玄武岩纤维混凝土梁裂缝和变形试验研究

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1、玄武岩纤维混凝土梁裂缝和变形试验研究　　摘要：为研究玄武岩纤维的掺入对钢筋混凝土梁裂缝和变形的影响，以玄武岩纤维体积掺率和纤维长度为变化参数，设计制作5根试验梁，通过静载试验获得了玄武岩纤维混凝土梁在受力过程中的裂缝分布、裂缝宽度和跨中挠度等试验数据，并与普通混凝土梁进行对比。基于试验数据分析结果提出了玄武岩纤维混凝土梁最大裂缝宽度和短期刚度计算方法。结果表明：玄武岩纤维的掺入可有效阻止钢筋混凝土梁裂缝的开展并提高梁构件的延性。　　关键词：玄武岩纤维；混凝土梁；试验研究；裂缝；变形　　中图分类号：TU528.572文献标志码：A　　Abs

2、tract：Inordertostudytheinfluenceofmixingofbasaltfiberoncrackanddeformationofreinforcedconcretebeams，fivetestbeamsweremadewiththeparametersofvolumeratioandlengthofbasaltfiber，andthestaticloadtestswerecarriedout.Thetestdataofcrackdistribution，crackwidthandmidspandeflectiono

3、fbasaltfiberreinforcedconcretebeamsintheprocessofstresswereobtainedandcomparedwithcommonconcretebeams.Basedontheanalysisresultsoftestdata，thecalculationmethodsofmaximumcrackwidthandshorttermstiffnessofbasaltfiberreinforcedconcretebeamswerepresented.Theresultsshowthatthemi

4、xingof8basaltfibercaneffectivelypreventcracksextensioninreinforcedconcretebeamsandimprovetheductilityofbeams.　　Keywords：basaltfiber；concretebeam；experimentalresearch；crack；deformation　　0引言　　混凝土是当今建筑行业使用最广泛的建筑材料之一，其应用遍布于民用和工业建筑、交通、水利、军事、海港等各工程领域，但混凝土抗拉强度低、易开裂、变形性能差等缺陷在一定程度

5、上影响了工程质量，限制了其更广泛的应用。长期以来许多学者都在探索改善混凝土性能的方法和途径[1]。吴中伟[2]曾经提出“复合化是水泥基材料高性能化的主要途径，纤维增强是核心”。纤维混凝土较普通混凝土具有更好的抗裂性能，已成为当今混凝土改性研究的热点[34]。纤维的掺入使普通混凝土梁最大裂缝宽度与短期刚度的计算公式不再适用于纤维混凝土梁，目前各国相关学者对于纤维混凝土的研究主要集中在碳纤维与钢纤维上，对于玄武岩纤维混凝土多见其基本力学性能的研究，而对玄武岩纤维混凝土梁短期刚度和裂缝的研究尚未见系统报道。玄武岩纤维作为一种新兴的环保型无机纤维

6、材料，具有性价比高、抗拉强度高、耐腐蚀、耐高温、抗裂性能好等优点，是其他纤维材料的良好替代品[5]。相关研究表明[69]，把纤维掺入到混凝土中可有效阻止混凝土梁裂缝的开展并提高混凝土梁的变形能力。针对上述情况，本文通过玄武岩纤维混凝土简支梁受弯试验，着重探究玄武岩纤维的掺入对混凝土梁裂缝开展与变形的影响，为玄武岩纤维混凝土在工程中的应用提供理论依据。8　　1试验概况　　1.1试验梁设计　　根据玄武岩纤维长度和体积掺率的不同，设计并制作5根试验梁，试验梁的外形尺寸和配筋均一致，梁宽b为160mm，梁高h为300mm，跨度l为2300mm，净

7、跨l0为2100mm。受拉纵筋采用HRB335级钢筋，受压纵筋采用HPB300级钢筋，箍筋采用直径为10mm的HPB300级钢筋，箍筋间距为100mm。试验梁参数如表1所示。试验梁配筋如图1所示。　　3试验分析　　3.1裂缝分析　　最大裂缝宽度随荷载变化曲线如图6所示。裂缝观测仪观测到的跨越裂缝的玄武岩纤维如图7所示。8　　由图6可以看出：相同荷载作用下，玄武岩纤维混凝土梁最大裂缝宽度均小于普通混凝土梁，混凝土中掺入玄武岩纤维能起到阻裂效果；对比试验梁L112与L212，L130与L230，当玄武岩纤维长度相同时，玄武岩纤维体积掺率越大，

8、相同荷载作用下试验梁最大裂缝宽度越小，增大玄武岩纤维体积掺率在一定程度上可提高混凝土的抗裂性能；将试验梁L112与L130，L212与L230进行对比发现，随着玄武岩纤维长度的增加，相同荷载作