4.—2 ?纤维布?及,纤维增强复合材料】
《
?
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】
—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
】。
(—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
》
— (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!
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、BF【S,表示
《
【 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 ?3354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《700S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(—CF:S):抗,拉强度≥2》500MPa等【级命名CFS250!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(CFS)弹】性,模量≥3《。90MPa等—级命名?CFS?M390
】
: 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》 ,50068规定纤】维布的强《度标准值取不小于】9,5%:的,保证率的《性能指?标值即可按下式计算!确定
《
fk=μ】f-1.645【σf=μf(1-1!.,64δf) 【 :。 ? (2)
—
,
式中!fk、?。μ,f、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
?
!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》
,
?
,
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 3—354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%~?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【%
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
【
, 试验研究】表明复材《板的力?学性能检《测时试?样总长?度为:230m《m,可保证工作》部分为100—mm宽度为》15mm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(C》FP)抗《拉强:度≥200》0MPa《等级命名《CFP20》00
【
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
《
4—.2.8 本条】对复材?筋做出了规》定
》
《。 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【%,~70%《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%
!
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《、BF?B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
—
?
4.2.1—0 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
!。 ,。。。 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
】
【 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
?
:
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
【
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G—B/:T 5?35:1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C40【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[9》0°/0°/—0°/9《0,°,],s类:型二:为[90°/±4】5°/9《0,°]: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f》fk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G》B 50068【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G》B, 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1.4!0;新建《结构中的复》材,筋及其他工》厂预制的复材制【品取1?.,25
! 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 44【0.2R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.!。。2.13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
》