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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?
【 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
【
【 (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
《。
【 (?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?、GFS、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G】B,/T: 3354测定【试件宽度取15【mm表4.》2.4中所列碳纤】维布的指标主要【依据日本《T700S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
! 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≥250》0MPa等》级命名CFS25】00;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《(CFS)弹性模量!≥390M》Pa等级《命名:CFSM390
!
— 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?
【 ?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《9,。5%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GB 5【006?8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-1.6—45σf=μf(】1-1.6》4,。δf) — 《 (2)
》
【 式中fk、μ】f、σf、δ—f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G》B,/T ?33:54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
】 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6:0%~7《0%: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【。%
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!、GFP、》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230mm—。可保证工《作部分为100m】m宽度为15—mm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≥?20:00MPa等—。。。级命:名CFP2》00:0
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6!0%~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—CFB、GFB【、AFB、BFB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
》
【 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
【 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
【
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,
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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—
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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
》
《 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
! 《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
》
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, 5351》。的有关规定执行
】
【 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
】
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°/9》0°]s类型—二为[?90°/±》45:°/90°]—s各层厚度相同
】
【
【 ,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
】
4.《2.13 —复材抗拉强度标准】值ff?。k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 !5,。0068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 500—10一致并考虑【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1.25
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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AC?I :440.2R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
《