『JG T406-2013』土木工程用玻璃纤维增强筋

中华人民共和国建筑工业行业标准
土木工程用玻璃纤维增强筋

Class frbre reinforced plastics rebar for civil engineering
JG/T 406-2013
发布部门：中华人民共和国住房和城乡建设部
发布日期：2013年02月28日
实施日期：2013年06月01日
前言

本标准按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。
本标准由建设部标准定额研究所提出。
本标准由住房和城乡建设部建筑结构标准化技术委员会归口。
本标准负责起草单位：深圳市海川实业股份有限公司。
本标准参加起草单位：上海启鹏工程材料科技有限公司、西南交通大学、南京锋晖复合材料有限公司、云南云岭高速公路交通科技有限公司、深圳市年祥科技发展有限公司。
本标准主要起草人：何唯平、李明、黄永衡、张杰、李志业、张志强、沈锋、毛继斌、董瑞常、李治江、罗昆祥。

1 范围

本标准规定了土木工程用玻璃纤维增强筋的术语、定义、符号、要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输和贮存。
本标准适用于隧道、边坡和基坑的锚固支护，盾构工作井的围护结构，连续配筋混凝土路面和桥面板结构等土木工程用玻璃纤维增强筋。
本标准不适用于预应力混凝土结构用的玻璃纤维增强筋。

2 规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T 1446 纤维增强塑料性能试验方法总则
GB/T 1463 纤维增强塑料密度和相对密度试验方法
GB/T 3961-2009 纤维增强塑料术语
GB/T 26743 结构工程用纤维增强复合材料筋

3 术语、定义和符号
3.1 术语和定义

GB/T 3961-2009界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1.1
玻璃纤维 glass fibre
硅酸盐熔体制成的玻璃态纤维或丝状物。
3.1.2
无碱玻璃纤维 E-glass fibre
碱金属氧化物含量很少，具有良好电绝缘性的玻璃纤维（其碱金属氧化物含量一般小于1％）。
3.1.3
玻璃纤维无捻粗纱 glass fibre roving
平行原丝（多股原丝无捻粗纱）或平行单丝（直接无捻粗纱）不加捻而并合的集束体。
3.1.4
高强玻璃纤维 S-glass fibre
用硅-铝-镁系统的玻璃拉制的玻璃纤维，其新生态强度比无碱玻璃纤维高25％以上。
3.1.5
基体树脂 matrix resins
基体聚合物，包括热固性树脂和热塑性树脂，本标准仅包括热固性树脂。
3.1.6
玻璃纤维增强筋 glass fibre reinforced plastics rebar
由含碱量小于1％的无碱玻璃纤维(E-Glass)无捻粗纱或者高强玻璃纤维(S)无捻粗纱和树脂基体（环氧树脂、乙烯基树脂）、固化剂等材料，通过成型固化工艺复合而成的筋材，简称GFRP筋。
3.1.7
异型筋 irregular rebar
玻璃纤维筋经过工厂预制加工成符合设计要求的非直筋的结构形式。

3 术语、定义和符号
3.1 术语和定义

GB/T 3961-2009界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1.1
玻璃纤维 glass fibre
硅酸盐熔体制成的玻璃态纤维或丝状物。
3.1.2
无碱玻璃纤维 E-glass fibre
碱金属氧化物含量很少，具有良好电绝缘性的玻璃纤维（其碱金属氧化物含量一般小于1％）。
3.1.3
玻璃纤维无捻粗纱 glass fibre roving
平行原丝（多股原丝无捻粗纱）或平行单丝（直接无捻粗纱）不加捻而并合的集束体。
3.1.4
高强玻璃纤维 S-glass fibre
用硅-铝-镁系统的玻璃拉制的玻璃纤维，其新生态强度比无碱玻璃纤维高25％以上。
3.1.5
基体树脂 matrix resins
基体聚合物，包括热固性树脂和热塑性树脂，本标准仅包括热固性树脂。
3.1.6
玻璃纤维增强筋 glass fibre reinforced plastics rebar
由含碱量小于1％的无碱玻璃纤维(E-Glass)无捻粗纱或者高强玻璃纤维(S)无捻粗纱和树脂基体（环氧树脂、乙烯基树脂）、固化剂等材料，通过成型固化工艺复合而成的筋材，简称GFRP筋。
3.1.7
异型筋 irregular rebar
玻璃纤维筋经过工厂预制加工成符合设计要求的非直筋的结构形式。

3.2 符号

A：GFRP筋的横截面积；
C_b：GFRP筋的等效周长；
d：GFRP筋的公称直径；
d_b：GFRP筋的等效直径；
E_f：GFRP筋的弹性模量；
ƒ_k：GFRP筋的抗拉强度标准值；
ƒ_v：GFRP筋的剪切强度；
ƒ_u：GFRP筋的抗拉强度；
F_u：GFRP筋的抗拉承载力；
ε：GFRP筋的极限拉应变。

4 要求

4.1 外观
GFRP筋的形状宜为螺纹形式，螺纹杆体表面质地应均匀，无气泡和裂纹，其螺纹牙形、牙距应整齐，不应有损伤。
4.2 树脂基体
树脂基体应使用乙烯基树脂和环氧树脂或乙烯基树脂和环氧树脂混和树脂。
4.3 密度
GFRP筋材料的密度应在1.9g/cm³～2.2g/cm³之间。
4.4 规格
公称直径范围宜为10mm～36mm，常用GFRP筋的公称直径规格宜为20mm、22mm、25mm、28mm和32mm。GFRP筋的外形尺寸、允许偏差和直线度应符合表1的要求。

表1 GFRP筋公称直径、允许偏差和直线度

4.5 力学性能
GFRP筋的力学性能应符合表2的要求。

表2 GFRP筋力学性能

4.6 弯曲
GFRP筋材弯曲应在工厂按照设计要求完成。
4.7 粘接性能
GFRP筋材与混凝土的粘接强度应满足设计要求。

5 试验方法

5.1 实验室环境条件
试件在试验环境中放置24h以上，并应符合GB/T 1446的有关规定。
5.2 颜色和外观检测
正常（光）照度下，距离0.5m对样品进行目测。
5.3 尺寸测量
5.3.1 长度测量采用精度1mm的尺子，测量3次，取算数平均值。
5.3.2 直径测量采用精度0.02mm的游标卡尺，任意取3个位置测量，取算术平均值。
5.3.3 直线度测量采用精度1mm的钢尺，将1m左右的筋材水平放置在平台上，任意转动3次分别测试其最大挠度，取算术平均值。
5.4 密度测定
应按GB/T 1463的规定执行。
5.5 拉伸性能试验
5.5.1 GFRP筋拉伸性能试验应按附录A的规定进行。从待检测的同批次试件中，截取一段长度约为5cm的短试件，用精度为0.02mm的游标卡尺测量短试件长度三次，每次测量旋转120°，取算术平均值，精确到0.1mm，即为短试件的长度L。在短试件浸入量杯之前测量液体的体积V₀，浸入后再测量液体的体积V₁，应避免短试件将空气带入液体之中，并计算短试件浸入前后的体积差△V。
5.5.2 则试件的横截面积A（精确到0.1mm²）可按式(1)计算：

式中：
△V——试件浸入量筒前后的体积之差，即短试件的体积，mL；
V₀——在试件浸入量筒之前的液体体积，mL；
V₁——在试件浸入量筒之后的液体体积，mL；
L——试件长度，mm。
5.5.3 根据计算所得的横截面积A，按附录A规定的方法，测试长试件的抗拉强度、弹性模量、极限拉应变。
5.6 剪切强度试验
GFRP筋剪切强度试验按附录B的规定进行，其中：
a) 试件的等效直径d_b可通过试件的横截面积式(2)计算：

式中：
d_b——GFRP筋的等效直径，mm；
A——GFRP筋的横截面积，mm²。
b) 等效周长C_b可以按照式(3)计算：

式中：
C_b——GFRP筋等效周长，mm；
A——GFRP筋的横截面积，mm²。
5.7 GFRP筋材粘接强度的试验方法参照附录C的规定进行。

6 检验规则
6.1 检验类型

检验类型分出厂检验和型式检验，检验项目应按照表3的规定进行。

表3 出厂检验和型式检验项目

6.1.1 出厂检验
每批产品应进行外观、尺寸偏差和拉伸强度的检验。
6.1.2 型式检验
有下列情况之一时，应按表3的要求进行全部项目的型式检验：
a) 新产品投产时或老产品转厂生产的试制定型鉴定时；
b) 产品停产一年以上恢复生产时；
c) 正常生产后，如材料、工艺等有较大改变，可能影响产品性能时；
d) 正常生产的产品满两年时；
e) 出厂检验结果与上次型式检验有较大的差异时。

6 检验规则
6.1 检验类型

检验类型分出厂检验和型式检验，检验项目应按照表3的规定进行。

表3 出厂检验和型式检验项目

6.1.1 出厂检验
每批产品应进行外观、尺寸偏差和拉伸强度的检验。
6.1.2 型式检验
有下列情况之一时，应按表3的要求进行全部项目的型式检验：
a) 新产品投产时或老产品转厂生产的试制定型鉴定时；
b) 产品停产一年以上恢复生产时；
c) 正常生产后，如材料、工艺等有较大改变，可能影响产品性能时；
d) 正常生产的产品满两年时；
e) 出厂检验结果与上次型式检验有较大的差异时。

6.2 组批

以同一规格、同一种材料、同一生产工艺、稳定连续生产的500根为一批，不足此数量时，按一批计。

6.3 抽样

6.3.1 关于外观检验和尺寸要求、密度等非力学性能指标采取一次随机抽样，每批取样数量为5根。
6.3.2 力学性能采用二次随机抽样，第一次样本数为5根，第二次样本数为20根。

6.4 判定规则

6.4.1 采取一次抽样法时，所抽样本全部符合要求或仅有一个不符合要求时，则判该批为合格；否则判定该批不合格。
6.4.2 采用二次抽样法时，第一次所抽样本全部符合要求则判定该批为合格，这时仅要求抗拉强度检测示值大于标准规定的抗拉强度标准值即可；如有1个以上项目不符合要求，则进行第二次抽样。第二次抽样时，单一样本值与样本均值的偏差不应超过20％，否则剔除此样本。
两批样本经统计分析后如符合要求则判定该批产品合格，否则判定该批产品不合格。

7 标志、包装、运输和贮存

7.1 标志
7.1.1 产品出厂时应附产品说明书和产品检验合格证。
7.1.2 产品合格证上应包括产品名称、规格、批号、生产厂名、厂址等信息。
7.2 包装
产品应用结实、柔软的包装材料分组包装，每组应捆扎牢固，防止相互摩擦。
7.3 运输
运输车辆以及堆放处应有防雨、防潮设施。装卸时不可损伤包装、应避免撞击、油污、重压、弯折和浸水等现象。
7.4 贮存
7.4.1 产品宜贮存在空气干燥、流通的库房内，并存放在地面以上干燥的平台或垫子上，不应沾染油污。
7.4.2 当产品露天存放时，应避免产品受到紫外线长期照射、雨水浸泡。

附录A
（规范性附录）
GFRP筋拉伸性能的测试方法

A.1 范围
本附录规定了土木工程用玻璃纤维增强筋的拉伸性能测试方法，包括抗拉强度、拉伸弹性模量、极限拉应变的测试。
本试验方法适用于测试玻璃纤维增强筋本身性能、不考虑锚固性能。因此发生锚具处破坏或者滑移的筋材，将不被作为试验结果参考，试验结果仅依据筋材测试部分发生拉伸破坏的数据。
A.2 试验设备
应按GB/T 26743执行。
A.3 试验方法
A.3.1 试件的长度为试件锚固端(150mm～300mm)与30倍的杆体直径长度之和，试件总长度一般在800mm～l500mm为宜。
A.3.2 夹持试件时，应尽量确保试件仅受轴向拉力的作用。
A.3.3 开始加载之前，数据采集装置首先应开通数秒，在试验过程中（无论是荷载控制还是位移控制）其频率都应保持恒定，加载速率应控制在每分钟应力增加100MPa～500MPa之间。
A.3.4 增加荷载直到试件破坏为止，其引伸计监测应变量至少应进行到玻璃纤维增强筋抗拉强度标准值的60％的加载时刻。
A.3.5 根据荷载（应力）-应变的数据绘制荷载（应力）-应变曲线。
A.3.6 抗拉强度根据式(A.1)计算，应保留1位小数(修正到0.5MPa)：

式中：
——GFRP筋抗拉强度，MPa；
F_u——GFRP筋拉伸弹性阶段的荷载最大值，N；
A——GFRP筋试件的横截面积，mm²。
A.3.7 弹性模量根据式(A.2)计算，应保留1位小数：

式中：
E_f——GFRP筋的弹性模量，GPa；
A——GFRP筋的横截面积，mm²；
F₁和ε₁——60％±5％的F_u以及其对应的应变；
F₂和ε₂——20％±5％的F_u以及其对应的应变。
A.3.8 极限拉应变和弹性模量根据式(A.3)计算，应取三位有效数字：

式中：
ε——GFRP筋破坏时的极限拉应变，％。

附录B
（规范性附录）
GFRP筋剪切强度的测试方法

B.1 将GFRP筋杆体截成300mm长的试件后放入双剪测试装置中，在万能材料试验机上进行剪切强度的测定。测试装置示意、基座示意、刀片示意和连接板示意分别见图B.1、图B.2、图B.3和图B.4。
B.2 试件应固定在剪切试验台的中心，与上部加载装置接触，加载面与试件之间不应看见明显的缝隙。
B.3 荷载施加速率控制在每分钟30MPa～60MPa之间，试验过程中试件不应被撞击，均匀加载直到试件破坏为止（由于两个破坏面的出现，荷载可能会导致暂时的降低）。
B.4 破坏模式是否剪切破坏应通过视觉进行判断。
B.5 根据式(B.1)计算剪切强度，应保留1位小数：

式中：
——GFRP筋的剪切强度，MPa；
P——试件的最大破坏荷载，N；
A——GFRP筋的试件横截面积，mm²。

单位为毫米

说明：
1——试样；
2——连接板；
3——上部刀片；
4——下部刀片；
5——连接板；
6——基座。

图B.1 双剪测试装置示意
单位为毫米

图B.2 基座示意图
单位为毫米

图B.3 上部刀片（上）和下部刀片（下）示意图
单位为毫米

图B.4 连接板示意图

附录C
（资料性附录）
GFRP筋粘结强度的测试方法（拉拔试验）
C.1 试样

拔出试样形状及尺寸如图C.1所示。

单位为毫米

说明：
1——混凝土试块；
2——纤维增强复合材料筋；
3——PVC套管；
d——纤维增强复合材料筋直径；
L₁——纤维增强复合材料筋埋入长度，L₁＝5d，L₁≥50mm；
L₂——套管长度，L₂≥50mm；
D——套管内径。

图C.1 拔出试样示意图

a) 不大于16mm的纤维增强复合材料筋采用混凝土试块尺寸为150mm×150mm×150mm；
大于16mm的纤维增强复合材料筋采用混凝土试块尺寸为300mm×300mm×300mm。
b) 每组拔出试样数量不应少于5个，并同时制作混凝土标准试件每组3个，用于测定混凝土实际抗压强度。

附录C
（资料性附录）
GFRP筋粘结强度的测试方法（拉拔试验）
C.1 试样

拔出试样形状及尺寸如图C.1所示。

单位为毫米

说明：
1——混凝土试块；
2——纤维增强复合材料筋；
3——PVC套管；
d——纤维增强复合材料筋直径；
L₁——纤维增强复合材料筋埋入长度，L₁＝5d，L₁≥50mm；
L₂——套管长度，L₂≥50mm；
D——套管内径。

图C.1 拔出试样示意图

a) 不大于16mm的纤维增强复合材料筋采用混凝土试块尺寸为150mm×150mm×150mm；
大于16mm的纤维增强复合材料筋采用混凝土试块尺寸为300mm×300mm×300mm。
b) 每组拔出试样数量不应少于5个，并同时制作混凝土标准试件每组3个，用于测定混凝土实际抗压强度。

C.2 试验条件

C.2.1 试验环境
试验环境条件应按GB/T 1446的规定。
C.2.2 试验设备
C.2.2.1 试验机
应按GB/T 1446的规定。
C.2.2.2 滑移测量装置
采用精度为0.001mm的位移传感器。
C.2.2.3 试验工装
试验工装如图C.2所示。其中承压垫板的边长不应小于拔出试样的边长。

说明：
1——上部球铰；
2——位移传感器；
3——试样；
4——反力架；
5——承压垫板；
6——穿孔球铰；
7——位移计；
8——加载锚固端。

图C.2 拔出试验装置示意图

C.3 试验步骤

C.3.1 试样应在标准养护室内进行养护，在试样龄期为28d时进行试验。
C.3.2 从养护地点取出试样，试样外观检查应按GB/T 1446的规定。
C.3.3 测量试样的直径，其测量精度应按GB/T 1446的规定。
C.3.4 将试样套上中心有孔的垫板，然后装入已安装在中心拔出试验装置上的试验夹具，中心拔出试验装置的下夹头将试样加载端锚具夹牢。
C.3.5 安装和固定位移传感器，位移传感器端与纤维增强复合材料筋自由端面接触良好。
C.3.6 以不超过20kN/min或1mm/min的速度连续均匀加载，直至试件被破坏。
C.3.7 凡出现以下情况之一的试样，其试验数据应作无效数据处理：
a) 试样的混凝土强度不符合要求；
b) 纤维增强复合材料筋与混凝土承压面不垂直，偏斜较大，致使试样提前劈裂破坏。

C.4 计算

C.4.1 纤维增强复合材料筋粘结强度实测值应按式(C.1)计算：

式中：
——纤维增强复合材料筋粘结强度实测值，MPa；
F^o_u——纤维增强复合材料筋粘结破坏的最大荷载实测值，N；
d——纤维增强复合材料筋的公称直径，mm；
L₁——纤维增强复合材料筋的埋入长度，mm；
——C30混凝土的标准抗压强度，MPa；
——为试样龄期为28d时混凝土标准试样的抗压强度实测值，单位为兆帕(MPa)。