碳纤维复材网格拉伸性能试验方法

碳纤维复材网格拉伸性能试验方法
A.0.1 复材网格拉伸性能试验的设备，应符合下列规定：
1 试验机应符合现行国家标准《纤维增强塑料性能试验方法总则》GB/T 1446的规定；
2 引伸计的精度不应小于标距的0.002%；
3 系统应能连续记录荷载、应变和位移。

荷载、应变和位移的分辨率分别应不大于100N 、10×10-6和0.001mm 。

A.0.2 复材网格试件（图A.0.2）的制备，应符合下列规定：
1 所取的试样应未经任何处理。

在试样的取样和准备过程中，应避免因变形、加热、紫外线照射等能改变材料特性的外界条件；
2 复材网格试件总长由测试部分和锚具部分组成。

测试部分的长度不应小于3倍的网格单肢间距且不应小于300mm 。

单侧锚固长度不应小于160mm 。

引伸计应平行于试件的纵轴线安装在试件的中部，距锚固端的距离不应小于100mm 。

试件的示意图见图A.0.2。

图A.0.2复材网格单轴拉伸试件示意图
1-堵头；2-端部封堵；3-环氧胶填充；4-钢套管；5-复材网格
3 从复材网格中截取试样时，宜保留2mm ～3mm 的横向网格。

试样的纵向网格不应有任何的机械损伤和磨损；
4 每组试件数量不应少于3个，当试验过程中试件发生在锚具附近处破坏或复材网格从锚具中滑出时，则必须从同一批次中补做相应数量的试件。

A.0.3 复材网格拉伸性能试验过程，应符合下列规定：
1 按照试件编号把试件安装到试验机上，试样的纵轴应尽量与试验机上下夹头中心连线重合；
2 在试件中部安装应变测量系统，数据采集系统应在试验开始前数秒钟启动；
3 试验中应保持均匀加载，加载速率应控制在每分钟应力增加100 MPa~300MPa 之间，整个加载过程不宜超过10分钟；
4 试验加载时应使用自动记录装置绘制荷载-应变曲线，加载至试件受拉破坏，记录最大荷载值及破坏形式。

A.0.4 复材网格拉伸性能试验结果的处理，应符合下列规定：
1 抗拉强度应按式（A.0.4-1）计算，并应取每组试件的算术平均值及三位有效数字： u u F f A
(A.0.4-1)
式中：u f ——拉伸强度（N/mm 2）；
u F ——拉伸弹性阶段的荷载最大值（kN ）
； A ——试件的横截面名义面积（mm 2）。

2 弹性模量应通过20%F u -60%F u 之间的荷载-应变曲线确定，并应按式（A.0.4-2）计算，取每组试件的算术平均值及三位有效数字：
F E A
ε∆=∆⋅ (A.0.4-2) 式中：E ——弹性模量（MPa ）；
F ∆——20%F u 和60%F u 的荷载差值（kN ）
； ε∆——对应20%F u 和60%F u 的应变差值，无量纲；
A ——试件的横截面名义面积（mm 2）。

3 伸长率应按式（A.0.4-3）计算，取每组试件的算术平均值及三位有效数字：
u =
F E A
δ⋅ (A.0.4-3) 式中：δ——伸长率（%）； u F ——拉伸弹性阶段的荷载最大值（kN ）
； E ——弹性模量（MPa ）
； A ——试件的横截面名义面积（mm 2）。

A.0.1 本试验方法规定了测定结构工程用复材网格的单轴拉伸性能，包括拉伸强度、拉伸弹性模量及断裂伸长率。

复材网格拉伸性能的测试方法本质上与复材筋没有区别，试验设备的选择和要求亦没有差别，应遵循现行国家标准《纤维增强塑料性能试验方法总则》GB/T 1446、《结构工程用纤维增强复合材料筋》GB/T 26743的相关规定。

复材网格从开始受力到卸掉引伸计为止近似为一条直线，破坏时没有征兆，试件突然断裂，无屈服阶段，为脆性破坏。

在卸掉引伸计之后，曲线继续上升，直到试件破坏。

由于试样断裂为爆炸式断裂破坏，纤维四溅，考虑人身安全的情况下，建议试验时，架设防护罩保护试验人员的安全，并为了保护引伸计，建议在拉伸荷载到达70%的试样极限拉断力时，卸掉引伸计。

A.0.2 试样总长由测试部分和锚固部分所组成。

切割试样时应尽量保证切割面垂直于试样的长度方向，切割面上的毛刺应被去除。

防止试样产生刻痕、局部挤压等损伤。

钢套管作为树脂和夹持设备的中间环节，起到传递拉力的作用，考虑到复材网格要早于钢套管破坏，建议复材网格的极限拉力与钢套管截面积的比值要大于钢套管的屈服强度，根据此原则选择钢管。

对中是锚固性能的关键，可以防止滑脱和不合理的破坏形式。

复材网格抗拉强度高，但是抗压、抗剪强度低，在试验时，应尽量保证试件的纵轴和两端的锚具中心连线重合，使锚具只起到传递拉
力而不传递扭矩和弯矩的作用，所以应尽量使复材网格在钢管内对中，避免对实验结果产生大的影响。

堵头的作用有两个：一是进行复材网格在钢管内的对中措施，固定复材网格；二是防止树脂在固化之前流出。

保留少量的横向网格有利于试件在钢套管中的锚固。

试样刻痕和局部挤压等机械损伤都会造成应力集中，试样脆性断裂，强度降低。

试件的破坏状态主要有爆炸式破坏和脆性断裂破坏、滑脱（锚固失效）等几种。

试验中出现的滑脱现象，主要是由于复材网格与粘结剂的摩擦力、机械咬合力和化学附着力在拉拔力方向的总和小于试件的拉拔力，试样从锚具中被拉出，从而发生滑脱破坏。

主要分为：破坏界面发生在复材网格与粘结剂的接触面上、粘结剂被剪坏（复材网格与粘结剂一起，破坏界面发生在粘结剂中）和粘结剂与钢管脱离。

试件在锚固端发生破坏或者复材网格从锚具中滑出均属于无效破坏，必须从同一批次中补做相应数量的试样。

A.0.3 试样的纵轴应尽量与试验机上下夹头中心连线重合，可以保证试验机的拉伸力和试样纵轴重合，防止出现劈裂现象，影响实验效果。

A.0.4 复材网格单轴抗拉强度的计算方法与复材筋相同，按照现行国家标准《结构工程用纤维增强复合材料筋》GB/T 26743的相关规定执行。

复材网格拉伸弹性模量采用拉伸实验当中荷载-变形曲线中两点斜率计算，取样、试验条件、数据处理等主要要求与拉伸强度试验相同。

复材网格是脆性材料，试件强度失效的瞬间会有较大的震动和位移，直接通过应变片、引伸计等仪器直接测量极限伸长率难以实现。

现行国家标准《结构工程用纤维增强复合材料筋》GB/T 26743和日本标准《混凝土加筋用纤维增强聚酯(FRP)棒材和栅网的拉伸特性的试验方法》JIS A1192-2005对该指标进行了一定的放宽，允许通过极限强度与拉伸弹性模量的比值计算极限伸长率。