4.5 纤维复合材

    1  碳纤维按其主原料分为三类，即聚丙烯腈(PAN)基碳纤维、沥青(PITCH)基碳纤维和粘胶(RAYON)基碳纤维。从结构加固性能要求来考量，只有PAN基碳纤维最符合承重结构的安全性和耐久性要求；粘胶基碳纤维的性能和质量差，不能用于承重结构的加固；沥青基碳纤维只有中、高模量的长丝，可用于需要高刚性材料的加固场合，但在通常的建筑结构加固中很少遇到这类用途，况且在国内尚无实际使用经验，因此，本规范规定：应选用聚丙烯腈基(PAN基)碳纤维。另外，应指出的是最近市场新推出的玄武岩纤维，由于其强度和弹性模量很低，不能用于承重结构加固。因此，在选材时，切勿听信不实的宣传。

    2  当采用聚丙烯腈基碳纤维时，还必须采用12K或12K以下的小丝束纤维；严禁使用大丝束纤维；其所以作出这样严格的规定，主要是因为小丝束的抗拉强度十分稳定，离散性很小，其变异系数均在5％以下，容易在生产和使用过程中，对其性能和质量进行有效的控制；而大丝束则不然，其变异系数高达18％以上，且在试验和试用中所表现出的可靠性很差，故不能作为承重结构加固材料使用。

    另外，应指出的是，近来日本等国开始使用15K碳纤维。据报道使用效果甚好。我国所做的材性试验也表明：其性能介于Ⅰ级和Ⅱ级之间。因此，作出“当有可靠工程经验时，允许使用15K碳纤维”的规定。

    3  对玻璃纤维在结构加固工程中的应用，必须选用高强度的S玻璃纤维或含碱金属氧化物含量低于0.8％的E玻璃纤维。至于A玻璃纤维和C玻璃纤维，由于其含碱量(K、Na)高，强度低，尤其是在湿态环境中强度下降更为严重，因而应严禁在结构加固中使用。

4.5.2  对本条文的制定，需说明以下三点：

    1  纤维复合材虽然是工程结构加固的好材料，但在工程上使用时，除了应对纤维和胶粘剂的品种、型号、规格、性能和质量作出严格规定外，尚须对纤维与胶粘剂的“配伍”问题进行安全性与适配性的检验与合格评定。否则容易因材料“配伍”失误，而导致结构加固工程失败。

    2  随着碳纤维生产技术的日益发展，高强度级碳纤维的基本性能和质量也越来越得到改善。为了更好地利用这类材料，国外有关规程和指南几乎都增加了“超高强”一级。正在修订的GB 50367规范根据目前国内市场供应的不同型号碳纤维的性能和质量的差异情况，也将结构加固使用的碳纤维分为“高强度Ⅰ级”、“高强度Ⅱ级”和“高强度Ⅲ级”三档，但对砌体结构加固，本规范仅推荐使用Ⅱ级和Ⅲ级纤维。另外，我国之所以不用“超高强”作为分级的冠名，主要是因为这个定语过于夸张，无助于技术的不断向前发展。

    3  表4.5.2-1和表4.5.2-2的安全性能指标，是根据住房和城乡建设部建筑物鉴定与加固规范管理委员会几年来对进入我国建设工程市场各种品牌和型号碳纤维及玻璃纤维织物和板材的抽检结果，并参照国外有关规程和指南制定的。工程试用结果表明，按该表规定的指标接收产品较能保证结构安全所要求的质量。

    本条为强制性条文，必须严格执行。

4.5.3  对符合本规范第4. 5. 2条安全性能指标要求的纤维复合材，当它与其他牌号结构胶配套使用时，之所以必须重做适配性检验，是因为一种纤维与一种牌号胶粘剂的配伍通过了安全性及适配性的检验，并不等于它与其他牌号胶粘剂的配伍，也具有同等的安全性及适配性。故必须重新做检验，但检验项目可以适当减少。本条为强制性条文，必须严格执行。

4.5.5  对本条需说明两点：

    1  目前国内外生产的供工程结构粘贴纤维复合材使用的胶粘剂，是以常温固化和现场涂刷施工为前提，因此，其浸润性、渗透性和垂流度均仅适用于单位面积质量在300g/m²及其以下的碳纤维织物。若用于大于300g/m²，胶粘剂将很难浸透，致使碳纤维层内和层间因缺胶而使得所形成的复合材的整体性受到严重影响，达不到设计所要求的粘结强度。因此，在GB 50367规范2006年版本中，作出了“严禁使用单位面积质量大于300g/m²的碳纤维织物”的规定；但这几年来，为了解决这个工艺问题，国外厂家通过大量试验研究，推出了适合现场条件使用的真空灌注法，解决了300g/m²～450g/m²的碳纤维织物在工程现场的注胶问题。这一新工艺经我国验证和使用表明：确能较饱满地完成厚型织物的注胶工艺。因此，这次制定本条时，补充了这项新工艺，并具体规定了其适用范围。但应指出的是：以450g/m²作为现场使用真空灌注法的界限值，是根据国内外共识界定的，不可听信有些厂商的不实宣传，而任意扩大厚型布适用范围。

    2  预浸法生产的碳纤维织物，由于存储期短，且要求低温冷藏，在现场加固施工条件下很难做到，常常因此而导致预浸料发生粘连、变质。若勉强加以利用，将严重影响结构加固的安全和质量，故作出严禁使用这种材料的规定。为此，还需要指出的是：预浸料只能在工厂条件下采用中、高温(125℃～180℃)固化工艺，以低黏度的专用胶粘剂制作纤维复合材。但一些不法厂商为了赚取高利润，有意隐瞒这些事实，大量地将这类材料推销给建设工程使用，而一些业主和施工单位也为了有利可图而加以接受。在这种情况下，一旦发生事故将很难分清设计、施工、监理、业主和材料供应商的责任。故提请设计、监理和检验单位必须严加提防。

    本条为强制性条文，必须严格执行。