[VIP第1年] 指数:3
3.2 TFRP复合纤维系统及特点
TFRP是由芳纶纤维与特种玻璃纤维垂直编织的纤维布与TYFO® S或SW水下**环氧树脂现场粘合而成的强韧纤维复合材料，TYFO®纤维布的单层质量为1080g/m2，纤维布及水下粘结树脂须均为配套产品；单层纤维布与环氧树脂现场粘贴后的工作状态是厚度为1.3mm的纤维复合板材，纤维复合板材的抗拉强度测试值为517Mpa，弹性模量为23.5Gpa，延伸率为2%。
TFRP是目前证明可在管道潮湿环境下固化，且适合饮用水***无害，以粘贴、包裹方式可加固管道结构的纤维复合材料加固系统。其特点如下：
（1）施工时柔韧，可随意弯曲缠绕，很方便地加固管道转弯、三通及接头部位，粘贴固化后变为硬板状材料，单层极限抗拉力相当于3mm厚的不锈钢板；
（2）特殊的环氧树脂不仅可带水固化，还与钢筋混凝土或钢结构具有较强的渗透结合能力，共同工作变形协调，将原管壁材料充分利用；
（3）耐久性试验及工程实例证明，该系统在40年地下或水中环境下，其性能指标无明显损失，且是绝缘材料，也不会产生电化学腐蚀；
（4）粘贴硬化的FRP不渗透水汽，表面光滑，能加速水流；
（5）施工方便，操作安全，尤其对于地下大口径的管道，在内壁粘贴非开挖，对地面没有任何影响。
3.3加固原理
TFRP纤维复合材料具有较高的抗拉强度，其应力-应变关系为线性，根据计算需要，可以粘贴一层至多层，以提供抵抗拉力，或形成约束力；能带水粘贴固化的特种环氧树脂具有较强的渗透粘结能力，可以很好地与原管壁结构形成一个新的复合结构整体，共同承受管道内的水压力、管道外的土压力及可能的管道变形，从而增加了管道的承载能力。
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（1）加固设计
根据ASTM F1216及老旧管道的实际状况，TFRP纤维复合材料系统可按半结构性或全结构性修复计算。所谓半结构性就是同时考虑TFRP与原管壁的协同工作；全结构性是只考虑TFRP的承载力，而忽略不计原老化管道的作用。
（2）加固计算
目前国内没有相应的规范，依据美国材料与试验协会的规范ASTM F1216及TFRP自身标准，管道加固计算需考虑现有管道的基本指标：管道材料、管径、管道当前椭圆率、管道内水压力、安全系数等；需考虑环境指标：管道埋深、地下水位、地面活荷载、增强系数等；以及TFRP力学性能指标：极限抗拉强度、拉伸模量、长期折减系数、长期抗拉强度、长期弹性模量、拟粘贴的复合纤维材料的厚度或层数等。
基于上述参数，计算校核加固修复后的管道内水压力、管道外土压力、地面上活荷载及地震荷载等不同工况下满足其长期的使用功能。
3.4 施工工艺及质量验收
TFRP管道加固修复法的施工艺虽然简单，但需要不少技巧，工人均须培训合格，严格按标准操作及验收，方能将达到预期的加固效果，否者在高速水流及水压下容易出现问题，关于TFRP加固计算、施工工艺及质量验收将结合项目另文介绍。
3.5 实验、认证与案例
类似的纤维复合材料相当先在美国大量应用于桥梁、建筑与码头结构的加固修复项目中，十年前，由美国AEGION集团在香港的工程师们经过大量的探索试验，成功解决了香港城市水务署（WSD）管辖的供水管道老化、承载力不足及漏损问题，并获得了高度认可，采用该系统*在我国香港地区加固修复了大量的供水管道，目前加固修复仍在继续实施中，真正做到了低碳环保，取得了良好的社会与经济效益。
（1）实验：典型的试验为取真实的废旧混凝土管道片段，用TFRP修复加固后，分别做内压与外压测试（见图4、图5），结果显示，管道强度可以提高20-40%，达到中压管道水平，完全满足城市输水管网日益增长的压力要求。
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图4 内压测试 图5 外压测试
（2）认证：TFRP复合材料加固系统多年来一直获得ICC-ES**认证，ICC-ES每两年复核认证一次，相当新的认证可在其官网下载ESR-2013认证报告。ICC-ES是国际规范委员会评估服务(International Code Council Evaluation Service)的简称，是一家专注于建筑安全的非营利机构，算上其前身的评估服务公司，ICC-ES的评估历史已经超过了70年。目前主要针对于建筑产品，建筑组件，建筑方法和建筑材料的评估。
TFRP复合纤维材料系统经过测试，适合美国卫生基金会／美国国家标准学会NSF/ANSI 61按美标和新加坡生产力与标准局PSB按英标BS6920的饮用水标准。
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