8 纤维复合材
8.1 一般规定
8.1.1 工程结构加固用的纤维复合材,包括碳纤维复合材、玻璃纤维复合材和芳纶纤维复合材。为增韧目的,允许以混编或增层方式使用部分玄武岩纤维,但不得单独使用玄武岩纤维复合材。自上世纪六十年代以来,国内外对现浇框架节点的抗震性能相继开展了大量的研究,逐步探索了如何改善节点强度和延性,并且对节点抗震能力的计算方法也提出了许多设计建议。研究成果很多,也基本成熟现在,人们的研究主要集中在异形框架节点,和钢管混凝土新型(装配式或整体式)节点的研究。
8.1.2 纤维复合材的纤维必须为连续纤维;其受力方式必须设计成仅承受拉应力作用。
8.1.3 纤维复合材抗拉强度标准值应根据本规范*3.0.5条规定的置信水平,按强度保证率为95%的要求确定。
8.1.4 纤维复合材的安全性鉴定必须与所选用的配套结构胶同时进行。若该品牌纤维拟与其他品牌结构胶配套使用,应分别按下列项目重做适配性检验:
1 纤维复合材抗拉强度;
2 纤维复合材与混凝土正拉粘结强度;
3 纤维复合材层间剪切强度。
8.2 碳纤维复合材
8.2.1 承重结构加固用的碳纤维,其材料品种和规格必须符合下列规定:
1 对重要结构,必须选用jubingxi腈基(PAN基)12k或12k环境湿度的影响。钢筋腐蚀与环境湿度有直接关系,在十分潮湿的环境中,其空气相对温度接近于100%时,混凝土孔隙充满水分,阻碍了空气中氧气向钢筋表面扩散,二氧化碳也难以透入,使钢筋难以腐蚀。当相对湿度低于60%时,在钢筋表面难以形成水膜,钢筋几乎不生锈,碳化也难以深入。而空气湿度在80%左右时,有利于碳化作用,混凝中钢筋锈蚀发展很快。由于环境湿度往往随气候和生产情况而变化,因而混凝土也会随之变化会碳化,钢筋会腐蚀。以下的小丝束纤维,严禁使用大丝束纤维;
&n脱钝后混凝中钢筋锈蚀是一个电化学过程,根据金属腐蚀电化学原理和混凝土中铜筋受钝化膜保护的特点,混凝土中钢筋锈蚀的发生必须具备三个条件:钢筋表面存在电位差,构成腐触电池;钢筋表面钝化膜遭到破坏,处于活化状态,'钢筋表面有电化学反应和万子扩散所需的水和气气。bsp; 2 对一般结构,除使用jubingxi腈基12k或12k以下的小丝束纤维外,若有适配的结构胶,尚允许使用不大于15k的jubingxi腈基碳纤维。
8.2.2 碳纤维复合材按其性能分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个等级。安全性鉴定时,应按委托方报的等级进行检验。鉴定结果仅予以确认,不得因该检验批试样性能较高而给予升级。
8.2.3 碳纤维复合材安全性鉴定,应先对申请鉴定的材料进行下列确认工作:
1 应通过检查检验批的中文标志、批号和包装的完整性,以确认取样的有效性;
2 应通过测定碳纤维的k数和导电性,以确认该批材料的真实性;
3 应通过核查结构胶的安全性鉴定报告,以确认粘结材料的可靠性。
8.2.4 碳纤维复合材安全性鉴定的检验项目及合格指标,应符合表8.2.4的规定。
表8.2.4 碳纤维复合材安全性鉴定标准
检 验 项 目 鉴 定 合 格 指 标
单 向 织 物 条 形 板
高强Ⅰ级 高强Ⅱ级 高强Ⅲ级 高强Ⅰ级 高强Ⅱ级
抗拉强度
(MPa) 标准值 ≥3400 ≥3000 - ≥2400 ≥2000
平均值 - - ≥3000 - -
受拉弹性模量(MPa) ≥2.3×105 ≥2.0×105 ≥2.0×105 ≥1.6×105 ≥1.4×105
伸长率(%) ≥1.6 ≥1.5 ≥1.3 ≥1.6 ≥1.4
弯曲强度(MPa) ≥700 ≥600 ≥500 - -
层间剪切强度(MPa) ≥45 ≥35 ≥30 ≥50 ≥40
纤维复合材与基材正拉粘结强度(MPa) 对混凝土和砌体基材:≥2.5,且为基材内聚破坏;
对钢基材:≥3.5,且不得为粘附破坏
单位面积质量(g/m2) 人工粘贴 ≤300 -
真空灌注 ≤450 -
纤维体积含量(%) - ≥65 ≥55
注:表中指标,除注明标准值外,均为平均值。
8.3 芳纶纤维复合材
8.3.1 承重结构用的芳纶纤维品种,应符合下列规定:
1 弹性模量不得低于8.0×104MPa;
2 饱和含水率不得大于4.5%。
8.3.2 芳纶纤维复合材按其性能分为Ⅰ级和Ⅱ级。安全性鉴定时,应按委托方报的等级进行检验。鉴定结果仅予以确认,不得因该检验批试样性能较高而给予升级。
8.3.3 结构加固用芳纶纤维复合材的安全性鉴定前,应先对送检材料进行下列确认工作:
1 应通过检查检验批的中文标志、批号和包装的完整性,以确认取样的有效性;
2 应通过测定芳纶纤维的饱和含水率,以确认该材料型号的可信性;
3 应通过核查结构胶的安全性鉴定报告,以确认粘结材料的可靠性。
8.3.4 芳纶纤维复合材安全性鉴定的检验项目及合格指标,应符合表8.3.4的规定。
表8.3.4 芳纶纤维复合材安全性鉴定标准
类 别
项 目 鉴 定 合 格 指 标
单 向 织 物 条 形 板
高强度Ⅰ级 高强度Ⅱ级 高强度Ⅰ级 高强度Ⅱ级
抗拉强度
(MPa) 标准值 ≥2100 ≥1800 ≥1200 ≥800
平均值 ≥2300 ≥2000 ≥1700 ≥与变形钢筋相同,钢绞线加速腐蚀后也呈现出明显的局部锈蚀特征,且随着锈蚀程度的增加局部锈蚀的不均匀性越趋显着,出了不同锈蚀率的钢绞线快速锈蚀后的情况。此外由于钢绞线是由多根钢丝捻制而成,单根钢丝截面相对较小,因此钢丝表面易于形成分布的小锈坑,且单根钢丝容易锈断,本次试验设计锈蚀率大于20%的试件均有钢丝锈断,锈断一般发生在锈蚀段的端部。1200
受拉弹性模量Ef(MPa) ≥1.1×105 ≥8.0×104 ≥7.0×104 ≥6.0×104
伸长率(%) ≥2.2 ≥2.6 ≥2.5 ≥3.0
弯曲强度(MPa) ≥400 ≥300 - -
层间剪切强度(MPa) ≥40 ≥30 ≥45 ≥35
与混凝土基材正拉粘结强度(MPa) ≥2.5,且为混凝土内聚破坏
纤维体积含量(%) - ≥60 ≥50
单位面积质量(g/m2) 人工粘贴 ≤450 -
真空灌注 ≤650 -
注:表中指标,除注明标准值外,均为平均值。
8.4 玻璃纤维复合材
8.4.1 工程结构加固用的玻璃纤维,应为连续纤维,且应采用高强S玻璃纤维或碱金属氧化物含量小于0.8%的E玻璃纤维;严禁使用中碱C玻璃纤维和高碱A玻璃纤维。
8.4.2 玻璃纤维复合材安全性鉴定的检验项目及合格指标,应符合表8.4.2的规定。
表8.4.2 玻璃纤维复合材安全性鉴定标准
检 验 项 目 鉴 定 合 格 指 标
高强玻璃纤维 E玻璃纤维
抗拉强度标准值(MPa) ≥2200 ≥1500
受拉弹性模量(MPa) ≥1.0×105 ≥7.2×104
伸长率(%) ≥2.5 ≥1.8
弯曲强度(MPa) ≥600 ≥500
层间剪切强度(MPa) ≥40 ≥35
纤维复合材与混凝土正拉粘结强度(MPa) ≥2.5,且为混凝土内聚破坏
单位面积质量(g/m2) 人工粘贴 ≤450 ≤600
真空灌注 ≤550 ≤750
注:表中指标,除注明标准值外,均为平均值。
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