研究隊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863高科技項目(2002AA334110)。2003 年該計劃成果與浙江民營企業(yè)對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年開始在上海實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,目前技術(shù)已經(jīng)達到國內(nèi)領(lǐng)先水平,部分技術(shù)達到國際先進水平和領(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),這就需要對玄武巖礦物進行篩選。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)人士普遍認為:玄武巖纖維內(nèi)部為非晶態(tài)物質(zhì),具有遠程無序、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),四面體的兩個頂點互相連接成[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、鈦等金屬陽離子進行連接。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,導致表面羥基化[10]。

3玄武巖纖維的性能

3.1優(yōu)異的力學性能

玄武巖纖維具有較高的拉伸強度和彈性模量,玄武巖纖維在70℃水作用下,其強度可保持1200h,而一般玻璃纖維不超過200h就失強;在100℃～250℃溫度下的拉伸強度可提高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度甚至達到4840 MPa,其力學性能見表2[11]。

3.2突出的耐高溫性和低溫熱穩(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,其斷裂強度仍保持在85%左右;在300℃的條件下,其抗拉強度能保持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]。在長期處于低溫-196℃液氮介質(zhì)作用后,其強度不發(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穩(wěn)定性

玄武巖纖維在酸、堿溶液中,具有極高的化學穩(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

玄武巖細纖維的耐水性遠遠好于玻璃纖維,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玻纖還要高一個數(shù)量級,玄武巖中含有質(zhì)量分數(shù)不到20%的導電氧化物,經(jīng)過用專門浸潤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)計方法得到品種繁多制品。根據(jù)玻璃鋼產(chǎn)業(yè)的統(tǒng)計,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、耐化學腐蝕、耐高壓管道、儲罐、氣瓶,編織各種方格布、土工布用作建筑的修補和加固,耐高溫的SMC、BMC、DMC短切纖維與塑料復合做增強材料,還用作防彈防護材料。

(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性織物。

(3)玄武巖纖維布

采用玄武巖纖維細紗(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,建筑工程修補加固的基布,尤其適用于軍隊防毒、防輻射、防火、防化學腐蝕和屏蔽性強的裝備和設(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)場焊接、氣割的防護用品紡織、化工、冶金、劇院、軍工等通風防火和防護用品,消防頭盔、護頸織物,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、耐火在一個小時以上。可在潮濕、蒸汽、煙霧、含化學氣體的環(huán)境下起到防護作用。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熱塑性樹脂首選材料,同時還是用于砂漿/混凝土和瀝青/混凝土最佳的防滲抗裂增強材料[19]。產(chǎn)品應(yīng)用:適用于增強熱塑性樹脂,是制造SMC、BMC、DMC的優(yōu)質(zhì)材料;由于具有良好的性價比,特別適合與樹脂復合用做汽車、火車、艦船殼體的增強材料;用于水電站大壩的防滲抗裂抗壓和延長道路路面使用壽命的增強材料;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

由單纖維無序交錯穿插,形成無定向三維微孔結(jié)構(gòu)。產(chǎn)品應(yīng)用:高級空氣過濾材料,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,使制品表面有一個色澤光亮平整的表面,同時提高制品的防滲漏、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,能提高異性復合材料的成型性。同時還是拉擠和纏繞成型復合材料的首選材料;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,在高速空氣進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、電機的剝線部位的絕緣管,還可用作定紋管、電刷軟管、耐高溫復合管的基材使用。

(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、雷達罩、雷達天線、體育場游泳池等的增強材料。

(12)玄武巖纖維多軸向布

采用國際先進的多軸向編織設(shè)備和工藝編織而成。產(chǎn)品應(yīng)用:風力發(fā)電葉片、船舶、汽車、高速列車、體育用品、建筑物的補強和航天、航空、防彈、防護等領(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)工藝雖然非常簡單,但由于純天然玄武巖熔體導熱性能差,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,對于天然玄武巖礦物相和成分必須進行嚴格的篩選。因此生產(chǎn)玄武巖纖維過程中有著成纖難度大、工藝控制條件嚴格和設(shè)備適應(yīng)性高等技術(shù)難點。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,需要取得突破性進展[21]。

6結(jié)束語

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、中國等少數(shù)幾個國家掌握了該生產(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)的提高及對玄武巖纖維產(chǎn)品性能研究的不斷進步,對玄武巖纖維的需求量會不斷增加,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前景,將會為企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。因此加快對玄武巖纖維及其制品的研究與開發(fā)符合國家產(chǎn)業(yè)化發(fā)展政策,有利于促進我國礦產(chǎn)資源的合理開發(fā)和綜合利用,對促進我國建立一種低投入、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；力學性能

中圖分類號：TU502 文獻標識號：A 文章編號：2306-1499（2014）13-0182-01

1.引言

混凝土材料因其優(yōu)良的力學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、抗拉強度與抗壓強度比值小、斷裂韌性低、脆性大等特點，影響了工程的可靠性和耐久性，高強、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特的優(yōu)點，如力學性能佳、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材料。本文通過設(shè)計不同摻量的纖維混凝土對比研究玄武巖混凝土靜力學性能。

2. 試驗設(shè)計

2.1原材料

水泥： 42.5 R級普通硅酸鹽水泥（低堿型）；細骨料：普通河砂，含泥量小于4.0%，細度模數(shù)3.0；粗骨料：破碎石灰石，5～20mm連續(xù)級配，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試驗方法

依據(jù)普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程JGJ55-2011并結(jié)合所用材料性能指標確定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)的試件編號為C0，C1，C2，C3。

試件在制作過程中，攪拌方式、投料順序、攪拌時間對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，試驗用混凝土采用雙臥軸強制式混凝土攪拌機攪拌，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)方法振動成型，空氣中靜養(yǎng)l天后拆模，放入標準養(yǎng)護室中，養(yǎng)護至7天、28天齡期按JTGE30-2005進行抗壓、抗折、劈拉試驗，共計24組、72個試件。

3.試驗結(jié)論及分析

3.1試件破壞形態(tài)

在抗壓試驗過程中發(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緩慢，顯示出塑性破壞特征。對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，使裂縫的擴展延遲，并由于玄武巖纖維被拉斷時需消耗一定的能量，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試驗分析

混凝土作為一種主要用作受壓的材料，抗壓強度是其最基本的力學性能指標。由抗壓試驗結(jié)果可以看出，玄武巖纖維體積摻量為0.1%時，試件7天、28天抗壓強度均有所提高，提高幅度為6.5%和8.2%；圖3表明，當纖維摻量為0.2%～0.3%時，試件7天、28天抗壓強度呈下降趨勢，降低幅度最大為7.4%。其主要原因是，當纖維摻量達到最合適的比例后，再摻入纖維會破壞已經(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，造成混凝土強度下降。

C60玄武巖纖維混凝土抗折強度試驗結(jié)果表明：三種纖維摻量的混凝土7天、28天抗折強度均有明顯提高，其中纖維摻量為0.2%時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，當應(yīng)力自基體傳遞給纖維時，纖維因變形而消耗能量，因此能較大提高混凝土的抗折強度和降低其脆度系數(shù)。

混凝土抗拉強度對于開裂現(xiàn)象有重要意義，在結(jié)構(gòu)設(shè)計中抗拉強度是確定混凝土抗裂度的重要指標。立方體劈裂抗拉強度試驗結(jié)果表明：當摻入玄武巖纖維后，試件的劈裂抗拉強度均得到提高。玄武巖纖維摻量為0.2%時，7天、28天劈裂強度提高最為明顯，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，裂縫擴展速度相應(yīng)得到延緩，并呈穩(wěn)定擴展狀態(tài)，因此提高了玄武巖纖維混凝土的劈拉強度。

4.結(jié)論

（1）摻加玄武巖纖維后的C60混凝土對抗壓強度提高效果不是很明顯，最佳體積摻量為0.1%時，試件7天、28天抗壓強度提高幅度分別為6.5%和8.2%，隨著摻量的提高試件強度有所降低，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度，其最佳體積摻量都為0.2%，抗折強度最大提高幅度為26.7%，劈拉強度最大提高幅度為16.8%。根據(jù)本文試驗結(jié)果得到玄武巖纖維對提高混凝土靜力學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： TV544文獻標識碼：A 文章編號：

玄武巖纖維是一種由玄武巖礦石經(jīng)高溫熔融、拉絲而成的無機纖維材料，具有良好的穩(wěn)定性、獨特的力學性能。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合材料。將玄武巖纖維正確地摻入到混凝土中，能夠在保持混凝土高強的同時，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，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，由于玄武巖纖維形狀細長，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對動能的吸收能力。試驗表明，均勻分布的玄武巖纖維對混凝土的抗沖擊力學性能具有十分有效的改善效果，而且當玄武巖纖維的摻加體積百分比為0.11%時，玄武巖纖維對混凝土的增強、增韌效果最好。因此玄武巖纖維素混凝土可以用于高等級公路、機場跑道等經(jīng)常受到?jīng)_擊荷載作用的混凝土工程中，同時也可以應(yīng)用到軍事國防的部分工程中。

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度衰減較少，在400℃時，玄武巖纖維素的斷裂強度為原始強度的85%，在600℃下時，其斷裂強度仍能夠保持在原始強度的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，玄武巖纖維素混凝土材料的低溫使用性能也比較好，在長期處于低溫作用時，玄武巖纖維素混凝土的強度也不會發(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、機場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化學穩(wěn)定性和耐腐蝕性較好

港口深水碼頭、跨海大橋、堤壩、機場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等化學成分，能夠有效提高玄武巖纖維素混凝土的耐化學腐蝕以及防水性能。試驗表明，玄武巖纖維在堿性溶液中具有特殊的化學穩(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加固補強性價比較高

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材料應(yīng)屬碳纖維增強塑料和玻璃纖維增強塑料，其中碳纖維增強塑料的強度增強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強技術(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，但是碳纖維的價格較高，而且我國的碳纖維原材料基本上依賴進口，在工程技術(shù)方面又受到美國、日本等國家的封鎖。而玻璃纖維增強塑料雖然具有價格優(yōu)勢，但是它的力學性能相對碳纖維來說表現(xiàn)較差，而且部分物理性能也存在明顯的劣勢，嚴重影響了它在工程實際中的應(yīng)用。而玄武巖纖維作為一種新型無機纖維材料，不但具有優(yōu)異的物理力學性能，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混凝土材料。試驗研究表明，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、價格便宜等優(yōu)勢，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)筑物的加固補強和抗震加固中，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、浙江石金玄武巖纖維有限公司曾對玄武巖纖維噴射混凝土技術(shù)進行了深入研究，通過混凝土基本力學性能試驗，證明玄武巖纖維素混凝土的基本力學性能大大超過了混凝土所需要達到的性能指標，抗壓強度、抗折強度以及剪切強度相對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展、延緩構(gòu)件早期收縮裂紋擴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)計和不同項目的施工中，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，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

隨著我國公路交通的迅猛發(fā)展，交通量和軸載也隨之急劇增加，對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度，同時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號標K291+800-K292+800樁號路段基層采用玄武巖纖維素混凝土，鋪筑了1000m試驗段，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?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)計計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指標也均能滿足施工技術(shù)要求。本次試驗路段罩面施工后，從施工現(xiàn)場看，試驗路段整體良好，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，延長了路面的使用壽命，并大大降低了路面的養(yǎng)護費用，具有十分可觀的經(jīng)濟效益。

3.結(jié)語

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)用也是一項新技術(shù)，應(yīng)用前景十分廣闊。現(xiàn)階段我國對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。為了能夠進一步推廣玄武巖纖維素混凝土，取得良好的經(jīng)濟和社會效益，還應(yīng)繼續(xù)深入研究并不斷總結(jié)經(jīng)驗教訓，為玄武巖纖維素混凝土的進一步發(fā)展打好基礎(chǔ)。

參考文獻

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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：U448 文獻標識碼： A

引言

隨著經(jīng)濟快速發(fā)展，我國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，遠低于高速道路的設(shè)計年限）、車轍和開裂嚴重等路面破壞問題在瀝青混合料里加入增強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)過化學處理得到，加工相對簡單，它的特點是無毒無味、比表面積大，主要用于 SMA 和 OGFC 瀝青混合料中，它對瀝青有很好的吸附作用，但是其加筋作用較差，同時木質(zhì)素纖維不夠穩(wěn)定，容易發(fā)生物理化學反應(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分析玄武巖纖維對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)的路面高溫不會軟化，低溫不會開裂，而且耐久抗磨，可以延緩老化，采用的粗、細集料為玄武巖的軋制碎石，具有較高的強度和剛度。

本次所用的玄武巖纖維直徑為13-17μm，長度為12mm，比重為2.56-3.05g/cm3，熔點為1050℃，抗拉強度為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，且其力學性能和化學性能也好。

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，具體實施步驟如下：1、將瀝青與礦料單獨拌合 30s；2、加入玄武巖纖維繼續(xù)拌合 60s；3、加入礦粉拌合 90s。時間總共 180s，與普通瀝青混合料拌合所花費時間的相同，不需要額外的增加拌合時間，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，瀝青混合料才會表現(xiàn)出不同的物理力學性能。因此本文通錐入度試驗和延度試驗對纖維增強瀝青膠漿的高溫性能、低溫性能進行研究分析。。

2.1 錐入度試驗結(jié)果

借鑒國內(nèi)外的研究成果，考慮試驗的簡單性以及可行性，在試驗時將針入度儀上的試針換成了特制的錐針進行瀝青膠漿的錐入度試驗。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℃的恒溫水保溫一個半小時，然后制作同樣的試件置于 45℃的恒溫水中保溫一個半小時，按照針入度測定方法分別測量不同溫度下纖維膠漿的錐入度。通過試驗可得到35℃的錐入度均值（0.1mm）為101.6（0.1mm）、抗剪強度為11.98（KPa）；到45℃的錐入度均值（0.1mm）為178.7（0.1mm）、抗剪強度為3.98（KPa）。從試驗結(jié)果可以清楚的知道纖維對瀝青抗剪切能力的增強作用，這是由于纖維對瀝青的吸附能力以及對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度和韌性，也有利于提高高溫車轍的抗變形能力，而對比木質(zhì)素纖維對改性瀝青剪切性能的增強效果，玄武巖纖維無疑是更好的選擇。

2.2 錐入度試驗結(jié)果

在我國，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的三大指標之一，它可以準備的評價瀝青在低溫條件的情況。本章通過在延度儀上添加測力傳感器制成測力延度 （FDT），這樣在測延度時，可同時獲得構(gòu)件所受力、變形及做功情況。

試驗試件大小及制作工序按《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》（JTG/E20-2011）規(guī)定的方法準備，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，測力延度試驗溫度為 5℃和 15℃。每次進行三次平行試驗，若最大值或最小值與平均值之差不符合重復性試驗要求時，則試驗重新進行。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其延度并不能起到增強作用，反而會導致瀝青的延度減小，其韌性和黏度也會隨之減小，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對其低溫抗裂性不利。

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纖維已經(jīng)成為了提高 SMA 路用性能的一種研究的趨勢。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來得到的動穩(wěn)定度指標來評價玄武巖纖維 SMA-13 的高溫穩(wěn)定性。試驗時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，其動穩(wěn)定度結(jié)果對應(yīng)的為6953（次/mm）、8155（次/mm）、8446（次/mm）、8232（次/mm）、8079（次/mm）。由試驗可知，在玄武巖纖維的摻量不大的情況下，纖維摻量增加，瀝青混合料的動穩(wěn)定隨之增加，當纖維摻量為 0.4%時動穩(wěn)定度出現(xiàn)峰值，但是當纖維摻量繼續(xù)增加后，動穩(wěn)定度開始減小。這種現(xiàn)象表明玄武巖纖維對瀝青混合料高溫性能的改善作用有一個最佳的摻量，當值超過時，穩(wěn)定度又開始下降，主要原因是因為過量的纖維會導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瀝青混合料起到穩(wěn)定作用，沒有分散好的纖維就會導致成束現(xiàn)象發(fā)生，從而讓玄武巖纖維的加筋、加強和粘附作用降低，甚至會減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，當氣溫驟然下降時會因為低溫收縮，抵抗開裂的能力也會減小。本次采用劈裂試驗對瀝青混合料的低溫性能進行研究。試驗時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。試驗時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，其劈裂強度結(jié)果對應(yīng)的為4.89（MPa）、5.23（MPa）、5.79（MPa）、5.92（MPa）、5.57（MPa）。從試驗結(jié)果可知，當摻入纖維以后，大大的提高了 SMA-13 混合料的垂直變形能力。這是因為纖維的加入在混合料內(nèi)部建議了一個三維的纖維網(wǎng)，使得材料的彈性得到了增強，同時瀝青用量的增加使得集料間的粘結(jié)力也得到了增強，就改善效果而言，纖維的摻入使得

混合料的彎拉強度、破壞應(yīng)變和彎曲勁度模量都分別得到了提高。

4結(jié)論

本文主要對玄武巖纖維 SMA-13 進行了研究，通過對玄武巖纖維各項性能的了解、纖維瀝青膠漿的試驗和玄武巖纖維 SMA-13 的路用性能試驗進行研究。結(jié)果表明玄武巖纖維對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，增強瀝青膠漿的力學性能；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：

[1]尚正強. 玄武巖纖維 SMA 與 OGFC 瀝青路面的完美選擇[J]. 中國公路，2004，3（04）： 56～57.

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第6篇：玄武巖纖維范文

【關(guān)鍵詞】玄武巖纖維 預壓 混凝土 加固 試驗研究

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，隨著時間的增長，由于自然作用和一些偶然作用的影響，結(jié)構(gòu)混凝土時常受到損壞。對于受損害的混凝土構(gòu)件工程中經(jīng)常會用FRP對其進行加固，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，這不光由于其強度高、無污染、性能穩(wěn)定，同時同碳纖維相比，其還具有價格低廉的優(yōu)點。

前人研究中，F(xiàn)RP約束混凝土的研究所用試件多數(shù)在試驗室進行，并且試件采用FRP約束的不受力的混凝土試件進行，卻忽視了工程加固的現(xiàn)場加固且?guī)лd加固的事實。因此本課題組研究了帶載狀態(tài)下即預壓狀態(tài)下CBF約束混凝土性能的試驗研究。

1.試驗概況

1.1試驗材料

本試驗采用海寧安捷復合材料有限責任公司生產(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。試驗所用混凝土有C25和C30兩個強度等級。試件尺寸為150×150×300mm。試件的制作和養(yǎng)護依據(jù)相關(guān)標準進行。

1.2預壓試件制作

預壓試件采用后張法技術(shù)制作。定義各試件的預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加軸壓比。本次試驗共采用了3個軸壓比即0.3、0.4、0.5，預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)定進行。 粘貼玄武巖纖維片材之前先對試件做倒角處理，倒角圓弧半徑20mm。纖維片材的粘貼采用全裹覆的方式，同時試件上、下端 柱長處再粘貼一層。試件數(shù)量、編號及加固措施等見表2。

2.試驗結(jié)果及分析

2.1試件破壞現(xiàn)象

試驗表明，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處為纖維的斷裂部位，這表明此處應(yīng)力集中比較嚴重。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試驗結(jié)果

為測得應(yīng)力―應(yīng)變?nèi)€的下降段，試驗采用一個主千斤頂加載，兩個副千斤頂作為剛性元件的方式進行。試驗采用電腦與靜態(tài)電阻應(yīng)變儀聯(lián)機系統(tǒng)采集和記錄試驗數(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)所記錄試驗數(shù)據(jù)計算出不同時刻試件的平均應(yīng)力、應(yīng)變并疊加預加應(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，因此增強效果較為明顯。相對而言峰值應(yīng)變的提高程度比峰值應(yīng)力要高很多，大約在40%左右。

試驗數(shù)據(jù)的處理采用excel軟件進行，根據(jù)所采集的試驗數(shù)據(jù)分別計算出了加載過程中，試件全截面的平均應(yīng)力、應(yīng)變，并且繪出了BFRP約束預壓混凝土的應(yīng)力―應(yīng)變曲線，與此同時還得到了非加固試件的曲線。各強度等級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，隨著預加軸壓比的增大曲線有右移的趨勢，說明實際工程中結(jié)構(gòu)構(gòu)件的未卸荷加載對加固后的效果有著一定的影響，即由于結(jié)構(gòu)構(gòu)件的預受力使得加固后構(gòu)件二次受力初期變形增長快于未預壓素混凝土試件。

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，同時應(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，曲線包圍的面積變大，說明BFRP加固后試件的變形能力增強了。

結(jié) 語

研究預壓試件BFRP加固后的性能，目的是為現(xiàn)場混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的BFRP加固提供參考。通過本文的試驗研究不難發(fā)現(xiàn)：

（1）BFRP的外裹覆對混凝土試件有了明顯的增強。

（2）試件的預加軸壓比對于試件加固后的性能影響：強度影響不大，變形明顯增加。

受試驗設(shè)備、經(jīng)濟條件所限，本文所作研究僅為初步研究，研究范圍較窄，對于試件的尺寸效應(yīng)、不同加固量、更高的混凝土強度等級、更高軸壓比等諸多因素的影響，本次試驗均未涉及，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研究工作來豐富研究成果。

參考文獻

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第7篇：玄武巖纖維范文

關(guān)鍵詞：進城務(wù)工人口；就業(yè)部門；預期風險

中圖分類號：F241文獻標識碼：A文章編號：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?斯密在其《國富論》中認為，工人要求補償以接受工作中可能遇到的致命或非致命的工傷風險。補償性的工資溢價提供了一種激勵機制來降低工作中的風險。近十年來關(guān)于遷移就業(yè)風險的研究主要圍繞就業(yè)風險的影響因素展開，其中包括就業(yè)風險指標體系的構(gòu)建和測量。拉吉?阿薩德（Assaad）、伊山?突那利（Tunali）運用靜態(tài)勞動力供給模型，從理論層面探討了就業(yè)與失業(yè)存續(xù)期間人員配給、營業(yè)額以及隨機性等方面的影響，其假定風險規(guī)避的勞動人口所要求的預期效用至少和在非約束部門中所提供的保留效用一樣高，由此可推導出一個結(jié)構(gòu)表達式，以此來量化就業(yè)風險補償中預期和未預期的部分[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)性的消費生命周期模型，以及經(jīng)濟體中伴隨著搜尋摩擦的勞動力供給和就業(yè)流動來區(qū)分不同的就業(yè)風險源。各種不同的風險會對生產(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）運用樂觀工資模型（Hedonic Wage Model）對就業(yè)風險進行了測量[3]。理論上，關(guān)于人口就業(yè)的風險研究大致包括三個層面：一是以費景漢-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，認為當勞動人口從農(nóng)村或其他地區(qū)轉(zhuǎn)移到城市時，由于供職部門的變化，其面臨著工資降低的風險。二是以哈里斯-托達羅為代表的新古典主義分析法。托達羅關(guān)于農(nóng)村勞動人口遷移與城市失業(yè)的模型中提出，農(nóng)村勞動人口遷移決策的影響因素有兩個：農(nóng)村與城市的實際收入差以及在城市獲得工作的概率。在托達羅遷移決策模型中，其提到了就業(yè)風險因素，認為預期的就業(yè)風險表現(xiàn)為特定時段內(nèi)獲得城市工作的概率，而且農(nóng)村勞動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)展中國家勞動人口就業(yè)的理性選擇是建立在規(guī)避家庭投資風險基礎(chǔ)上的，其代表人物俄德?斯塔克（Stark）修正了托達羅模型的不足，將個體進城務(wù)工行為天然地假定為理，引入就業(yè)風險及風險規(guī)避因素來考察農(nóng)村勞動人口的城市就業(yè)狀況[5]。

有關(guān)遷移就業(yè)風險的研究始終以效用為分析起點，因為獲得效用規(guī)避風險是遷移行動的前提。人們對風險的態(tài)度對于轉(zhuǎn)移就業(yè)有重要作用，托馬斯?多曼（Dohmen）等認為轉(zhuǎn)移就業(yè)面臨的一般性風險意味著行為中包含著風險，如控股股票、自主創(chuàng)業(yè)或是選擇受雇他人。因而風險問題可以定義為在行為上對于行為人面臨風險時的潛在態(tài)度的有效測度[6]。進城務(wù)工人口就業(yè)選擇的效用分析必然包含對于就業(yè)風險的判斷和認知?；\統(tǒng)地將風險劃分為預期找不到合適工作以及收入下降的風險，再將風險統(tǒng)一作為解釋或控制變量的研究，缺乏針對不同個體風險特征的細致刻畫。具有不同風險類型的人會有不同的遷移決策行為。在很多關(guān)于勞動人口遷移或流動的文獻研究中，就業(yè)風險并非是主要考察因素，關(guān)于就業(yè)風險的研究多結(jié)合專業(yè)化、地域及人口特征等展開[7]。另外，國內(nèi)學界關(guān)于農(nóng)村勞動人口就業(yè)風險的研究較多地關(guān)注了不同部門的工資差異、城市對務(wù)工人口的就業(yè)排斥等，而缺少對農(nóng)村勞動人口風險類型的剖析。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機，進而引發(fā)的決策行為可能會形成帶有規(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，不同的需要會引發(fā)不同的動機，務(wù)工人口外出就業(yè)的動機都有哪些呢？由于需求的復雜多樣，農(nóng)村推力和城市拉力，以及受親朋老鄉(xiāng)等影響都會使農(nóng)村勞動力產(chǎn)生外出務(wù)工動機。但人的行為還是由首要動機驅(qū)動的，次要動機對人的行為起輔助作用?，F(xiàn)有文獻很少專門研究務(wù)工人口的就業(yè)動機，一般將其動機假定為同質(zhì)化[8]。根據(jù)相關(guān)文獻對于就業(yè)動機的描述，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)的首要動機概括如下：生存動機，即為了生活水平改善、教育子女、贍養(yǎng)老人等需求引發(fā)的動機；發(fā)展動機，即為了今后能得到更大的發(fā)展，學到一定的技能，尋求更高的職業(yè)平臺等需求引發(fā)的動機；享受動機，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)的動機。

本文在前述理論基礎(chǔ)上，將預期就業(yè)風險和就業(yè)動機因素引入務(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、進城務(wù)工人口就業(yè)選擇數(shù)理模型

本文中的預期就業(yè)風險來源于兩種情況：一是勞動力市場分割。勞動力市場分割存在的現(xiàn)實使一部分務(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)的系列福利會降低勞動人口就業(yè)過程中的風險，如醫(yī)療、養(yǎng)老、失業(yè)保險，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。相對而言，進入非正規(guī)部門就業(yè)的風險要大于正規(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)驗和素質(zhì)的務(wù)工人口獲得正規(guī)就業(yè)的可能性會更大。從這一層面上講，具備符合工作要求的經(jīng)驗與技能的較高人力資本水平的務(wù)工人口，其就業(yè)風險相對較小。由此，預期就業(yè)風險既是內(nèi)生的，

又是外生的，

因為預期就業(yè)風險在很大程度上是由勞動力的個體的人力資本差異性所決定的，同時，預期就業(yè)風險往往又在很大程度上由勞動力市場等相關(guān)體制性因素誘發(fā)而成。

個體對風險的態(tài)度由效用函數(shù)決定，個體會通過期望效用最大化來進行行為決策。而效用是個體對某種事物或做出某種行為的評價，當個體做出某項決策時，他會得到一個效用值，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）認為個體效用函數(shù)在凹、凸、凹間反復，這可以解釋為何個體在某些狀況下將自身置于風險的同時，又為規(guī)避其他風險進行支付[10]。個體的就業(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)展中國家不同風險類型的農(nóng)村勞動人口進城務(wù)工的決策模型[11]。本文借鑒此模型，同時將其模型中關(guān)于進城務(wù)工預期所獲得的社會地位效應(yīng)忽略。之所以要將社會地位效應(yīng)忽略，是因為由于分割性勞動力市場的存在。在中國，務(wù)工人口進城務(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期發(fā)展。此外，社會人才上升通道等的設(shè)置，使得關(guān)于預期社會地位獲得的討論顯得過于復雜，超出本文研究的范圍。由此，在上述研究基礎(chǔ)上，本文對就業(yè)部門選擇行為進行數(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)風險影響進城務(wù)工人口的就業(yè)選擇行為。

假定二：具有風險厭惡型的務(wù)工人口，傾向于選擇正規(guī)部門就業(yè)。

假定三：發(fā)展動機影響進城務(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在既定的約束條件下尋求效用最大化。很多時候個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體的效用，對個體行為的解釋會產(chǎn)生偏差。因而有必要考察多重約束條件下個體的選擇行為。加里?貝克爾（Becker）檢驗了時間和預算雙重約束下，時間和金錢在解釋人們?nèi)绾畏峙鋾r間方面的關(guān)系[12]?？死锵＜{穆爾蒂（Krishnamurthy）同樣運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，用來解釋個體多重約束下的投資或消費行為[14]。本文根據(jù)效用理論，借鑒上述模型，構(gòu)建進城務(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個個體，Gi為務(wù)工人口選擇工作給其帶來的滿足感，Di為就業(yè)動機。其中，θ為曲率參數(shù)，用來度量風險，0

s.t.∑Nn=1（wnGn）=M；∑Nn=1（lnGn）=Q（2）

M表示城市勞動力市場中某行業(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表示城市勞動力市場中某行業(yè)能夠供給的崗位上限，其中l(wèi)n表示行業(yè)所需的勞動力數(shù)量，n=1，2，…，N，為行業(yè)中勞動力從業(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為互補條件，表示需求非零時，也即進城務(wù)工人口的就業(yè)需求存在時，約束條件是有約束力的。

將上述公式進一步整理，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。平等的約束條件導致模型中密度貢獻的可能性更大，而不平等的約束條件導致模型中質(zhì)量貢獻的可能性更大。

2.引入風險分類后的模型

根據(jù)效用模型，進城務(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)選擇可能會帶來效用增量，或者產(chǎn)生效用損失。上面的模型中風險因素θ是風險規(guī)避程度的度量參數(shù)，接下來有必要對于務(wù)工人口的風險類型進行細分。由預期效用模型可知，務(wù)工人口根據(jù)以往的經(jīng)驗或主觀的判斷，認為狀態(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）相互獨立，Sk也相互獨立。我們將進城務(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

分別代表進城務(wù)工人口進入正規(guī)部門從事正規(guī)就業(yè)、進入正規(guī)部門從事非正規(guī)就業(yè)、進入非正規(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)工人口會獲得一個特定的屬性值，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際工資水平間的差值，以此表示務(wù)工人口的預期就業(yè)風險。具體公式可表示為：

Ins=P（Sk）pro+[1-P（Sk）]pro（7）

Ins表示務(wù)工人口的預期就業(yè)風險，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)工人口的風險類型是不同的，有必要將務(wù)工人口的風險類型進行細分。假定進城務(wù)工人口的財富值為W，其行為選擇能接受的最大損失為L，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增加，即LW>0，務(wù)工人口就業(yè)風險的承受能力為：

Es=LW（9）

對（9）式求導，可得：

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

其中，EL=WLdLdW為損失對收入的彈性。

從（10）式中可以發(fā)現(xiàn)，隨著務(wù)工人口收入的增加，其風險承受能力的變化取決于可接受的最大損失彈性EL：當El>1時，dEsdW>0，務(wù)工人口對于預期就業(yè)風險的承受能力隨W的增加而增加；當El

dEsEs-adWsW=0（11）

其中，a=El-1。

對（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）式即含風險偏好因素的風險承受能力的公式。無論c取何值，Es都大于0，與現(xiàn)實相符合。

三、進城務(wù)工人口就業(yè)部門選擇影響因素實證分析

理論僅能解釋務(wù)工人口的復雜行為的一部分，持有為實現(xiàn)自身積累、為將來有更好發(fā)展這類動機的務(wù)工人口，本應(yīng)選擇一些更有利于其需求實現(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)重點在于分析農(nóng)民工個體特征、家庭人口特征、企業(yè)及社會環(huán)境特征中的具體變量對其就業(yè)行為的影響[15]。紀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，運用嵌套Logistic回歸模型實證分析了農(nóng)民工遷出概率與遷入地選擇的影響因素[16]。還有學者探尋制度對就業(yè)區(qū)域選擇的影響[17]，個體特征以及農(nóng)戶家庭特征對就業(yè)決策的影響[18～19]。

通過上述公式推導，風險因素是務(wù)工人口選擇不同就業(yè)部門的關(guān)鍵影響變量，但同時，就業(yè)動機、個體特征以及人力資本水平的差異對個體的選擇行為也會產(chǎn)生影響。按照經(jīng)典文獻的解釋，預期的就業(yè)風險包括在城市就業(yè)容量所能容納的基礎(chǔ)上找到工作的風險，特別是找到合適工作的風險，以及在城市就業(yè)獲得的收入少于在農(nóng)村就業(yè)獲得收入的風險。但經(jīng)典文獻關(guān)于就業(yè)風險的確定是單向度的，只考慮了相關(guān)的可能產(chǎn)生風險的因素，卻忽視了風險具有結(jié)構(gòu)性特征，也即不同類型的人具有不同的風險偏好。因而，更為準確的度量方法是將風險依據(jù)個人特征進行分類。

1.預期就業(yè)風險

根據(jù)風險理論假定，進城務(wù)工人口預期收入和實際收入之差是其外出務(wù)工面臨的主要風險。在這一理論假定下，測算務(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)的預期收入和實際收入的差值，并以此作為就業(yè)風險的替代變量。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)的比例來計算，對應(yīng)的收入是實際收入，而1-p概率對應(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。在收入水平的細化上，區(qū)別了本崗位實際收入和本行業(yè)平均收入，一個代表從事本行業(yè)本崗位的預期最高收入，一個代表從事本行業(yè)的均值收入。這個分析方法的假設(shè)就是，由于農(nóng)民工技術(shù)水平和擇業(yè)風險的限制，他們選擇工作時多考慮在本行業(yè)內(nèi)選擇不同的職務(wù)，以規(guī)避跨行業(yè)擇業(yè)風險。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個務(wù)工人口的實際工資收入，表示某類部門某種就業(yè)方式的工資收入均值。

2. 務(wù)工人口風險分類

關(guān)于風險的實證研究中，如何判斷人們的風險態(tài)度是件困難的事情。對于現(xiàn)實生活而言，研究者很難觀察到人們真實的風險偏好，因為不能準確地度量受試者真實的風險概率分布，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）運用德國社會經(jīng)濟面板數(shù)據(jù)分析轉(zhuǎn)移就業(yè)傾向和風險態(tài)度間的關(guān)系，以受訪者自己對于風險的態(tài)度作為風險變量的替代指標，設(shè)計的問題是：“你是如何看待自己的：一般而言，你是更愿意冒風險還是更傾向于規(guī)避風險？”對于選項，采用了11點量表法對就業(yè)風險變量進行描述，從“非常不愿意到非常愿意”10個維度。其研究得出的結(jié)論為 ：轉(zhuǎn)移就業(yè)的務(wù)工人口相較德國本地務(wù)工人口而言，更傾向風險規(guī)避；就業(yè)風險指數(shù)增加1單位，個體在勞動力市場的轉(zhuǎn)移就業(yè)概率增加0.62[20]。

籠統(tǒng)地將風險劃分為預期找不到合適工作以及收入下降的風險，再將風險統(tǒng)一作為解釋或控制變量，缺乏針對不同個體風險特征的細致刻畫。具有不同風險類型的人會有不同的遷移決策行為。 在對風險界定的基礎(chǔ)上，我們接下來對風險類型進行分類。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′代表風險類型，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，屬于風險厭惡型；若效用曲線的二階導數(shù)大于0，則認為務(wù)工人口屬于風險偏好型；若效用曲線的二階導數(shù)等于0，則診斷務(wù)工人口屬于風險中性。

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)風險類型。

3.就業(yè)部門與就業(yè)方式

本文中將正規(guī)部門界定為：機關(guān)與事業(yè)單位、國有企業(yè)、外資與合資企業(yè)、雇傭人數(shù)在10人以上的私營企業(yè)。非正規(guī)部門是指那些依靠自有資本經(jīng)營運轉(zhuǎn)，且不受公共財政政策和稅收政策管制的私營企業(yè)和個體經(jīng)營組織，具體而言包括：由個體或家庭通過自營或合伙等方式組織的小型經(jīng)營實體、雇傭人數(shù)在10以下的私營企業(yè)組織、個體從業(yè)者以及家庭手工業(yè)者。另外，與國內(nèi)一些文獻中的界定不同，本文將那些戶籍為農(nóng)村，在城市從事小生意、小買賣，或者私營業(yè)主的務(wù)工人口界定為自雇，由于保險是自已購買，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，包括個體經(jīng)營戶（有固定攤點和沒有固定攤點的小業(yè)主）；家政服務(wù)人員、臨時工，不足10人企業(yè)的受雇者，且沒有與務(wù)工單位簽訂勞動合同，用人單位也沒有為員工上相關(guān)保險。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)財政金融和信貸體系控制約束的機關(guān)、事業(yè)單位、國有企業(yè)與其他社會組織中的受雇者，他們與單位簽訂勞動合同，且能享受到相關(guān)保險。若在上述正規(guī)部門，但沒有享受到相關(guān)保險或沒有簽訂勞動合同，則為正規(guī)部門的非正規(guī)就業(yè)。

4.計量模型

根據(jù)上述分析，本文構(gòu)建進城務(wù)工人口就業(yè)選擇計量模型：

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

其中，pi表示選擇做出進入正規(guī)部門就業(yè)決策的概率，1-pi表示沒有做出進入正規(guī)部門就業(yè)決策的概率。pi1-pi=eβ1+β2xi，兩邊取對數(shù)，得到Li=Ln（pi1-pi）=β1+β2χi+μi

同時，考慮到樣本的風險類型，本次研究中依據(jù)研究需要

將全部樣本依據(jù)其對風險的敏感程度進行分類，具體分成風險偏好、風險厭惡、風險中性三類，并分別作為虛擬變量代入方程中。公式（22）中χ、γ、δ、μ分別表示風險、就業(yè)動機、個體特征、家庭特征、制度及行業(yè)等因素對務(wù)工人口就業(yè)決策的影響。εi為隨機擾動項。

四、數(shù)據(jù)描述與估計結(jié)果說明

本文數(shù)據(jù)來自沈陽農(nóng)業(yè)大學經(jīng)濟管理學院碩博士生于2013年8月在沈陽展開的進城務(wù)工人口就業(yè)的調(diào)研，調(diào)研地點涵蓋沈陽9個市轄區(qū)、1個縣級市及3個縣。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，選取兩個街道進行等距隨機抽樣。每個街道隨機抽取樣本25～30個（擬調(diào)研最多樣本為30），共抽取樣本500個；每一個縣里面，先對全縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)人均GDP進行排序，按照人均GDP水平排序的等距隨機抽樣方法，抽選一個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，隨機抽取家庭戶調(diào)研，共抽取樣本200個。剔除無效問卷后，得到406名進城務(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歲及以上的勞動人口界定為老一代務(wù)工人口，設(shè)為1?？傮w來看，全部調(diào)研對象中，男性勞動人口占全部樣本的60.79%，沒有進城務(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.計量分析

根據(jù)上述風險來源以及就業(yè)風險和就業(yè)動機的推導，本文有必要從這兩個層面考察進城務(wù)工人口的就業(yè)選擇行為。本文設(shè)計了三個模型，分別考察就業(yè)風險和就業(yè)動機、就業(yè)風險和文化程度、就業(yè)動機和文化程度三種交互效應(yīng)對于進城務(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)風險和就業(yè)動機對進城務(wù)工人口就業(yè)部門選擇的影響。預期就業(yè)風險變量在5%水平上顯著，就業(yè)風險增加一個單位，務(wù)工人口選擇正規(guī)部門就業(yè)的對數(shù)發(fā)生比會增加0.0001。相較風險偏好型而言，風險厭惡和風險中性務(wù)工人口選擇正規(guī)部門就業(yè)的對數(shù)發(fā)生比分別增加0.79和1.32。務(wù)工人口享受型動機增加一個單位，相對生存型動機而言，其選擇正規(guī)部門就業(yè)的對數(shù)發(fā)生比增加0.95。我們想考察不同風險類型和就業(yè)動機交互作用下，進城務(wù)工人口的選擇行為，設(shè)定就業(yè)風險和就業(yè)動機的交互項，相對于風險偏好且生存型務(wù)工人口，風險中性且享受型務(wù)工人口選擇正規(guī)部門就業(yè)的對數(shù)發(fā)生比會降低2.04。

模型二考察就業(yè)風險和文化程度交互作用對于進城務(wù)工人口就業(yè)部門選擇的影響。就業(yè)風險變量在5%水平上顯著，相對于小學及以下文化程度者，具備初中文化程度的務(wù)工人口選擇正規(guī)部門就業(yè)的對數(shù)發(fā)生比會降低1.35。就業(yè)風險和文化程度的交互項沒有通過顯著性檢驗，說明務(wù)工人口的人力資本缺乏回報。

模型三考察了不同文化程度和就業(yè)動機交互作用下的務(wù)工人口就業(yè)選擇行為。就業(yè)風險變量在5%水平上顯著，相對于生存型動機，發(fā)展型動機務(wù)工人口選擇正規(guī)部門就業(yè)的對數(shù)發(fā)生比降低1.43。相對于風險偏好型務(wù)工人口，風險厭惡和風險中性務(wù)工人口選擇正規(guī)部門就業(yè)的對數(shù)發(fā)生比分別增加0.55和0.69。相對于生存型動機且小學及以下文化程度者而言，發(fā)展型動機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)的對數(shù)發(fā)生比增加2.28。

圖1就業(yè)風險概率圖

估計結(jié)果驗證了假設(shè)一，就業(yè)風險影響進城務(wù)工人口的就業(yè)部門選擇行為。三個模型中風險變量的系數(shù)均為正，從一般意義而言，離開家鄉(xiāng)進城務(wù)工本身意味著一定的風險，我們對風險的概率進行描述，可以發(fā)現(xiàn)會得到一條類似“N”的折線（見圖1）；除了模型二，模型一和模型三驗證了假設(shè)二，風險厭惡型務(wù)工人口傾向于選擇正規(guī)部門就業(yè)；我們預期的就業(yè)動機對于就業(yè)部門選擇的影響并不顯著。假設(shè)三不成立。

五、簡要結(jié)論及政策含義

本文考察了進城務(wù)工人口就業(yè)部門的選擇行為及其影響因素。計量分析結(jié)果表明：風險因素能部分解釋進城務(wù)工人口的就業(yè)部門選擇行為，動機因素和文化程度也是影響其選擇行為的關(guān)鍵因素。風險和動機是個體決策行為的重要參考變量，風險厭惡型較風險偏好型務(wù)工人口而言，其選擇進入正規(guī)部門的可能性會更大。

由于戶籍限制和職業(yè)類型等的掣肘，很多流動人口和外出務(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)照的進城務(wù)工人口，其就業(yè)風險要更高。因而降低務(wù)工人口的就業(yè)風險是穩(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、增加對外來務(wù)工人口的職業(yè)培訓與指導、更多更準確的就業(yè)信息等施政措施，可以有效地消除務(wù)工人口就業(yè)預期中的不確定性因素，進而增強其進城務(wù)工的正向預期。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)風險。同時，政府相關(guān)部門應(yīng)逐步取消針對進城務(wù)工人口的歧視性就業(yè)政策，引導企業(yè)改善非正規(guī)部門的就業(yè)環(huán)境，加強對非正規(guī)部門的就業(yè)管理與服務(wù)，可以降低進城務(wù)工人口的就業(yè)風險，最終實現(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。

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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) 修復技術(shù)

中圖分類號：TU53 文獻標識碼：A 文章編號：1007-3973（2012）012-005-02

1木結(jié)構(gòu)建筑現(xiàn)狀與修復原則

中華五千年歷史源遠流長，是一部文化的發(fā)展史，更是中國建筑的發(fā)展史。作為古典建筑中重要組成部分的木結(jié)構(gòu)建筑，以其獨特的特點和良好的使用性，從古至今一直為我國及東南亞等國家喜愛，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、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。故對木結(jié)構(gòu)建筑進行修復加固意義重大，造福子孫后代。在維護建筑的使用性能的同時，能更好的恢復其文化底蘊，“曾修益完”是木結(jié)構(gòu)修復的主要目的。

《古建筑木結(jié)構(gòu)維護與加固技術(shù)規(guī)范》GB50165-92中規(guī)定：古建筑的修復與加固，必須遵守不改變文物原狀的原則。同時在維修古建筑時，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，即不改變原建筑風貌下，維護加固木結(jié)構(gòu)建筑。相比較傳統(tǒng)修復技術(shù)而言，現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)修復技術(shù)有其獨特的優(yōu)點和更大的發(fā)展空間。

2現(xiàn)代修復技術(shù)在木建筑修復中的應(yīng)用

對于特大或稀有木種和木結(jié)構(gòu)文物古跡，在木結(jié)構(gòu)的修復過程中不可能大面積用新材替代，所以對木構(gòu)件破損部位進行部分修復和加強木構(gòu)件節(jié)點是現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)修復的主要方面。同時隨著材料科學的發(fā)展，新型修復材料的引入，在保證木建筑原貌的前提下，提高了修復后木結(jié)構(gòu)構(gòu)件的力學性能和使用壽命，目前大量應(yīng)用于實際工程中木結(jié)構(gòu)修復的新型材料有：碳纖維增強材料、玻璃纖維增強材料、玄武巖纖維和化學加固等，以下對不同材料的性能和優(yōu)點進行分析。

2.1碳纖維增強材料（CFRP）在木結(jié)構(gòu)修復中的應(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，為使修復后木結(jié)構(gòu)滿足建筑使用荷載的要求，可通過木結(jié)構(gòu)與復合高強材料的復合來實現(xiàn)。CFRP為碳纖維增強材料，其力學性能如表1所示。

表1 結(jié)構(gòu)工程中碳纖維材料與鋼材力學性能對比

由表1可知，碳纖維材料具有很好的力學性能，其比強度約為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結(jié)構(gòu)的不利影響，當與木結(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)修復中被大量采用。

碳纖維材料在實際工程中多以碳纖維布的形式應(yīng)用于木結(jié)構(gòu)修復加固中，其施工工藝流程如圖1：將需要修復加固的木結(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)件表面并用輥子擠壓密實，趕出氣泡，經(jīng)處理后的木結(jié)構(gòu)構(gòu)件如下圖所示。同時在實際工程中考慮構(gòu)件修復加固后的耐久性問題，必須在經(jīng)修復加固后的纖維布外表面涂刷防護層。

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，木塔構(gòu)件老舊失效，在地震、強光和風振的作用下發(fā)生嚴重破壞，20世紀90年初開始對木塔進行修復，對破損的木柱子及梁柱節(jié)點處采用碳纖維布處理修復加固技術(shù)，現(xiàn)已基本完成木塔的修復加固及維護工作，修復后的應(yīng)縣木塔如圖2所示。

2.2玻璃纖維增強材料（GFRP）加固修復木結(jié)構(gòu)

玻璃纖維增強材料（GFRP）的力學性能及施工方法類似于碳纖維增強材料（CFRP），由前面論述可知，CFRP力學性能好，強度高，并具有良好的耐腐蝕性能，但由于其約束矩形截面柱時，其強度往往不能充分發(fā)揮，造成不必要的浪費，從經(jīng)濟角度考慮，在一定的實際工程中應(yīng)用玻璃纖維具有一定優(yōu)勢。將玻璃纖維布按照規(guī)定黏貼在木構(gòu)件表面修復受損的木構(gòu)件（其施工工藝流程與碳纖維布同），有效的提高木構(gòu)件修復后的力學性能和耐久性能，基于種種優(yōu)點，玻璃纖維增強材料廣泛的應(yīng)用于木結(jié)構(gòu)修復加固中。

2.3連續(xù)玄武巖纖（CBF）在木結(jié)構(gòu)修復中的應(yīng)用

連續(xù)玄武巖纖維（CBF）是一種新型無機纖維材料，不僅具有良好的力學性能、耐酸堿腐蝕性，而且具有幾何可塑性大，輕薄易剪切等特點。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，施工操作簡便，對原結(jié)構(gòu)構(gòu)件破壞小，目前已廣泛用于木結(jié)構(gòu)構(gòu)件的修復加固中。

玄武巖纖維布的施工程序為：在黏貼纖維復合材料以前，對木構(gòu)件表面進行表面處理，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，同時為避免有害物質(zhì)的侵入造成木構(gòu)件的破壞延長使用壽命，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性能，可以提高對木構(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，分為被動加固法和主動加固法兩種。被動加固法是直接用環(huán)氧樹脂BFS布帶連續(xù)纏繞黏貼在木構(gòu)件上；主動加固法是事先將預制好的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，以大袋主動施加柱子側(cè)壓力的效果。

2.4木結(jié)構(gòu)構(gòu)件化學加固

木材屬于天然材料，容易在分潮濕環(huán)境下發(fā)生腐敗，同時也因內(nèi)部蟲蛀形成中空部分。這種情況下，可根據(jù)實際情況，去除木構(gòu)件破壞部分后，選擇化學試劑（多采用不飽和聚樹脂）灌注加固。隨著現(xiàn)代檢測技術(shù)的發(fā)展，配合使用超聲波等精密儀器，可以檢測出不易用肉眼發(fā)覺的木材損傷部分，更全面準確的對其進行化學加固修復。經(jīng)化學修復加固后的木結(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)文獻指出，徐州戲馬臺建筑群之一的風云閣的木柱經(jīng)化學加固處理后，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)建筑修復的未來發(fā)展

目前我國大量的古代木結(jié)構(gòu)建筑急需加固維護，從業(yè)人員人數(shù)嚴重不足、技術(shù)水平參差不齊，都是阻礙木結(jié)構(gòu)修復技術(shù)發(fā)展的主要原因。隨著科學技術(shù)水平及材料科學的發(fā)展，未來將會有更多的新型材料應(yīng)用于木結(jié)構(gòu)建筑的修復中，從業(yè)人員的技術(shù)水平也講有很大程度的提高，施工工藝將會更方便快，這些都將對我國廣闊的木結(jié)構(gòu)修復市場產(chǎn)生的巨大的影響。

4結(jié)論

（1）相比較嵌補、剔補和支撐加固等傳統(tǒng)修復加固建筑技術(shù)，現(xiàn)代新型修復材料和修復技術(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）碳纖維增強材料、玻璃纖維增強材料、玄武巖纖維和化學加固等新型木建筑修復材料，基于其良好的力學性能，輕便高效、易于操作等特點，已廣泛應(yīng)用于木結(jié)構(gòu)的修復加固中，并有十分廣闊的發(fā)展前景。

（3）隨著材料科學的發(fā)展，越來越多的木結(jié)構(gòu)修復技術(shù)將興起發(fā)展，對古代建筑的修復和維護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。目前，全國鋼渣累積堆存近10億t，如何對鋼渣進行有效的循環(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，保護生態(tài)環(huán)境[1]。

謝君等[2]結(jié)合武鋼與武漢理工大學鋪設(shè)的3條鋼渣瀝青路面的長期檢測結(jié)果，驗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均優(yōu)于普通瀝青路面。

李旺等[3]結(jié)合北京市的道路實體工程，對2條鋼渣瀝青混合料試驗路進行了連續(xù)3年的觀測和檢測，從檢測結(jié)果來看：在使用初期，鋼渣瀝青混合料的摩擦系數(shù)與對比路段（石灰?guī)r瀝青混合料）基本相當，但在長期使用過程中，其摩擦系數(shù)衰減程度明顯小于對比路段，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：鋼渣集料獨特的多微孔結(jié)構(gòu)及較大的比重會導致其不能完全按照普通瀝青混合料的方法來設(shè)計。因此，本文以鋼渣為粗集料對SMA-13型瀝青混合料進行配合比設(shè)計，并對混合料的路用性能進行研究，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

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。對鋼渣的基本物理力學性能進行分析，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

試驗中使用的集料取自陜西西臨高速改擴建工地，粗集料為玄武巖，細集料為石灰?guī)r。根據(jù)《公路工程集料試驗規(guī)程》（JTJ E42―2005）對各粒徑碎石進行試驗，集料的各項性能指標均符合《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中的強基性巖石等憎水性石料磨細而成。采用韓國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

2.1 級配設(shè)計合理性研究

熱拌瀝青混合料材料的級配都是按照體積配合的，當集料之間比重相差不大時，以質(zhì)量比計算較為簡便且實用；而當集料之間比重相差較大時，以體積比計算較為合理。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配設(shè)計時須以體積法進行修正，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、玄武巖和機制砂的比重相差不大。按照質(zhì)量配合比設(shè)計成合成級配時，鋼渣、玄武巖和機制砂的質(zhì)量百分比即為體積百分比。

（2）再考慮鋼渣、玄武巖和機制砂的實際比重，由于鋼渣與天然集料兩者之間比重差異大于0.20，集料級配應(yīng)當以體積為基礎(chǔ)進行比重修正。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、玄武巖和機制砂實際質(zhì)量比Pwi。

鋼渣瀝青混合料配合比設(shè)計以體積為基礎(chǔ)進行比重修正的范例見表2。

2.2 級配設(shè)計

本文參照已有的研究成果[4-5]，粗集料選用鋼渣、玄武巖，細集料和礦粉選石灰?guī)r，取規(guī)范要求的SMA-13級配范圍中值進行級配設(shè)計。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)計級配（表3），再以各檔集料的毛體積密度（表4）進行比重修正，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

理論最大相對密度是瀝青混合料配合比設(shè)計和施工質(zhì)量控制的關(guān)鍵性指標，瀝青混合料的體積參數(shù)和現(xiàn)場壓實度指標均是以此為基礎(chǔ)計算所得。鋼渣集料含有大量的微孔結(jié)構(gòu)，對瀝青的吸附并非瞬時完成，而是隨時間而發(fā)生變化，這也將導致理論最大相對密度及相應(yīng)的體積參數(shù)發(fā)生改變，進而影響到瀝青混合料的耐久性能。本文各級粒徑集料的有效相對密度由瀝青浸漬法直接測量得到，見表6，然后計算任意配比礦料混合料的合成有效相對密度，進而計算出鋼渣瀝青混合料的理論最大相對密度。

由表6可知，各級粒徑集料的有效相對密度均介于毛體積相對密度和表觀相對密度之間，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型級配設(shè)計結(jié)果，選擇馬歇爾擊實法進行配合比設(shè)計，馬歇爾擊實次數(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。這是因為鋼渣表面有大量的微孔結(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SMA級配，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。

以浸水飛散試驗結(jié)果來評價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價鋼渣瀝青混合料的膨脹性能。根據(jù)試驗規(guī)程，先測定標準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，測定最終體積V2。計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，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

（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)計時須以體積法進行修正，方可獲得所需級配。

（2）各級粒徑集料的有效相對密度由浸漬法直接測量得到，然后計算任意配比礦料混合料的合成有效相對密度，進而計算出鋼渣瀝青混合料的理論最大相對密度。

（3）通過對鋼渣體積摻量為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)定性等進行試驗研究，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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