《4,.2 《纤维布及纤维增【强复合材料
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4.2.2 】本条为强制性条文】必须严格执行
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!结构加固用的玻璃纤!维布、玻璃纤—维增强复材》筋和玻璃纤维—增强复材管中的玻】璃纤维?仅限使用高强型【。(S)或《无碱型?(E)玻璃纤—维,不得使用中碱或【高碱玻?璃纤维?中碱及高碱玻璃纤维!的长期耐水性和【耐,腐蚀性?相对较差难以—满足:工程结构《耐久:性的要求
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4.》2.3 本—条,对单向纤维布做【出了规定需说明【以下:几点
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: (1)纤】维布的计算》厚,度为理论值而—不是纤维布》的实测厚度因为【纤维布质地柔—软实测?厚度离散性很—大,纤维密度《应由厂商提供但应同!时出具检测单位的】。测定证明材料—
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》 ,(2)试《验研究和工程应【用证明单《。层纤维布的单—位面积质《量越大?施工时浸渍树脂【越,不,容,。易完全?浸透:施工质量较难保【证因此对《于单:位,面,积质量比较大的【纤维布?。应采用粘《度低且可使用时间较!。。。长的浸?渍树脂施工以有利】于树脂对纤》。维的充分浸透
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》 (3)本【条所指纤维质量是】指纤维的净质量【不包括固定纤维【所用的纬线和预浸所!用的树脂质量—在内
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【 (4)》玻璃纤维《布和:玄武岩纤维》布因纤维密度较大】单位:面积:质量不宜《过低避免厚度过【小因此单层》厚度:可以较大但在使用】中也应保证树脂能】够充分?浸透:纤维布
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4.2.4! 纤维布》按纤维种《。类不同主要分为碳】纤维布、玻》璃,纤维布?、芳纶纤维布、玄】武岩纤维布等本【标准中分《别用CFS、GF】S、AFS、—BFS表示》
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》 纤《维布的主要》力学性能《。应按现行国家标【准定向纤《维增:强聚合物基复合材】。料拉伸性《能试验方法GB/】T 33《54测定《试件宽?度取15mm—表4.2《.4中所列碳—纤维:布的指标主要依据】日本T?70:0S:碳纤维丝织成单向】。碳纤:维布的性能确定根】据国内进行的大【。量碳纤维布材料【检测结果《及其频率分析主【要,依据:强度、模量不同【分级以?满足:不同结构加固要求】的,选择尽量降低成本】
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? 纤维》布的分级命名高强型!纤维布由《纤维布种类及指【标参量组成例—如高强型碳纤维布】(CFS《。。),抗拉强度《≥2500MP【a等级命名CFS】250?0,;高模型纤维—布由纤维《布种类、弹性模量】指标代号及指标参】量组成例如高模【型,。碳纤维布(C—FS)弹性模—量≥390M—Pa:等级命名CFS【M390
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《 目前用于》结构加固或》修复的?玻璃纤?维布种类较少由于玻!璃纤维的成本—较低:使用时可《以根:据不同的需》。要选:。择不同级别芳纶【布与:玄武:岩纤维布《均应用?较少暂?时不:做详细分级》规定
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各种【纤维:布的性能指》标是各?参加编制单位根据】国,内相关单《位,的检测结《果对加固市场—上广泛使《用的纤维布材—。料的检?测试验结果和科研结!果以及参考国—外相关研究成果和】技术:规程:而制:定的目前在加固工】程中大量《使,用的是?单向纤?维布故?本,条仅列出了单向纤】维布的?性能指标对双向【或多向纤维布的性】能,指,标未予?列出可以参》照单向纤维布的【指,标采用
! 纤》维,布,的强度标准值应具有!95%的保证率弹】性模量?和极:限应变取平均—值,。对于结构《加固用纤维增强【复合材?料强:度,指,标,是其最?重,要,。的指标之《一采用标准值与现行!的国家相关标—准是一致的本标【准采用以概率论【为基础的极限状态】法进行?承载能力《极限状态和正常【使用极限状态的计】算,和验算各状》态表征材料性能的基!准值为标准值—按,。照现行国家标准建】筑结构可靠度—设计统一标准G【。B 50068【规,。定纤维?布的强度标准—值取不?小于95%》的保证率的性能指标!。值,即可:按下式计算确—定
fk!=μf-1.64】5,σ,f=μf《(,。1-1.6》4δf) ! , (2《)
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《 式中fk—。。、μf?、σf、δf—一一分?别,为纤维?布抗:拉强度的标准值、均!值、:。标准差?、变:异系数?
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》 纤维布》的抗拉强度》应按纤维布的—。净截面积计》算净截面积取纤维布!的计算厚度》乘以宽度纤维布【的计算厚度》为纤:。维布的单位》面积质量除以—纤维密度
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4.2》.5 复材板的主!要力学性能应按现行!国家标准定向纤维】。增强聚合物基复合】材料拉伸性》能试:验方法GB/T【 3354》测定单向复材板的】抗,拉强:。度应按板的截—面(:含树脂)面》积计算截面面积(】含树脂)取实测厚度!乘以实测宽度
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【 复材板》过厚或?。。过宽施工《质量均难以》保,证,所,以在设计和施工【时都应尽量》使,用宽:度较小的复》材板相关《研究表?明纤维体积》含量在?60%~70—%时性能最好故本标!准规定?复材板中的纤维体】积含量不《宜小于60%
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4.2】.6 ? 复材板按纤—维种类不同主要分为!碳纤维复材板、玻璃!纤维复材《板、玄武岩纤维【复材板等本标准【中,分别用?。CFP、GF—P、BFP表示
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【 试验研》究表明?复材板的《。力学性能检测—时试样总长度为2】30:。。mm可保证》工,作部分为100mm!。宽度为1《5mm?检测的数据准确【率较高?离散性较小表—4.2.6中所列】复材板?的指:。标主要依据国内外大!量,检测:结果及其频率—。分析
】。 复材板的】分级命名由》复材板的种类及指】标参量组《成例如碳纤维复【材板(CFP)【抗拉强?度≥200》0M:Pa:等级命名CF—P200《0
【4.2?。.7 非预应【力复材筋可选用碳纤!维复材筋《、玻:璃纤维复《材筋、?芳纶纤维复材筋或玄!武岩纤?维复材筋预应力【复材筋可选》用碳纤维复》材筋、芳纶》纤维复?材筋:或玄武岩纤维复【。材筋当复材筋作【为加强?。筋,。与混凝?土组合形成》复材筋?混凝土构件时应【与混凝土界面可靠粘!结
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,4.2.8 本】条对复材筋》做出了规定
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】 1、2《 单向?复,材筋的抗拉强度应】按筋材的《截面(含树脂—)面积计算截面面】积,。(含树脂)按名义】直,径计:算复材筋允许使用椭!圆截:面、矩形《截,面筋特别的对于弯钩!。筋、箍筋等材料【截面:。椭圆或?矩形等?形,貌具有更《好的使用《性,对于椭圆截面筋定】义复材筋的直径为】与之截面面积—相等的光圆筋的【。直径
】 3》 相关研究表明】纤维体积《含量在60%~7】0%时性能最好故】本标准规定复材筋中!的纤维体《积含:量不宜小于60%】
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4.2【.,9 复材》。。筋按纤维种类—不同:主,要分为碳纤维筋【、玻璃纤维筋、芳】纶纤维筋《、玄武岩纤维筋【。等本标准中分别用C!。FB、?GFB、AFB、B!FB表示《。本条:规定了复《。材,筋的主?要力学性《能指标?。复材筋?。为,各向:。异性:的,材料其性能与—钢筋不同由于剪切滞!后现象一般复材筋随!直径的增《大,其强:度也越低检测—时应采用《。不经:过表面处《理的筋材进行测【试根据不同检测【机构的检《测结果在本标准表】4.2.9》。中对复材筋进行了分!级
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》 另外作【为结构受力筋—使用时除考虑复材筋!的,拉伸强度、弹—性模量、极限—应变外还应》有剪切强度、握裹力!。、在碱性环境—中的耐久性》以及复材《筋在新建结》构中的耐火性能等方!面的数?。据
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4》.2.?10 复材网【格由连续纤维—。。在工厂经树脂浸渍固!化的纤维增强复合材!料网格状制品—其几何特征可—由网格长度》、网格宽度》、横向网格》间,距、纵?向网格间距表示【复材网格的主要【特征是?具有刚性的交叉节点!。它可以确保复材网】格锚固于水泥基【材料形成一》个可靠整体工—程中必须使用抗【拉强度?和交叉?结点刚度经过—确认的复材网格
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本条】规,定了复材网格的【主,要力学性《能指标本标》准附录A《给出了复材网格抗】拉强度和弹性模【量的测定方》。法,检测时应采用不经过!。。表面处理《的复材网格》进行
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—因生产的工艺特【点复材网格的—断面尺寸《。会出现一定》的离散性而且因【生产工艺的不同【复,材网格的有效面积和!表观面积也存—在较大的不同—因此:。本标准?设计计算时所用【的计算截《面积均按网格单【肢中纤维《体积含量60—%计算由厂商按【此原则?给出标称的名义截面!积而不是实》测的截?面积厂商应提供对应!名义截面积下的【材料力学性能检验】报告
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— 现:有的复材网格产品】主要是碳纤维网格】和玄武岩纤》维网格?因此本标准》只给:出了这两种复材【网格的力学性—能指标要求对—于其他类型的复【材网格如玻纤网格】也可按?照本标准给出的方法!进,行力学性能测试
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4.2【.,11 复》材型:材具有很强的—可设计性在选—。择纤维方面可选用】单一的?碳纤:维、玻璃纤维、芳】。。。纶或玄武岩纤维为】了改善构件的某种性!能也:可以选择《上述纤维中的—两者或三者混杂以】达到优化的目的复】材型材中纤维体【积含量不应小—于50%是为了保】证其有较高》的性能复材型—。材为各向异性应根】据复材型材的受力】状态对纤维取向及铺!。。层进行专《门设计以《充分:利用复材材》料的:性能:
4.2!.12 尽—管复材层合管的【。弹,。性材料参数可—以,通过力学方法—计算得出但研—究表明理论计算【值对不同材料参【数的误差相》当可观同时对于角】铺设:层合:管,。当有相当《数量纤维偏离受【力方向时复材—表现出明显的非线性!这也无法在理—论计:算得到反映因此本标!准推荐?采,用5种标准试验方】法得到复材管—的材料性质》
【 : 复材条形试件【拉伸试验具有操作简!便、离散性》。。较低的优点因此【本标准推荐》其为测试复材—轴向:抗拉性?。能的标准《。试,验方法但《是应:该注意该种试验【方,法仅适?用于:对,称、平衡《(或特殊正交—。。各向异性)》。铺层方式;当其【用于其他铺层方式】的层合管时应合理】评估单轴拉》力,引起的翘曲变形的】影响
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》 复?材,条形:试件压?缩试验是《通过夹具与试件【端部间剪应》力传递?来对试件中部施加压!应,力,的一种试验方法为】本标准所推荐该种方!法能有效避免试件端!。部破坏以《及屈:曲破坏因此》能,够较:为准确?地得到材《。料的抗压弹》性参数及压溃荷【载与拉伸试验一【样该种方法仅适【用于宏?观表现为正交各【向异性的复材;当】其用于其他复—材时应注意》。复杂变形的影响
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!在复材圆管》混凝土构件中复材圆!。管的环向抗拉性能】对其约?束效果十分重要由于!圆管:曲,率的存在条形试件】拉伸试?验,难以进行以往的试】验研究对复材圆管的!环向抗拉性能通【常,采用环形试件拉伸试!验该:试验方法《较为成熟及易于实】施因:此为本标准所推荐】
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— 环形》试件拉伸试验—。的,结果会受到》。以下因素的》影响1)试件—与半圆盘之间的摩】擦,力;2)两个半圆盘!之间的空隙》带来的弯《曲,效应
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更加【准确:。的结果?可,由水:压试验获得此—时可参考现行国家标!准纤维增强热固性】塑料管短时水—压失效压力试—验方法GB/T 5!351?。的有:关规定执行》
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: 条形》试,件压缩?试验可以得到复材】的材料抗压性质【但,由于其?采用试件为复—材管:中的一小片故—不能反映复材管整体!受压:下的极限状态—(如不能考虑屈【曲的影响、》管非均匀性的—影响等)基》于,此对于复材》圆管本标准推荐复材!空管压缩《试验以得到其单轴】抗压极限状态理【论,和试验研《究表明复材圆管混凝!。土破:坏时管的环》向拉断应变具—有较大的离》散性此拉断应变与】。混,凝土的不均》匀性、截面曲—率以及复《材管本身《多轴应?力影:响等因素有关其值】往往明显低》于复材?标准:拉伸试验所得数值对!于具有不《同铺层组成的复材层!合管:其轴向和周向的【刚度、强《度比变化很大—多轴应力《对极限状态》的影响尤《难评估基于此本标】准推荐采用复—材圆管?混,凝土短?柱压缩试验(本【。。。标准附录B)—来,。确,定复材圆《管,混凝土的极限状态试!验中:通,常可采用强度等级】为C4?。0的混凝土当混凝】土强度等级》高于C50》时混:。凝土强度对复材管极!限状态的影响不能】忽略故应《采,用相应等级混凝土进!。行复材?圆管混凝土短—柱压缩?试验
! : 本:。标准设计方》法,主要基于复材应【力-应变《关系符合线弹—。性的假设当材料试】验表:明所采用复》。材具有明显的非线】性性:质时宜等效》为线弹性材料—其弹:性模量?按等效方法计算
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当】复材管应力-应变曲!线表现?出不断软化的非线】性时:其等效弹性模—量可取极限状态时的!割线弹性模量;【。当复材管应力-【应变曲线《表,现出:不断硬化的非—线性时其等效弹性模!。量应:取,初始:切线弹性《模量
】 《复材型?材中纤维铺层的【设计决定《了构件的性能各【种铺层设计可—以按照要求按照细】观力学?和层合板《。理论:计算确?定按细观力学和【层合板理《论计算?二种典型铺层的【基本参数见表1【其中类型一为[90!°,/0°/《0°/90°]s类!。型,二为[90°/【±45?°/90°]s【各,层厚度?相同
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》 ? 由于?复材型材的》成型工艺对》其质量?、性能影《响较大为排除生产工!。艺的不稳《定性造成的》产品质量离散性【故本:标准中要求用于【结构加固《、修:复工程和构成—组合:结构工程的》复材:型,材必须是机械化生产!工艺成型目前国内外!较成熟?的复:材型材机械化成型工!。艺主要为拉挤成型工!艺和缠绕成》型工艺为保》证产品质量还要【。求必须是专业认证】工,厂生产、并经权威】质检部门《。检测认可的产品【
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4.2《.,13 《复材抗拉强》度标准值《ffk?具有95%》的保证率符合—现行:国家标准建筑结构】可靠度设计统—一标:准GB 5006】8对材料标准值的保!证率要求在此基础上!进行设计取值—复材材料《。的分项?系数主要考》虑复材?片材加固《混凝土构《件的可靠《性指标与现行—国家标准《混凝土结构设计规】。范GB 50010!。一,致并考虑复材材料】。破坏:的脆性特点确定【的对纤维布加固取1!.40;新》建结构中《的复材筋及其他工厂!预制的复材制品取】1.2?5
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— 复材在长期—所处环境的酸碱盐、!湿度、温度》、日:照等作用下性能会有!不,同,。。程度地?降低由于不同环【境情况对不同品种纤!。维材料劣化影响【程度不同考虑到耐久!性的要求采用不同】的系数给予折减环境!影响系数是》根据我国试》验研究成果并—参考:了ACI 4—40.2R相关标】准和:国外学者的试—验研:。究,。。数据确定的》环,境影响系数γ按本标!准表4.2.1【3取值其中玄武【岩纤维复材》在,海洋:环境、侵蚀性环境】下性能保留率优于】玻璃纤维复材但【。考,虑到玄武岩》纤维复?材研:究应用历史相—比,其他纤维复》材较短因此》偏安全考虑环境影响!系数:取值与玻璃纤维复】材保持一致
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