纤维增强复合材料筋,验证报告

　 《结构工程用纤维增强复合材料筋》

　验证报告

　《结构工程用纤维增强复合材料筋》编制组

　2009 年 8 月

　 《结构工程用纤维增强复合材料筋》验证报告 一、概况 本标准对结构工程用纤维增强复合材料筋的要求主要有外观、尺寸以及物理力学性能。其中纤维筋的力学性能主要是指其拉伸性能。拉伸性能是纤维筋的重要性能指标，直接关系到其在结构加固修复工程中的应用和性能。拉伸性能包括抗拉强度、弹性模量和伸长率。

　《结构工程用纤维增强复合材料筋》对标准试验条件下纤维筋的拉伸性能提出了要求。验证试验的目的有两个方面，一是验证标准中对技术要求的定值是否合理，二是验证标准中的试验方法是否可行和是否适合本标准。

　本次验证试验所采用的纤维筋样品主要由目前市场上常用 FRP 的生产厂家提供。结合以往试验中得到的大量纤维增强复合材料筋拉伸性能试验数据，对纤维筋的抗拉强度、弹性模量和伸长率等指标限值作出了分析和确定。

　二、试验验证 编制计划和调研工作完成之后，组织各参编单位分别对三种公称直径为 6～20mmFRP 筋的拉伸强度、弹性模量和伸长率进行了试验验证以及分析统计。

　试验按照《拉挤玻璃纤维增强塑料杆拉伸性能试验方法》（GB/T 13096.1—1991）规定进行，拉伸性能试验参照 ACI 440.3R-04: Guide Test Methods for Fiber-Reinforced Polymers (FRPs) for Reinforcing or Strengthening Concrete Structures 进行样品的端部锚固，并统一规定了试验测试方法。

　具体结果如下。

　表 1

　碳纤维复合材料筋试验 种类 弹性模量 GPa 拉伸强度 MPa 伸长率 % CFRP 150 2000 1.6 CFRP 150 2000 1.6 CFRP 137 2140 1.7 CFRP 147 2150 1.6 CFRP 180 1950 1.5 CFRP 147 1840 1.6 CFRP 162 1910 1.6 CFRP 147 1840 1.7 CFRP 136 1979 1.7 CFRP 150 1930 1.6 CFRP 128 1936 1.6 CFRP 135 2150 1.6

　 拉伸强度平均值为 1985.4MPa，标准差为 110.1MPa；弹性模量平均值为

　147.4GPa；标准差为 13.7 GPa；伸长率平均值为 1.62%，标准差为 0.05%，满足指标要求。

　表 2 玻璃纤维复合材料筋试验 种类 弹性模量 GPa 拉伸强度 MPa 伸长率 % GFRP 40 750 3.5 GFRP 42 650 2.8 GFRP 46 693 2.31 GFRP 45 778 2.7 GFRP 46 782 2.8 GFRP 46 803 2.7 GFRP 42 612 2.6 GFRP 42 815 2.7 GFRP 43 610

　2.3 GFRP 52 725

　2.2 GFRP 46 655

　2.2 GFRP 45 690

　2.8 GFRP 46 680

　2.2 GFRP 43 685

　2.6 GFRP 42 650

　2.6 GFRP 40 655

　2.5 GFRP 41 675

　2.0 GFRP 44 715

　3.2 GFRP 45 755

　2.8 GFRP 45 705

　2.5 GFRP 46 875

　2.6 GFRP 43 850

　2.4 GFRP 46 845

　2.5 GFRP 46 830

　2.3 GFRP 43 850

　2.3 GFRP 46 845

　2.3 GFRP 46 825

　2.0 GFRP 46 760

　2.5 GFRP 45 690

　2.5 GFRP 43 655

　2.5 GFRP 42 620

　2.1

　 拉伸强度平均值：733.2MPa ，标准差为 81.2MPa；弹性模量平均值为44.3GPa，标准差为 2.4 GPa ；伸长率平均值为 2.5% ，标准差为 0.3%，满足指标要求。

　表 3 芳纶复合材料筋试验 种类 弹性模量 GPa 拉伸强度 MPa 伸长率 % AFRP 70 1465 2.5 AFRP 64 1330 2.5 AFRP 64 1465 2.5 AFRP 64 1350 2.0 AFRP 64 1490 2.2 AFRP 65 1490 2.4 AFRP 64 1320 2.5 AFRP 66 1410 2.3 AFRP 68 1495 2.5 AFRP 64 1435 2.5 AFRP 66 1425 2.4 AFRP 63 1310 2.3

　拉伸强度平均值：1415.4MPa，标准差为 70.5MPa，弹性模量平均值为65.4GPa，标准差为 2.5 GPa ；伸长率平均值为 2.4% ，标准差为 0.2%，满足指标要求。

　表 4 玄武岩复合材料筋试验 种类 弹性模量 GPa 拉伸强度 MPa 极限拉应变 % BFRP 54 920 2.1 BFRP 55 830 1.9 BFRP 56 850 2.1 BFRP 52 850 1.7 BFRP 54 850 1.9 BFRP 62 850 2.4 BFRP 65 830 2.6 BFRP 56 810 1.7 BFRP 57 850 1.9

　拉伸强度平均值：848.9MPa ，标准差为 30.2MPa；弹性模量平均值为56.8GPa，标准差为 4.1 GPa ；伸长率平均值为 2.0%，标准差为 0.3%，满足指标要求。

　根据上述统计参数，并参考美国 ACI440 委员会设计指南的规定，确定了四种 FRP 筋材力学性能指标。见表 5。

　表 5

　纤维筋力学性能 纤维筋种类 拉伸强度 MPa 弹性模量 GPa 伸长率 % 碳纤维复合材料筋 ≥ 1800 ≥ 120 ≥ 1.5 玻璃纤维复合材料筋 ≥ 600 ≥ 40 ≥ 1.8 芳纶复合材料筋 ≥ 1300 ≥ 65 ≥ 2.0 玄武岩纤维复合材料筋 ≥800 ≥50 ≥1.6

　三、结论 按照本标准方法对三种复合材料筋进行的验证性试验结果表明，本标准所取纤维增强复合材料筋的力学性能指标是合理的，检验方法可行，满足检验要求。