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光伏支架FRP材料技术要求

日期: 2018-01-23
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1 原材料技术要求

FRP材料组成为:人造纤维,树脂,添加剂。

本技术标准主要涉及的人造纤维有:碳纤维,玻璃纤维。

碳纤维:对于轻结构用FRP型材采用T300(拉伸强度为3530MPa,拉伸模量为230GPa),T300J(拉伸强度为4210MPa,拉伸模量为230GPa)。在本标准中碳纤维一般以与玻璃纤维混合、叠合方式参与构件受力,形成C-GFRP材料,主要用于抗弯能力要求较高的构件和刚度要求较高的构件。

玻璃纤维:对于轻结构用GFRP型材和GFRP筋材,采用高强玻璃纤维(拉伸强度为2600MPa弹性模量85GPa),和一般无碱玻璃纤维(拉伸强度为2100MPa弹性模量70GPa)。

本技术标准主要涉及的树脂有:环氧类树脂,不饱和类树脂。

环氧类树脂:对于轻结构用FRP型材多采用脂环族环氧树脂和二酚基丙烷(双酚A)环氧树脂。

不饱和类树脂:对于轻结构用GFRP型材和GFRP筋材多采邻苯型不饱和聚酯、间苯型不饱和聚酯和乙烯基树脂。

添加剂:抗紫外线剂,树脂抗老化剂等。

2  FRP材料力学性能要求

2.1 轻型结构用FRP型材的力学标准

 

FRP型材的力学性能如表2-1所示。

 

 

 

2-1 一般GFRP型材的力学性能指标

     力学指标

材料

抗拉强度

MPa

抗压强度

MPa

拉伸模量

GPa

压缩模量

GPa

FRP型材

450以上

400以上

45~50

50以上

 

2-2 一般GFRP筋材的力学性能指标

     力学指标

材料

抗拉强度

MPa

拉伸模量

GPa

FRP型材

650以上

55以上

 

如采用C-GFRP材料,在梁式构件设计中抗拉强度指标取用弯曲强度指标值;刚度计算值不应再采用局部小样样本试验分析值,而应采用构件整体刚度试验分析值。

2.2力学性能指标取值方法

A 材料强度标准值

根据规范《建筑结构可靠度设计统一标准》(GB50068-2001)对材料性能的规定:

材料强度的概率分布宜采用正态分布或对数正态分布。

材料强度的标准值可取其概率分布的0.05分位值确定,材料弹性模量、泊松比等物理性能的标准值可取其概率分布的0.5分位值确定。

当实验数据不足时,材料性能的标准值可采取有关标准的规定值,也可结合工程经验,经分析判断确定。

规范对材料强度的标准值的规定等价于材料的强度的标准值具有不低于95%的保证率,按数理统计方法,计算材料的平均强度mz和样本的标准差σz;查正态分布常用分位数表,概率分布的0.95分位值μ(0.95)=1.645,概率分布的0.5分位值μ(0. 5)=0

因此材料的强度标准值f=mz-1.645σz

    弹性模量的标准值f= mz

 

 

1、拉伸性能试验

2-3 拉伸强度标准值(GFRP样本)

项目

平均值mz
(MPa)

样本的标准差σz
(MPa)

强度标准值
(MPa)

拉伸强度

735

65.50

669.5

拉伸弹性模量

56200


56200

2、压缩性能试验

2-4 压缩强度标准值(GFRP样本)

项目

平均值mz
(MPa)

样本的标准差σz
(MPa)

强度标准值
(MPa)

压缩强度

680.00

15.50

664.5

压缩弹性模量

59200


59200

3、弯曲性能试验

2-5 弯曲强度标准值(GFRP样本)

项目

平均值mz
(MPa)

样本的标准差σz
(MPa)

强度标准值
(MPa)

弯曲强度

1288.00

125.64

1081.32

弯曲弹性模量

53930

2130

53930

B、强度设计值

材料的强度设计值由强度标准值除以该材料的分项系数γfk=0.75而得。

2-6强度设计值(GFRP样本)

强度类型

强度标准值
(MPa)

强度设计值
(MPa)

拉伸强度

669.5

500

压缩强度

664.5

490

弯曲强度

1080

800

 

2-7 弹性模量设计值(GFRP样本)

弹性模量类型

模量设计值
(GPa)

拉伸性能

55

压缩性能

55

3  FRP材料耐久性性能要求

3.1 材料耐久性

FRP材料耐久性分析主要从材料抗紫外线、耐酸及耐碱三方面取得实验依。实验数据如表2-8所示。

 

2-8 FRP材料的耐久性指标表

老化类别

试验条件

模拟自然

条件年限

抗拉强度

降低程度(%

抗压强度

降低程度(%

抗紫外线

26℃下,紫外线强度为0.2MJ/(m2.h)下照射5

30

7.98

8.06

抗碱性

PH=12NaOH

溶液浸泡60d

30

6.85

6.53

抗酸性

PH=3的硫酸(H2SO4)

溶液浸泡60d

30

7.26

7.12

 

3.2 FRP型材质量要求

   AFRP型材质量要求

      外观表面:光洁平整,颜色均匀,无裂纹、气泡、纤维裸露、纤维浸润不良等缺陷,切割面平整。

内部构造:无空隙、气泡、分层、纤维浸润不良现象,纤维分布合理均匀。

   BFRP型材尺寸

      构件截面尺寸偏差控制值详见规范《结构用纤维增强复合材料拉挤型材》(GB/T 31539-2015)

   CFRP型材构件加工尺寸误差控制要求

      构件非拼装下料尺寸误差控制:5mm

构件拼装下料尺寸误差控制:3mm

构件成孔尺寸误差控制:1.5mm

构件开槽尺寸误差控制:2mm


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