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【摘要】本文进行了玄武岩纤维增韧钢筋混凝土梁受弯性能试验研究。在试验的基础上，分析了不同因素对加固梁受弯性能的影响。
【关键词】玄武岩纤维；钢筋混凝土梁；受弯；增韧
一、玄武岩纤维的优点
纤维增强复合材料（FRP）在十木工程中的应用越来越广泛，目前在工程中用的比较多的纤维是钢纤维、碳纤维、玻璃纤维和芳纶纤维。近年来新兴的连续玄武岩纤维（continuous Basalt Fiber简称CBF或BF）可以很好地弥补现有纤维存在的一些不足，有其独特的优势。具体体现如下：
（l）拉伸强度及增强效应强
玄武岩纤维在70℃水作用下其强度可保持1200h，而一般玻璃纤维不到200h便失去强度；在100～250℃温度下的拉伸强度可提高30%，而一般玻璃纤维却下降23%。
（2）耐腐蚀性和化学稳定性好
玄武岩纤维在碱性溶液中具有独一无二的化学稳定性，耐酸性比ECR玻璃纤维还好，具有明显的耐酸耐碱性同时成本却大大降低。
（3）绝缘性能良好
（4）耐高温和低温热稳定性
耐热性接近于价格高的耐高温的石英玻璃纤维，在400℃下工作时，其断裂强度仍能够保持85%；在600℃下工作时，其断裂强度仍能够保持80%的原始强度。
（5）高的弹性模量
玄武岩纤维的弹性模量与昂贵的S玻璃纤维相近，强度相当。在某些场合，玄武岩纤维甚至可以部分代替每吨售价在20余万元的碳纤维或芳纶纤维。
（6）隔热隔音性能
二、试验梁的设计与制作
试验共浇筑了14根钢筋混凝土梁。通过改变试件的纵筋的直径、混凝土中玄武岩短切纤维的特征参数来进行试验研究。
为了提高混凝土的拌合性采取以下几个措施：
1.玄武岩纤维混凝土中使用了外加剂，如分散剂、减水剂；
2.选择合适的搅拌工艺流程。
试验采用5000KN长柱压力试验机，本次试验的压力传感器的量程为500KN，采用三分点加载。
三、试验结果与分析
对2根普通钢筋混凝土梁和12根玄武岩纤维钢筋混凝土梁的正截面承载力进行了分析。在此基础上，可以得以下结论：
（1）影响梁正截面承载力的主要因素是配筋率，在同等条件下，配筋率越高，正截面承载力越高。
（2）纤维体积率对梁正截面承载力有一定影响，掺有玄武岩纤维的钢筋混凝土梁相对于普通的钢筋混凝土梁承载力要高，且随着玄武岩体积率的提高，梁的正截面承载力也有一定提高。由于纤维的掺入，梁破坏时表现出良好的延性。
（3）纤维的长度也影响梁的正截面承载力。其他条件相同，纤维直径相同，掺有纤维长度为25mm的钢筋混凝土梁正截面承载力性能优于长度为15mm的。
在此基础上，定量的分析了影响梁正截面承载力的各因素。采用了与现行结构设计规范中关于普通钢筋混凝土梁正截面承载力公式相协调、适合玄武岩纤维钢筋混凝土梁的公式。
（4）通过比较十四根试验梁的开裂弯矩试验值，可以得出以下结论：在其他条件相同的情况下，受拉纵筋的配筋率由1.21%到1.81%变化时，试验梁的开裂弯矩值没有明显的变化。试验梁的开裂弯矩值随着玄武岩长度的增加而增大，由15mm变化到25mm，开裂弯矩的最大增幅为9%；当受拉纵筋的配筋率相同，纤维长度相同的条件下，试验梁的开裂弯矩值随着玄武岩纤维体积率的增加而增大。体积率为0.6%的试验梁相对于不掺纤维的试验梁的开裂弯矩值的最大增幅达18%。根据水工结构中对抗裂度要求，分析适合玄武岩纤维混凝土构件开裂弯矩的计算式，经计算，试验值与按公式的计算值相吻合。
（5）通过对十四根试验梁的裂缝观测，探究了影响了裂缝宽度的因素，并根据试验数据给出玄武岩纤维钢筋混凝土梁的裂缝宽度建议公式。
试验数据表明，在同级荷载下随着玄武岩纤维体积率的增加，玄武岩钢筋混凝土梁的最大裂缝宽度整体呈減小的趋势。相对于普通钢筋混凝土梁，同级荷载下裂缝宽度的减小明显；其他条件相同的情况下，掺有纤维长度为25mm的玄武岩纤维钢筋混凝土梁的抗裂性能优于长度为15mm的梁；随着纵筋配筋率的提高，在相同荷载条件下最大裂缝宽度整体呈减小的趋势；根据相关规范中的规定，结合本试验中的数据，推导适合玄武岩纤维钢筋混凝土梁的裂缝宽度计算公式，根据试验数据进行拟合。通过计算，发现试验值与计算值较为吻合。
（6）通过观测十四根试验梁在荷载作用下的变形情况，探究了影响试验梁挠度的因素。相同条件下，随着纤维体积率的提高，梁的变形减小，梁的刚度增加。经计算，相对普通混凝土梁，掺纤维的梁的挠度降低幅度集中在10%～20%，最大幅度可达25%；随着长径比的增大，试验梁的挠度降低。对试验数据分析计算可知，试验梁变形减少的最大幅度为16%；随着配筋率的提高，梁的挠度下降的趋势非常明显，通过对试验数据的计算，相同条件下，配筋率的提高导致梁变形下降的最大幅度为65%；通过分析构件短期刚度的计算公式，运用大量的试验数据，回归了短期刚度计算式中的系数。
参考文献
[1]黄承逢，纤维棍凝土结构.北京：机械工业出版社，2004.
[2]管巧艳，钢筋钢纤维高强混凝土梁受弯性能研究：（硕士论文）.郑州：郑州大学，2005.
[3]沈蒲生，梁兴文，廖莎等.混凝土结构设计原理.北京：高等教育出版社，2002.
【关键词】玄武岩纤维；钢筋混凝土梁；受弯；增韧
一、玄武岩纤维的优点
纤维增强复合材料（FRP）在十木工程中的应用越来越广泛，目前在工程中用的比较多的纤维是钢纤维、碳纤维、玻璃纤维和芳纶纤维。近年来新兴的连续玄武岩纤维（continuous Basalt Fiber简称CBF或BF）可以很好地弥补现有纤维存在的一些不足，有其独特的优势。具体体现如下：
（l）拉伸强度及增强效应强
玄武岩纤维在70℃水作用下其强度可保持1200h，而一般玻璃纤维不到200h便失去强度；在100～250℃温度下的拉伸强度可提高30%，而一般玻璃纤维却下降23%。
（2）耐腐蚀性和化学稳定性好
玄武岩纤维在碱性溶液中具有独一无二的化学稳定性，耐酸性比ECR玻璃纤维还好，具有明显的耐酸耐碱性同时成本却大大降低。
（3）绝缘性能良好
（4）耐高温和低温热稳定性
耐热性接近于价格高的耐高温的石英玻璃纤维，在400℃下工作时，其断裂强度仍能够保持85%；在600℃下工作时，其断裂强度仍能够保持80%的原始强度。
（5）高的弹性模量
玄武岩纤维的弹性模量与昂贵的S玻璃纤维相近，强度相当。在某些场合，玄武岩纤维甚至可以部分代替每吨售价在20余万元的碳纤维或芳纶纤维。
（6）隔热隔音性能
二、试验梁的设计与制作
试验共浇筑了14根钢筋混凝土梁。通过改变试件的纵筋的直径、混凝土中玄武岩短切纤维的特征参数来进行试验研究。
为了提高混凝土的拌合性采取以下几个措施：
1.玄武岩纤维混凝土中使用了外加剂，如分散剂、减水剂；
2.选择合适的搅拌工艺流程。
试验采用5000KN长柱压力试验机，本次试验的压力传感器的量程为500KN，采用三分点加载。
三、试验结果与分析
对2根普通钢筋混凝土梁和12根玄武岩纤维钢筋混凝土梁的正截面承载力进行了分析。在此基础上，可以得以下结论：
（1）影响梁正截面承载力的主要因素是配筋率，在同等条件下，配筋率越高，正截面承载力越高。
（2）纤维体积率对梁正截面承载力有一定影响，掺有玄武岩纤维的钢筋混凝土梁相对于普通的钢筋混凝土梁承载力要高，且随着玄武岩体积率的提高，梁的正截面承载力也有一定提高。由于纤维的掺入，梁破坏时表现出良好的延性。
（3）纤维的长度也影响梁的正截面承载力。其他条件相同，纤维直径相同，掺有纤维长度为25mm的钢筋混凝土梁正截面承载力性能优于长度为15mm的。
在此基础上，定量的分析了影响梁正截面承载力的各因素。采用了与现行结构设计规范中关于普通钢筋混凝土梁正截面承载力公式相协调、适合玄武岩纤维钢筋混凝土梁的公式。
（4）通过比较十四根试验梁的开裂弯矩试验值，可以得出以下结论：在其他条件相同的情况下，受拉纵筋的配筋率由1.21%到1.81%变化时，试验梁的开裂弯矩值没有明显的变化。试验梁的开裂弯矩值随着玄武岩长度的增加而增大，由15mm变化到25mm，开裂弯矩的最大增幅为9%；当受拉纵筋的配筋率相同，纤维长度相同的条件下，试验梁的开裂弯矩值随着玄武岩纤维体积率的增加而增大。体积率为0.6%的试验梁相对于不掺纤维的试验梁的开裂弯矩值的最大增幅达18%。根据水工结构中对抗裂度要求，分析适合玄武岩纤维混凝土构件开裂弯矩的计算式，经计算，试验值与按公式的计算值相吻合。
（5）通过对十四根试验梁的裂缝观测，探究了影响了裂缝宽度的因素，并根据试验数据给出玄武岩纤维钢筋混凝土梁的裂缝宽度建议公式。
试验数据表明，在同级荷载下随着玄武岩纤维体积率的增加，玄武岩钢筋混凝土梁的最大裂缝宽度整体呈減小的趋势。相对于普通钢筋混凝土梁，同级荷载下裂缝宽度的减小明显；其他条件相同的情况下，掺有纤维长度为25mm的玄武岩纤维钢筋混凝土梁的抗裂性能优于长度为15mm的梁；随着纵筋配筋率的提高，在相同荷载条件下最大裂缝宽度整体呈减小的趋势；根据相关规范中的规定，结合本试验中的数据，推导适合玄武岩纤维钢筋混凝土梁的裂缝宽度计算公式，根据试验数据进行拟合。通过计算，发现试验值与计算值较为吻合。
（6）通过观测十四根试验梁在荷载作用下的变形情况，探究了影响试验梁挠度的因素。相同条件下，随着纤维体积率的提高，梁的变形减小，梁的刚度增加。经计算，相对普通混凝土梁，掺纤维的梁的挠度降低幅度集中在10%～20%，最大幅度可达25%；随着长径比的增大，试验梁的挠度降低。对试验数据分析计算可知，试验梁变形减少的最大幅度为16%；随着配筋率的提高，梁的挠度下降的趋势非常明显，通过对试验数据的计算，相同条件下，配筋率的提高导致梁变形下降的最大幅度为65%；通过分析构件短期刚度的计算公式，运用大量的试验数据，回归了短期刚度计算式中的系数。
参考文献
[1]黄承逢，纤维棍凝土结构.北京：机械工业出版社，2004.
[2]管巧艳，钢筋钢纤维高强混凝土梁受弯性能研究：（硕士论文）.郑州：郑州大学，2005.
[3]沈蒲生，梁兴文，廖莎等.混凝土结构设计原理.北京：高等教育出版社，2002.