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,BFS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.2500MPa 等级命名CFS2500。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,390MPa、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。GB,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、1,645σf,μf。1，1,64δf,2.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.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.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。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 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230mm、可保证工作部分为100mm，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、CFP。抗拉强度.2000MPa、等级命名CFP2000。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、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，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.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，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,90、0 0 90.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 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、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。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、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4,2.13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.