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4.2,纖維布及纖維增強(qiáng)復(fù)合材料4 2,2.本條為強(qiáng)制性條文.必須嚴(yán)格執(zhí)行，結(jié)構(gòu)加固用的玻璃纖維布,玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)材筋和玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)材管中的玻璃纖維，僅限使用高強(qiáng)型、S 或無堿型、E，玻璃纖維，不得使用中堿或高堿玻璃纖維,中堿及高堿玻璃纖維的長期耐水性和耐腐蝕性相對較差，難以滿足工程結(jié)構(gòu)耐久性的要求、4,2.3、本條對單向纖維布做出了規(guī)定。需說明以下幾點(diǎn)、1，纖維布的計算厚度為理論值。而不是纖維布的實(shí)測厚度 因?yàn)槔w維布質(zhì)地柔軟,實(shí)測厚度離散性很大。纖維密度應(yīng)由廠商提供,但應(yīng)同時出具檢測單位的測定證明材料。2 試驗(yàn)研究和工程應(yīng)用證明、單層纖維布的單位面積質(zhì)量越大，施工時浸漬樹脂越不容易完全浸透 施工質(zhì)量較難保證,因此對于單位面積質(zhì)量比較大的纖維布、應(yīng)采用粘度低且可使用時間較長的浸漬樹脂施工 以有利于樹脂對纖維的充分浸透,3,本條所指纖維質(zhì)量是指纖維的凈質(zhì)量、不包括固定纖維所用的緯線和預(yù)浸所用的樹脂質(zhì)量在內(nèi)，4。玻璃纖維布和玄武巖纖維布因纖維密度較大.單位面積質(zhì)量不宜過低，避免厚度過小,因此單層厚度可以較大 但在使用中也應(yīng)保證樹脂能夠充分浸透纖維布 4。2、4 纖維布按纖維種類不同、主要分為碳纖維布、玻璃纖維布 芳綸纖維布。玄武巖纖維布等.本標(biāo)準(zhǔn)中分別用CFS.GFS、AFS、BFS表示、纖維布的主要力學(xué)性能應(yīng)按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)。定向纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料拉伸性能試驗(yàn)方法.GB。T，3354測定 試件寬度取15mm，表4 2，4中所列碳纖維布的指標(biāo)主要依據(jù)日本T700S碳纖維絲織成單向碳纖維布的性能確定 根據(jù)國內(nèi)進(jìn)行的大量碳纖維布材料檢測結(jié)果及其頻率分析。主要依據(jù)強(qiáng)度、模量不同分級。以滿足不同結(jié)構(gòu)加固要求的選擇。盡量降低成本.纖維布的分級命名，高強(qiáng)型纖維布由纖維布種類及指標(biāo)參量組成。例如.高強(qiáng)型碳纖維布、CFS?？估瓘?qiáng)度。2500MPa。等級命名CFS2500 高模型纖維布由纖維布種類、彈性模量指標(biāo)代號及指標(biāo)參量組成.例如。高模型碳纖維布，CFS。彈性模量、390MPa。等級命名CFSM390，目前用于結(jié)構(gòu)加固或修復(fù)的玻璃纖維布種類較少.由于玻璃纖維的成本較低 使用時可以根據(jù)不同的需要選擇不同級別。芳綸布與玄武巖纖維布均應(yīng)用較少，暫時不做詳細(xì)分級規(guī)定 各種纖維布的性能指標(biāo)是各參加編制單位根據(jù)國內(nèi)相關(guān)單位的檢測結(jié)果,對加固市場上廣泛使用的纖維布材料的檢測試驗(yàn)結(jié)果和科研結(jié)果,以及參考國外相關(guān)研究成果和技術(shù)規(guī)程而制定的 目前在加固工程中大量使用的是單向纖維布、故本條僅列出了單向纖維布的性能指標(biāo),對雙向或多向纖維布的性能指標(biāo)未予列出?？梢詤⒄諉蜗蚶w維布的指標(biāo)采用.纖維布的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)具有95,的保證率,彈性模量和極限應(yīng)變?nèi)∑骄?對于結(jié)構(gòu)加固用纖維增強(qiáng)復(fù)合材料.強(qiáng)度指標(biāo)是其最重要的指標(biāo)之一，采用標(biāo)準(zhǔn)值與現(xiàn)行的國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)是一致的。本標(biāo)準(zhǔn)采用以概率論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)法進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)的計算和驗(yàn)算.各狀態(tài)表征材料性能的基準(zhǔn)值為標(biāo)準(zhǔn)值 按照現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn) 建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn) GB，50068規(guī)定，纖維布的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值取不小于95，的保證率的性能指標(biāo)值，即可按下式計算確定 fk、μf。1.645σf。μf,1。1.64δf.2、式中 fk μf、σf。δf一一分別為纖維布抗拉強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值。均值、標(biāo)準(zhǔn)差 變異系數(shù)。纖維布的抗拉強(qiáng)度應(yīng)按纖維布的凈截面積計算,凈截面積取纖維布的計算厚度乘以寬度、纖維布的計算厚度為纖維布的單位面積質(zhì)量除以纖維密度、4、2，5.復(fù)材板的主要力學(xué)性能應(yīng)按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn) 定向纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料拉伸性能試驗(yàn)方法,GB。T，3354測定，單向復(fù)材板的抗拉強(qiáng)度應(yīng)按板的截面、含樹脂.面積計算 截面面積,含樹脂.取實(shí)測厚度乘以實(shí)測寬度。復(fù)材板過厚或過寬。施工質(zhì)量均難以保證、所以在設(shè)計和施工時。都應(yīng)盡量使用寬度較小的復(fù)材板、相關(guān)研究表明,纖維體積含量在60。70.時性能最好，故本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定復(fù)材板中的纖維體積含量不宜小于60。4、2.6，復(fù)材板按纖維種類不同，主要分為碳纖維復(fù)材板.玻璃纖維復(fù)材板。玄武巖纖維復(fù)材板等 本標(biāo)準(zhǔn)中分別用CFP,GFP。BFP表示、試驗(yàn)研究表明.復(fù)材板的力學(xué)性能檢測時。試樣總長度為230mm?？杀ＷC工作部分為100mm.寬度為15mm.檢測的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率較高。離散性較小 表4 2,6中所列復(fù)材板的指標(biāo)主要依據(jù)國內(nèi)外大量檢測結(jié)果及其頻率分析 復(fù)材板的分級命名由復(fù)材板的種類及指標(biāo)參量組成。例如,碳纖維復(fù)材板 CFP,抗拉強(qiáng)度,2000MPa 等級命名CFP2000 4、2，7,非預(yù)應(yīng)力復(fù)材筋可選用碳纖維復(fù)材筋，玻璃纖維復(fù)材筋。芳綸纖維復(fù)材筋或玄武巖纖維復(fù)材筋。預(yù)應(yīng)力復(fù)材筋可選用碳纖維復(fù)材筋,芳綸纖維復(fù)材筋或玄武巖纖維復(fù)材筋 當(dāng)復(fù)材筋作為加強(qiáng)筋與混凝土組合形成復(fù)材筋混凝土構(gòu)件時，應(yīng)與混凝土界面可靠粘結(jié).4 2、8,本條對復(fù)材筋做出了規(guī)定、1，2.單向復(fù)材筋的抗拉強(qiáng)度應(yīng)按筋材的截面。含樹脂,面積計算,截面面積 含樹脂,按名義直徑計算.復(fù)材筋允許使用橢圓截面.矩形截面筋,特別的，對于彎鉤筋，箍筋等材料，截面橢圓或矩形等形貌具有更好的使用性,對于橢圓截面筋.定義復(fù)材筋的直徑為與之截面面積相等的光圓筋的直徑、3，相關(guān)研究表明。纖維體積含量在60、70。時性能最好,故本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定復(fù)材筋中的纖維體積含量不宜小于60、4。2。9，復(fù)材筋按纖維種類不同 主要分為碳纖維筋,玻璃纖維筋、芳綸纖維筋。玄武巖纖維筋等.本標(biāo)準(zhǔn)中分別用CFB,GFB,AFB,BFB表示。本條規(guī)定了復(fù)材筋的主要力學(xué)性能指標(biāo) 復(fù)材筋為各向異性的材料.其性能與鋼筋不同.由于剪切滯后現(xiàn)象,一般復(fù)材筋隨直徑的增大,其強(qiáng)度也越低,檢測時應(yīng)采用不經(jīng)過表面處理的筋材進(jìn)行測試 根據(jù)不同檢測機(jī)構(gòu)的檢測結(jié)果,在本標(biāo)準(zhǔn)表4 2,9中對復(fù)材筋進(jìn)行了分級 另外、作為結(jié)構(gòu)受力筋使用時 除考慮復(fù)材筋的拉伸強(qiáng)度,彈性模量。極限應(yīng)變外.還應(yīng)有剪切強(qiáng)度。握裹力.在堿性環(huán)境中的耐久性以及復(fù)材筋在新建結(jié)構(gòu)中的耐火性能等方面的數(shù)據(jù),4、2.10.復(fù)材網(wǎng)格由連續(xù)纖維在工廠經(jīng)樹脂浸漬固化的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料網(wǎng)格狀制品。其幾何特征可由網(wǎng)格長度,網(wǎng)格寬度、橫向網(wǎng)格間距?？v向網(wǎng)格間距表示、復(fù)材網(wǎng)格的主要特征是具有剛性的交叉節(jié)點(diǎn)，它可以確保復(fù)材網(wǎng)格錨固于水泥基材料形成一個可靠整體，工程中必須使用抗拉強(qiáng)度和交叉結(jié)點(diǎn)剛度經(jīng)過確認(rèn)的復(fù)材網(wǎng)格 本條規(guī)定了復(fù)材網(wǎng)格的主要力學(xué)性能指標(biāo) 本標(biāo)準(zhǔn)附錄A給出了復(fù)材網(wǎng)格抗拉強(qiáng)度和彈性模量的測定方法。檢測時應(yīng)采用不經(jīng)過表面處理的復(fù)材網(wǎng)格進(jìn)行，因生產(chǎn)的工藝特點(diǎn)。復(fù)材網(wǎng)格的斷面尺寸會出現(xiàn)一定的離散性,而且因生產(chǎn)工藝的不同,復(fù)材網(wǎng)格的有效面積和表觀面積也存在較大的不同。因此本標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計計算時所用的計算截面積均按網(wǎng)格單肢中纖維體積含量60。計算。由廠商按此原則給出標(biāo)稱的名義截面積而不是實(shí)測的截面積.廠商應(yīng)提供對應(yīng)名義截面積下的材料力學(xué)性能檢驗(yàn)報告，現(xiàn)有的復(fù)材網(wǎng)格產(chǎn)品主要是碳纖維網(wǎng)格和玄武巖纖維網(wǎng)格,因此本標(biāo)準(zhǔn)只給出了這兩種復(fù)材網(wǎng)格的力學(xué)性能指標(biāo)要求 對于其他類型的復(fù)材網(wǎng)格如玻纖網(wǎng)格也可按照本標(biāo)準(zhǔn)給出的方法進(jìn)行力學(xué)性能測試。4，2.11 復(fù)材型材具有很強(qiáng)的可設(shè)計性,在選擇纖維方面可選用單一的碳纖維，玻璃纖維.芳綸或玄武巖纖維，為了改善構(gòu)件的某種性能.也可以選擇上述纖維中的兩者或三者混雜,以達(dá)到優(yōu)化的目的。復(fù)材型材中纖維體積含量不應(yīng)小于50.是為了保證其有較高的性能。復(fù)材型材為各向異性。應(yīng)根據(jù)復(fù)材型材的受力狀態(tài)對纖維取向及鋪層進(jìn)行專門設(shè)計以充分利用復(fù)材材料的性能.4，2 12。盡管復(fù)材層合管的彈性材料參數(shù)可以通過力學(xué)方法計算得出，但研究表明、理論計算值對不同材料參數(shù)的誤差相當(dāng)可觀 同時,對于角鋪設(shè)層合管.當(dāng)有相當(dāng)數(shù)量纖維偏離受力方向時，復(fù)材表現(xiàn)出明顯的非線性.這也無法在理論計算得到反映,因此。本標(biāo)準(zhǔn)推薦采用5種標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法得到復(fù)材管的材料性質(zhì)，復(fù)材條形試件拉伸試驗(yàn)具有操作簡便 離散性較低的優(yōu)點(diǎn)。因此本標(biāo)準(zhǔn)推薦其為測試復(fù)材軸向抗拉性能的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法，但是應(yīng)該注意，該種試驗(yàn)方法僅適用于對稱.平衡、或特殊正交各向異性,鋪層方式.當(dāng)其用于其他鋪層方式的層合管時,應(yīng)合理評估單軸拉力引起的翹曲變形的影響。復(fù)材條形試件壓縮試驗(yàn)是通過夾具與試件端部間剪應(yīng)力傳遞來對試件中部施加壓應(yīng)力的一種試驗(yàn)方法、為本標(biāo)準(zhǔn)所推薦,該種方法能有效避免試件端部破壞以及屈曲破壞 因此能夠較為準(zhǔn)確地得到材料的抗壓彈性參數(shù)及壓潰荷載，與拉伸試驗(yàn)一樣，該種方法僅適用于宏觀表現(xiàn)為正交各向異性的復(fù)材。當(dāng)其用于其他復(fù)材時。應(yīng)注意復(fù)雜變形的影響、在復(fù)材圓管混凝土構(gòu)件中、復(fù)材圓管的環(huán)向抗拉性能對其約束效果十分重要、由于圓管曲率的存在.條形試件拉伸試驗(yàn)難以進(jìn)行 以往的試驗(yàn)研究對復(fù)材圓管的環(huán)向抗拉性能通常采用環(huán)形試件拉伸試驗(yàn)，該試驗(yàn)方法較為成熟及易于實(shí)施。因此為本標(biāo)準(zhǔn)所推薦 環(huán)形試件拉伸試驗(yàn)的結(jié)果會受到以下因素的影響。1,試件與半圓盤之間的摩擦力,2、兩個半圓盤之間的空隙帶來的彎曲效應(yīng)。更加準(zhǔn)確的結(jié)果可由水壓試驗(yàn)獲得，此時可參考現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn),纖維增強(qiáng)熱固性塑料管短時水壓失效壓力試驗(yàn)方法,GB,T.5351的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。條形試件壓縮試驗(yàn)可以得到復(fù)材的材料抗壓性質(zhì)、但由于其采用試件為復(fù)材管中的一小片、故不能反映復(fù)材管整體受壓下的極限狀態(tài) 如不能考慮屈曲的影響.管非均勻性的影響等,基于此 對于復(fù)材圓管。本標(biāo)準(zhǔn)推薦復(fù)材空管壓縮試驗(yàn)以得到其單軸抗壓極限狀態(tài)、理論和試驗(yàn)研究表明.復(fù)材圓管混凝土破壞時管的環(huán)向拉斷應(yīng)變具有較大的離散性，此拉斷應(yīng)變與混凝土的不均勻性 截面曲率以及復(fù)材管本身多軸應(yīng)力影響等因素有關(guān)，其值往往明顯低于復(fù)材標(biāo)準(zhǔn)拉伸試驗(yàn)所得數(shù)值、對于具有不同鋪層組成的復(fù)材層合管，其軸向和周向的剛度,強(qiáng)度比變化很大 多軸應(yīng)力對極限狀態(tài)的影響尤難評估。基于此，本標(biāo)準(zhǔn)推薦采用復(fù)材圓管混凝土短柱壓縮試驗(yàn)、本標(biāo)準(zhǔn)附錄B,來確定復(fù)材圓管混凝土的極限狀態(tài) 試驗(yàn)中通常可采用強(qiáng)度等級為C40的混凝土,當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級高于C50時，混凝土強(qiáng)度對復(fù)材管極限狀態(tài)的影響不能忽略。故應(yīng)采用相應(yīng)等級混凝土進(jìn)行復(fù)材圓管混凝土短柱壓縮試驗(yàn)、本標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計方法主要基于復(fù)材應(yīng)力,應(yīng)變關(guān)系符合線彈性的假設(shè) 當(dāng)材料試驗(yàn)表明所采用復(fù)材具有明顯的非線性性質(zhì)時 宜等效為線彈性材料、其彈性模量按等效方法計算、當(dāng)復(fù)材管應(yīng)力,應(yīng)變曲線表現(xiàn)出不斷軟化的非線性時、其等效彈性模量可取極限狀態(tài)時的割線彈性模量 當(dāng)復(fù)材管應(yīng)力,應(yīng)變曲線表現(xiàn)出不斷硬化的非線性時，其等效彈性模量應(yīng)取初始切線彈性模量，復(fù)材型材中纖維鋪層的設(shè)計決定了構(gòu)件的性能、各種鋪層設(shè)計可以按照要求按照細(xì)觀力學(xué)和層合板理論計算確定。按細(xì)觀力學(xué)和層合板理論計算二種典型鋪層的基本參數(shù)見表1、其中類型一為、90.0、0、90.s，類型二為.90，45，90,s，各層厚度相同 由于復(fù)材型材的成型工藝對其質(zhì)量.性能影響較大。為排除生產(chǎn)工藝的不穩(wěn)定性造成的產(chǎn)品質(zhì)量離散性，故本標(biāo)準(zhǔn)中要求用于結(jié)構(gòu)加固，修復(fù)工程和構(gòu)成組合結(jié)構(gòu)工程的復(fù)材型材.必須是機(jī)械化生產(chǎn)工藝成型，目前國內(nèi)外較成熟的復(fù)材型材機(jī)械化成型工藝.主要為拉擠成型工藝和纏繞成型工藝、為保證產(chǎn)品質(zhì)量,還要求必須是專業(yè)認(rèn)證工廠生產(chǎn),并經(jīng)權(quán)威質(zhì)檢部門檢測認(rèn)可的產(chǎn)品，4 2 13，復(fù)材抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值ffk具有95,的保證率，符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn).建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn) GB、50068對材料標(biāo)準(zhǔn)值的保證率要求。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計取值 復(fù)材材料的分項(xiàng)系數(shù)主要考慮復(fù)材片材加固混凝土構(gòu)件的可靠性指標(biāo)與現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范,GB.50010一致,并考慮復(fù)材材料破壞的脆性特點(diǎn)確定的，對纖維布加固、取1 40,新建結(jié)構(gòu)中的復(fù)材筋及其他工廠預(yù)制的復(fù)材制品取1、25.復(fù)材在長期所處環(huán)境的酸堿鹽 濕度，溫度 日照等作用下，性能會有不同程度地降低，由于不同環(huán)境情況對不同品種纖維材料劣化影響程度不同.考慮到耐久性的要求、采用不同的系數(shù)給予折減 環(huán)境影響系數(shù)是根據(jù)我國試驗(yàn)研究成果并參考了ACI,440,2R相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和國外學(xué)者的試驗(yàn)研究數(shù)據(jù)確定的.環(huán)境影響系數(shù)γ按本標(biāo)準(zhǔn)表4、2、13取值。其中玄武巖纖維復(fù)材在海洋環(huán)境 侵蝕性環(huán)境下性能保留率優(yōu)于玻璃纖維復(fù)材、但考慮到玄武巖纖維復(fù)材研究應(yīng)用歷史相比其他纖維復(fù)材較短。因此偏安全考慮環(huán)境影響系數(shù)。取值與玻璃纖維復(fù)材保持一致。