玄武岩纤维复合材料（BFRP）网格与钢筋网片有哪些区别呢？相信大家都非常好奇，今天，绿材谷科技小编就来给大家带来BFRP网格的基本性能以及与钢筋网片的抗裂机理和性能对比。

01 玄武岩纤维复合材料网格基本性能

玄武岩纤维复合材料（BFRP）网格因具有轻质、高强、耐腐蚀、与混凝土热膨胀系数一致、节点强度高、粘结性能优异和更小的保护层厚度等优点，可配置在混凝土结构的保护层中，如图1所示，抵抗大体积混凝土浇筑时产生的裂缝，其基本力学性能如表1所示。

(a) 立面图

(b) 横截面图

图1 BFRP网格配置构造

复合材料网格种类	拉伸强度(MPa)	拉伸弹性模量(GPa)	断裂伸长率%
BFG2000	≥2000	≥85	2.3

注：数据来自国家标准《结构工程用纤维增强复合材料网格》GB/T 36262-2018

02 玄武岩纤维复合材料网格与钢筋网片的抗裂机理和性能对比

2.1 基本抗裂原理

大体积混凝土浇筑时，内部混凝土水化放热剧烈导致内部与外部混凝土产生温度差，使得混凝土表面产生拉应力，BFRP网格和钢筋网片作为增强材料，通过与混凝土的粘结抵抗混凝土表面的拉应力，减小该拉应力，从而避免裂缝的出现。图2和3分别为BFRP网格和钢筋网片抵抗混凝土拉应力之后的混凝土表面的应力云图，图2比图3 表现出更为均匀的表面应力，这是因为肢条密集且粘结优异的BFRP网格因可提供更均匀的约束力，使得混凝土表面的拉应力分布更为均匀，应力水平更低。另一方面，当混凝土表面因结构受外荷载等因素出现裂缝时，如图4和5所示，而裂缝处的BFRP网格和钢筋网片通过与混凝土的粘结提供相反的拉应力，限制裂缝的发展。因粘结性能和力学性能优异，采用了BFRP网格的混凝土表面的裂缝会更细与更短。

图2 BFRP网格增强混凝土构件表面应力云图

图3 钢筋网片增强混凝土构件表面应力云图

图4 BFRP网格控裂示意

图5 钢筋网片控裂示意

2.2 性能对比

因网孔大小、保护层厚度、节点构造、耐腐蚀性、热膨胀系数、粘结性能、弹性模量、施工方法和生产功耗的不同，BFRP网格与钢筋网片相比有以下九点区别：

1、更小的网孔

与常规钢筋网片相比（网孔大小100mm×100mm），BFRP网格具有更小的网孔（50mm×50mm），肢条更密集，约束力分布更均匀。如图6和7所示，因钢筋网片网孔较大，网孔中心处的约束较少，容易产生裂缝，而BFRP网格的网孔小，约束力覆盖完全，更有利于抗裂。且BFRP网格的肢条更密集，裂缝穿过肢条的概率更大，更有利于限制已出现裂缝的发展。

图6 BFRP网格控裂示意

图7 钢筋网片控裂示意

2、更小的保护层厚度

虽然BFRP网格的弹模低于钢筋网片，但耐腐蚀性更好的BFRP网格可以设置更小的保护层厚度，大体积混凝土的裂缝是由内外的温度差而产生，外侧混凝土拉应力较大，裂缝首先在外部出现，如图8所示。因此保护层厚度越小，网格直接在应力最大处发挥作用，抗裂效果越好。钢筋网片因需要较大的保护层厚度，抗裂效果较差，如图9所示。经实际工程验证，其综合控裂效果显著优于钢筋网片。

图8 BFRP网格控裂示意

图9 钢筋网片控裂示意

3、更强的节点

BFRP网格的节点由多层纤维布置一体成型，如图10所示，相比于钢筋网片（如图11所示），BFRP网格节点更有利于传力，具有更强的节点机械咬合力，更高的节点刚度，比钢筋网片更有利于抗裂。

图10 BFRP网格节点构造

图11 钢筋网片节点构造

4、更优异的耐腐蚀性

普通钢筋耐腐蚀性差，容易发生腐蚀锈胀；不锈钢虽锈蚀速度慢，但最终还是无法避免锈胀，并且焊点容易锈蚀，破坏网片整体性。锈胀会引起旧裂缝扩展和新裂缝产生，最终导致混凝土保护层剥落。而BFRP网格耐腐蚀性能好，不发生锈胀。

5、更接近混凝土的热膨胀系数

与普通钢筋网片（12×10-6/℃）和不锈钢筋网片（16-18×10-6/℃）相比，BFRP网格的热膨胀系数（9×10-6/℃）更接近混凝土的热膨胀系数（8-12×10-6/℃）。BFRP网格不会因混凝土水化热造成的温度升和降，而产生内应力，从而减小开裂的可能性。

6、更优异的粘结强度

BFRP网格与混凝土的粘结性能优异，如图12所示。BFRP网格的粘结强度>13MPa，高于钢筋网片的粘结强度（>10 MPa）。网格能与混凝土协同变形，共同受力。

图12 复合材料网格传力路径与粘结强度

7、弹性模量

混凝土的弹性模量会随着养护龄期的增长而逐渐增长，如图13所示[]，混凝土早期（以7天为例）的弹性模量为完全养护好后的70%。以C40混凝土为例，其养护完成后弹模为32.5GPa，7天弹模为22.75GPa，而BFRP网格的弹模≥85GPa。因此， BFRP网格的弹性模量大于混凝土的弹性模量，BFRP网格配置在混凝土中，是可以作为增强材料，起到抵抗混凝土拉应力的作用，延缓混凝土的开裂。开裂后，网格的弹性模量越大，控裂效果越好，但弹模不是唯一控制因素。网格的拉伸刚度EA起控制作用，EA越大，裂缝宽度越小，因此网格的用量和弹模都会影响裂缝宽度。

图13 混凝土弹性模量历时变化曲线

8、安装更便捷安全

玄武岩纤维复合材料网格轻质高强（其密度为钢筋的1/4），便于人工直接装卸和操作，安装便捷高效；整个工序可有效降低劳动强度，避免起重吊装带来的安全风险；结构钢筋骨架布置成型后即可逐段安装，紧后工序可平行流水作业；网格无磁透波绝缘，不会影响钢筋保护层正常检测。

9、集约低碳，经济性高

玄武岩纤维复合材料网格从原材到生产、应用，绿色环保，符合国家“双碳”目标要求；采用机械一体化成型，实现了量产规模化，经济性高。

03 总结 

1、BFRP网格和钢筋网片通过与混凝土的粘结传递约束应力，限制裂缝的出现与发展。

2、BFRP网格因具有更小的网孔、更小的保护层厚度、更强的节点、更优的耐腐蚀性、与混凝土更一致的热膨胀系数和更优异的粘结强度等因素，能实现优于钢筋网片的抗裂效果，且其施工更加方便，符合国家“双碳”目标要求。

3、除能提升结构抗裂和耐久性外，强度更高的BFRP网格还能提高结构在地震作用下的约束延性。

参考文献

[1] GB/T 36262-2018，结构工程用纤维增强复合材料网格[S].

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