3.3　基本力學性能

GFRP筋的基本力學性能主要包括：抗拉強度、抗壓強度、彎曲強度、剪切強度和抗扭剛度等指標。

3.3.1　抗拉強度

可參考《拉擠玻璃纖維增強塑料桿力學性能試驗方法》（GB/T 13096—2008），采用1000kN電伺服萬能試驗機。如圖3-3所示，對GFRP筋進行拉伸性能測試，采用試驗機配置的小變形計測量GFRP筋的拉伸變形，得到延伸率、彈性模量和極限抗拉強度。

試驗主要參數如下。

①試件尺寸及形狀：如圖3-3所示。

②測量試件直徑和標距，測量精確到1mm。

③試驗環境：溫度25℃±2℃。

④加載速度應控制在100～500MPa/min范圍內，保持均勻加載，若試驗采用應變控制方法，應變增長速率應和前述應力加載速度換算后一致。

⑤試件數量：每組試樣不少于5個。

⑥安裝測量變形的小變形計于試件中部，對試件進行預加載至試驗機夾具將試件牢牢夾死；為了避免引伸計破換，繼續加載至60kN時將引伸計取下，然后繼續加載至試樣破壞，記錄最大荷載值及試樣破壞形式，測量抗拉強度、拉伸彈性模量、延伸率及應力-應變曲線等材料性能指標。

⑦在錨固段內破壞、錨具附近處破壞以及筋材從錨具中滑出的試樣應予作廢。同批有效試樣不足5個時，應從同一批筋材中補做相應數量的試樣。

強度計算如下。

荷載（應力）-應變曲線由數據采集系統采集的數據得到。

拉伸強度按式（3-1）計算，取三位有效數字。

　　（3-1）

式中　σb——拉伸強度，MPa；

Pb——極限荷載，N；

A——試樣的橫截面面積，mm2。

彈性模量按式（3-2）計算，取三位有效數字。

　　（3-2）

式中　EL——彈性模量，MPa；

P1——達到試樣極限拉伸強度的60%時的荷載，N；

ε1——達到試樣極限拉伸強度的60%時的應變，無量綱；

P2——達到試樣極限拉伸強度的20%時的荷載，N；

ε2——達到試樣極限拉伸強度的20%時的應變，無量綱；

A——同式（3-1）。

極限應變按式（3-3）計算，取三位有效數字。

　　（3-3）

式中　εu——極限應變，無量綱；

Pb——同式（3-1）；

EL——同式（3-2）；

A——同式（3-1）。

3.3.2　拉伸性能測試

本小節參考《拉擠玻璃纖維增強塑料桿力學性能試驗方法》（GB/T 13096—2008），1000kN電伺服萬能試驗機，如圖3-4（a）所示，對GFRP筋進行拉伸性能測試，采用試驗機配置的大變形計測量GFRP筋的拉伸變形，得到極限延伸率、彈性模量和極限抗拉強度。

根據參考文獻的試驗方法，制成用環氧樹脂和固化劑作為填充物的黏結式錨具試樣，如圖3-4（b）所示。本實驗采用的GFRP筋材直徑為12mm，肋間距分別為10mm、20mm、30mm，纏繞物分別為尼龍繩、一層玻璃纖維束和兩層玻璃纖維束。

根據ACI規范規定，對纖維塑料增強聚合物筋進行拉伸性能測試時，要保證兩端錨具間有效長度不小于筋材直徑的40倍，本試驗設計GFRP拉伸試件總長L=1240mm，標距L0=640mm，兩端采用套管錨固，錨固長度均為L=300mm。套管采用的鍍鋅鋼管，為外徑32mm、壁厚3mm的國標管。將生產的不同表面纏繞方式的GFRP筋在切割機上截取所需要的試件長度，然后將灌注用的環氧樹脂灌入下端密封的鋼套管中，將筋材緩緩插入套筒內，使其充分固結，經一段時間待完全固化后，將試件的另一端以同樣的方法灌注，完全固化后可進行試驗。本試驗所做的試樣尺寸如圖3-4（b）所示。

制作試驗試件時應注意：

①進行灌注時保證鋼套筒的下端是完全密封的，避免灌注膠流出；

②插入筋材時要盡量保證對中，最好采取一定的措施，如套筒的兩端用中孔的墊片，以保證試驗數據的真實有效；

③環氧樹脂一定要達到固化時間，以保證試驗的成功率；

④特別注意補膠，因為灌注所用的環氧樹脂經固化反應后體積會減小，如果不及時補膠就會造成鋼管中膠不滿，容易造成拉伸測試時筋材拔出，測試失敗。

3.3.2.1　試驗現象

試驗過程中，測得的典型GFRP筋應力-應變曲線如圖3-5和圖3-6所示。對于淺肋的GFRP筋材，從開始受荷至完全破壞的受力過程中，應力-應變關系在達到極限強度前近似為一條斜直線。當荷載強度達到極限抗拉強的40%左右時，開始出現細微的斷裂聲，疑似基底樹脂斷裂的聲響，隨著荷載的增加斷裂聲響逐漸加劇，當達到極限荷載前，出現急促而又綿密的響聲，此時增強纖維開始斷裂，當達到極限強度后，荷載曲線突然下降，不會出現明顯的區服階段，在GFRP即將達到極限荷載時，明顯可以觀察到筋材表面纖維出現斷裂，并伴隨劇烈爆炸聲，整個筋材發生炸裂是破壞，如圖3-7（a）所示。

對于深肋的GFRP筋材，開始加載時明顯出現筋材表面的纖維迅速變形，反映在應力-應變曲線上則是加載前期不是一條直線，會有一段較為平滑的曲線，并伴隨有“噼啪”聲，為纖維與樹脂的剝離聲，因為筋材表面的肋較深，表層纖維的彎曲程度較大，加載前期表層纖維有一個先被拉直的過程，整個筋材截面纖維沒有共同受力，隨著荷載繼續增大，當荷載增加到極限荷載的30%～50%時，應力-應變曲線開始呈現一條直線，達到極限荷載時，筋材一般會在中部斷裂，整個筋材會瞬間散開，如圖3-7（b）所示。

由于GFRP筋強度較高，在測試拉伸強度時部分試件出現破壞而不能測出有效的拉伸強度，主要的破壞形式有以下兩種：①試件從GFRP筋中部位置破壞，為有效試件；②GFRP筋從黏結套筒中滑出或直接將套筒兩端堵頭拉斷，為無效試件，如圖3-8和圖3-9所示。

3.3.2.2　試驗數據處理

（1）試驗原始數據處理　對不同表面纏繞方式的GFRP筋進行拉伸性能測試，得到筋材的極限抗拉強度，根據ACI規范規定，將應力-應變曲線中應力值20%～50%的數據取出，得到這一段的斜率即為拉伸彈性模量，試驗結果見表3-7。

注：試樣編號中18、27代表筋材肋間距18mm、27mm；-1、-2代表筋材為深肋、淺肋；-01、-02、-03、-04、-05等代表一組試驗試件的編號。

（2）試驗數據進一步處理　數理統計中對數據的處理方法主要有以下幾種。

①平均數

　　（3-4）

平均數表示一組數據中所有數據之和再除以數據的個數，它是反映數據集中趨勢的一項指標。

②方差

　　（3-5）

D（x）是表示x取值分散程度的一個量，它是衡量x取值分散程度的一個尺度。若x的取值比較集中，則方差D（x）較小；若x的取值比較分散，則方差D（x）較大。

③協方差　協方差表示的是兩個變量總體誤差的方差。

④相關系數

　　（3-6）

相關系數用來度量兩個變量間的線性關系和相關程度。

根據以上數據處理的方法對數據求平均值、方差，見表3-8和表3-9。

注：試樣編號中18、27代表筋材肋間距18mm、27mm；-1、-2代表筋材為深肋、淺肋。

注：試樣編號中18、27代表筋材肋間距18mm、27mm；-1、-2代表筋材為深肋、淺肋。

3.3.2.3　試驗數據及結果分析

（1）肋深對抗拉性能的影響　通過表3-8中數據分析得圖3-10。根據試驗數據和對比圖可知，在肋間距相同時肋深對拉伸性能產生很大的影響。對于肋間距為18mm的筋材，由深肋GFRP筋到淺肋GFRP筋，極限抗拉強度增加83.9%，彈性模量增加61.1%；對于肋間距為27mm的筋材，由深肋GFRP筋到淺肋GFRP筋，極限抗拉強度增加103%，彈性模量增加71.3%，在工程實際應用中，淺肋GFRP筋材可以大大減小使用量，并且減小梁、板等受力混凝土結構的變形和裂縫寬度。

通過表3-9中數據分析得圖3-11。根據試驗數據和對比圖可知，S27-1的GFRP筋材不管是抗拉強度還是彈性模量都的方差比其他類型的筋材大很多，說明這種筋材本身的離散程度遠遠大于其他類型的GFRP筋；對于深肋的筋材，肋間距對抗拉強度離散性的影響較大，造成這種結果的原因可能是由材料自身各向異性和生產工藝決定的。

如圖3-12～圖3-15所示為肋間距為18mm和27mm肋深不同的GFRP筋材的應力-應變曲線。

從圖3-12～圖3-15應力-應變曲線可以明顯看出，淺肋的GFRP筋材彈性階段為一條斜率基本沒有變化的直線，這與材料本身為線彈性材料有關；深肋的GFRP筋材彈性階段均存在一個直線斜率變化的過程，這與材料的線彈性不相符，因為深肋的GFRP筋表層很厚的一層材料呈現很大的彎曲，在受到拉伸時同一截面內的纖維沒有同時受力，表面纖維有一個先拉直后承受荷載的過程。

（2）肋間距對拉伸性能的影響　從圖3-10和圖3-11可知，肋間距對抗拉強度和彈性模量幾乎沒有影響，不管是深肋還是淺肋，隨著肋間距的增大，極限延伸率有略微增加；而對于抗拉強度和彈性模量的方差，即抗拉強度和彈性模量的離散程度有較大影響。

3.3.2.4　樹脂黏度對拉伸性能的影響

在研究GFRP筋材生產過程中發現，隨著時間的增長，浸膠槽里面的樹脂會發生細微的變化，新鮮的樹脂如圖3-16所示，為透明色且黏度較小，在生產過程中玻璃纖維表面的硅烷偶聯劑和其他浸潤劑會逐漸溶解到樹脂中，同時也會有一定量的空氣以微小氣泡的形式進入到樹脂內，使樹脂由透明色逐漸地變渾濁，黏度也逐漸增大，如圖3-17所示。

本試驗用如圖3-18所示的黏度計在生產過程中測試不同時間段浸膠槽中樹脂的黏度，并對此時間段內經浸膠槽玻璃纖維生產的筋材進行標記，以便測試樹脂黏度對于筋材拉伸性能的影響。如圖3-19所示為實測的樹脂黏度隨時間的變化曲線；如圖3-20所示為與實測黏度相應的GFRP筋抗拉強度。

由于測試黏度時在浸膠槽中取膠位置以及不同批次環境等的差別，會造成測試樹脂黏度有部分差異，但總體上樹脂黏度在前期變化不大，中后期會有顯著增大。隨著樹脂黏度的增加，玻璃纖維的掛膠能力會下降，從圖3-20中抗拉強度變化曲線中可知，雖然強度有差異，但這些差異是由于筋材本身的離散性所決定的，與樹脂黏度無關。因此，只要浸膠槽中樹脂足夠量，能夠完全浸沒纖維，則基底樹脂的黏度對于筋材本身的抗拉性能不會產生大的影響。

通過上述研究，得出如下結論。

①對于肋間距為18mm的筋材，由深肋GFRP筋到淺肋GFRP筋，極限抗拉強度增加83.9%，彈性模量增加61.1%。

②對于肋間距為27mm的筋材，由深肋GFRP筋到淺肋GFRP筋，極限抗拉強度增加103%，彈性模量增加71.3%。

③肋間距對抗拉強度和彈性模量幾乎沒有影響，不管是深肋還是淺肋，隨著肋間距的增大，極限延伸率有略微增加；而對于抗拉強度和彈性模量的方差，即抗拉強度和彈性模量的離散程度有較大影響，深肋的GFRP筋抗拉強度隨肋間距的不同，離散程度很大。

④只要浸膠槽中樹脂足夠量，能夠完全浸沒纖維，則基底樹脂的黏度對于筋材本身的抗拉性能不會產生大的影響，樹脂黏度對于GFRP筋拉伸性能幾乎沒什么影響。

3.3.3　抗壓強度

參考《纖維增強塑料壓縮性能試驗方法》（GB/T 1448—2005）有關要求，采用的GFRP筋材直徑分別為10mm、12mm、14mm、16mm，纏繞物為尼龍繩、一層玻璃纖維束和一層玻璃纖維束，制作試樣如圖3-21所示，試樣的基本尺寸是H/d=3（H為試樣高，d為試樣直徑），如圖3-22所示。

3.3.3.1　試驗現象

如圖3-23（a）所示為壓縮試驗典型的應力-應變曲線，試驗加載前期，曲線較為平滑，隨后試件承受壓力不斷增大，當試件中樹脂和玻璃纖維間的橫向拉應力過大時，樹脂與玻璃纖維黏結較差的薄弱點附近首先出現樹脂與纖維剝離的現象，隨著荷載的繼續增加，樹脂與纖維的剝離區也不斷增大，直至最后產生縱向劈裂裂縫而破壞，如圖3-23（b）所示。

GFRP筋的破壞較為突然，破壞前基本上無明顯預兆，破壞時伴有很大的響聲。試樣主要有兩種破壞形式：①由于壓力過大使壓縮試件兩端的玻璃纖維束散掉，此時端部呈圓臺狀；②試樣沿縱向產生劈裂裂縫而破壞。

3.3.3.2　結果分析

對不同表面纏繞方式的GFRP筋進行壓縮性能測試，試驗數據見表3-10，通過理論分析得圖3-23。由圖3-23可知表面采用玻璃纖維束纏繞與表面纏繞尼龍繩的GFRP筋相比，可以明顯提高小直徑GFRP筋的抗壓強度，提高幅度分別為59%（d=10mm）和41.6%（d=12mm），但是對大直徑GFRP筋提高不明顯。這是因為當壓縮試樣承受壓力時，玻璃纖維束纏繞在筋表面，對試樣有一定約束作用，相當于箍筋的作用，抑制了壓縮試樣的橫向變形，從而提高了抗壓強度。直徑較大時，由于成型工藝不完善，約束效果較差，提高效果不明顯。另外，纏繞層數對抗壓強度的影響不明顯。

3.3.4　彎曲強度

采用CMT系列電伺服50kN萬能試驗機并配以三點受彎測試夾具（圖3-24）進行抗彎試驗。

本次試驗采用的GFRP筋材直徑為16mm，肋間距為18mm、27mm，肋深為深肋和淺肋，表面纏繞物為尼龍繩，試件長度為130mm，試驗參數主要如下。

①試件尺寸及形狀：如圖3-25所示。

②測量試件直徑和標距，測量精確到1mm。

③試驗環境：溫度25℃±2℃。

④加載速度：2mm/min。

⑤試件數量：每組試樣不少于5個。

⑥安裝三點受彎測試夾具時要將下半部夾具兩端點牢牢固定在底座上，避免下部兩端點由于受到很大的力而向兩側滑移，設置預加載為300N，測量抗彎強度與應力-應變曲線。

⑦有效試樣不足5個時，應重做試驗。

3.3.4.1　試驗現象

試件剛開始加載便聽見細微的聲響，疑似GFRP筋材底部樹脂斷裂，然后出現一段較為平靜的階段，當荷載增大到極限荷載附近時，出現較為密集的噼啪聲響，此時纖維與樹脂剝離，并伴隨有碎屑迸出，隨后會出現玻璃纖維斷裂的聲響，荷載急劇下降破壞。

3.3.4.2　試驗數據處理

（1）原始試驗數據處理　對不同表面纏繞方式的GFRP筋進行彎曲性能測試，得到筋材的極限抗彎強度，試驗數據見表3-11。

注：試樣編號中18、27代表筋材肋間距18mm、27mm；-1、-2代表筋材為深肋、淺肋；-01、-02、-03、-04、-05、-06代表一組試驗試件的編號。

（2）試驗數據的優化處理　對表3-11中的數據進行優化處理得表3-12，方差和標準差見表3-13。

注：試樣編號中18、27代表筋材肋間距18mm、27mm；-1、-2代表筋材為深肋、淺肋。

注：試樣編號中18、27代表筋材肋間距18mm、27mm；-1、-2代表筋材為深肋、淺肋。

3.3.4.3　試驗數據及結果分析

通過表3-12中數據分析得圖3-26。根據試驗數據和對比圖可知，在肋間距相同時肋深對抗彎性能產生很大的影響。對于肋間距為18mm的筋材，由深肋GFRP筋到淺肋GFRP筋，極限抗拉強度增加74.9%；對于肋間距為27mm的筋材，由深肋GFRP筋到淺肋GFRP筋，極限抗彎強度增加48.2%，因此，肋間距相同時淺肋的GFRP筋比深肋的GFRP筋抗彎強度有較大幅度增加。

通過表3-13中數據分析得圖3-27。根據試驗數據和對比圖可知，S18型號的GFRP筋抗彎強度的方差是最大的，這說明此種筋材抗彎性能比較離散，其他幾種筋材抗彎性能的離散程度都可以接受，造成這種結果的原因可能有：①GFRP筋材本身的離散性；②由于肋間距比較小，相同長度內肋比較多，生產時容易出現差異；③試件個數較少出現偶然現象。

如圖3-28和圖3-31所示為肋間距為18mm和27mm、肋深不同的GFRP筋材的荷載-位移曲線。

應力與荷載的關系為

　　（3-7）

應變與位移的關系為

　　（3-8）

式中　σ——應力；

ε——應變；

N——荷載；

ω——位移；

S——筋材的截面積；

l——試件的長度；

l1——計算應變時標距的長度；

n——試件長度相對于標距的倍數；

由式（3-7）和式（3-8）可以看出，應力與荷載、應變與位移都是線性關系，因此荷載-位移曲線可以代表應力-應變曲線的趨勢，荷載位移曲線的斜率與應力-應變曲線的斜率也是線性相關的，而荷載位移曲線斜率可以代替彎曲彈性模量進行比較。

從圖3-28～圖3-31荷載位移曲線可知，淺肋GFRP筋的彈性模量稍小于深肋GFRP筋的彈性模量，但差別不大；淺肋GFRP筋材的抗彎強度基本上就是在加載前期，強度逐漸增大，當達到極限荷載時突然發生劈裂，如圖3-32所示。在此過程中一直伴隨有細微的斷裂聲，隨后隨著應變的增加，強度逐漸將小，直至破壞，深肋GFRP筋加載前期與淺肋GFRP筋基本一樣，但在加載到強度出現第一次峰值后開始下降，但隨后還會有一個強度隨應變增強的過程。對于肋間距為18mm的GFRP筋材，強度增長不會超過第一次荷載的最大值，而對于肋間距為27mm的GFRP筋材，第二次強度極限值會大于第一次強度極限值，然后隨應變的增加強度開始下降，造成這種現象的原因是淺肋的GFRP筋在受彎時，底部纖維同時受力并隨荷載的增加由表面向中心逐漸破壞，而深肋的GFRP筋材，在受力時中心平直纖維先受力，表面纖維逐漸由彎曲變平直再受力，此時中心部分纖維可能已經破壞，所以出現強度隨應變有兩次增加的過程，并且筋材一般出現上部被擠壓破壞，整體更加容易彎曲，如圖3-33所示。

另外，肋間距為27mm深肋的GFRP筋出現抗彎荷載第二次增大時，基本上其荷載值都要大于第一次的最大荷載值，而肋間距為18mm深肋的GFRP筋第二次荷載最大值一般不大于第一次的最大荷載值。主要是因為肋間距為27mm與肋間距為18mm的GFRP筋相比單位長度的纖維彎曲率要小很多，且表面彎曲纖維厚度也稍小一些，因此要使肋間距為18mm的GFRP筋表面纖維由于彎曲而拉直所需要的撓度變形稍大一些，在加載速率相同的條件下，需要的加載時間也相對長一些，荷載值也相對大一些，這就表現在圖3-33中肋間距為18mm的GFRP筋第一次荷載最大值較大，大于第二次荷載最大值的現象。

通過上述試驗研究，可以得到如下結論。

①對于肋間距為18mm的筋材，由深肋GFRP筋到淺肋GFRP筋，極限抗拉強度增加74.9%；對于肋間距為27mm的筋材，由深肋GFRP筋到淺肋GFRP筋，極限抗彎強度增加48.2%，因此，肋間距相同時淺肋的GFRP筋比深肋的GFRP筋抗彎強度有較大幅度增加。

②淺肋GFRP筋材的抗彎強度基本上就是在加載前期，強度逐漸增大，當達到極限荷載時突然發生劈裂，深肋GFRP筋會出現二次抗彎強度增加的過程。

3.3.5　剪切強度

參考《纖維增強塑料沖壓式剪切強度試驗方法》（GB/T 1450.2—2005），采用CMT系列電伺服50kN萬能試驗機并配以壓式剪切器（圖3-34）進行剪切試驗。

試驗方案及參數如下。

采用GFRP筋材，直徑為18mm，肋間距為18mm、27mm，肋深為淺肋，表面纏繞物為尼龍繩，試驗試樣尺寸與剪切模具相當，長度為140mm。

試驗參數主要如下。

①試件尺寸及形狀：如圖3-34所示。

②試驗環境：溫度25℃±2℃。

③試件數量：每組試樣不少于5個。

④測量試件直徑和標距，測量精確到1mm。

⑤加載速度為0.1kN/s。

⑥將試樣安放于剪切夾具的中部，使夾具完全插入底座中，以避免出現彎剪形式的破壞，設置預加載為300N，保證試樣與夾具完全接觸后再加載，測量剪切強度、剪切模量及應力-應變曲線等材料性能指標。

⑦設置合理的破壞準則，即瞬時荷載下降幅度超過20%時停機以保證試件的有效，有效試樣不足5個時，應重做試驗。

3.3.5.1　試驗方案

采用不同表面纏繞方式的GFRP筋進行各項力學性能測試，試驗方案如下。

參考《纖維增強塑料沖壓式剪切強度試驗方法》（GB/T 1450.2—2005），采用CMT系列電伺服50kN萬能試驗機并配以壓式剪切器[圖3-35（a）]進行剪切試驗。采用GFRP筋材直徑為6mm、8mm、10mm、12mm、14mm、16mm，表面纏繞物為尼龍繩、一層玻璃纖維束、兩層玻璃纖維束，試驗試樣尺寸與剪切模具相當，長度為140mm，試樣如圖3-35（b）所示。

3.3.5.2　試驗現象

試驗加載初期，呈現較平滑的曲線，主要是由于GFRP筋材表面的樹脂在力很小時就會發生斷裂，隨著荷載的增大而發出纖維斷裂的“噼啪”聲，聲音逐漸增大且越加密集，當試件破壞時，伴隨著很大的響聲。GFRP筋試件的破壞均為整體緩慢切斷，斷口較整齊，且都有不同程度的擠壓變形，沒有發生脆性剪斷，這說明GFRP筋中的樹脂性能較好，縱向纖維對橫向剪切有一定的作用。

3.3.5.3　結果分析

對不同纏繞方式的GFRP筋[圖3-36（a）]進行剪切性能測試，試驗數據見表3-14，通過理論分析得圖3-36（b）。由圖可知，表面纏繞玻璃纖維束對剪切強度有明顯的提高，玻璃纖維束的纏繞使GFRP筋成型時纖維更加緊密，與樹脂充分結合，兩者的協同工作性更強，從而使GFRP筋的剪切強度得到提高，同時，玻璃纖維束本身對剪切強度也有所貢獻。在GFRP筋直徑較小時，纏繞兩層纖維束的GFRP筋剪切強度明顯高于纏繞一層的GFRP筋，但是當直徑較大時，兩者的差別則不是很明顯。

3.3.6　抗扭強度

玻璃纖維筋在一定工況下會涉及扭矩這個力學指標，這里簡單介紹一下玻璃纖維筋進行扭轉測試的方法。

本試驗采用玻璃纖維帶纏繞的GFRP筋和尼龍繩纏繞的GFRP筋進行抗扭性能測試，測試其扭矩是否符合規范規定的用于煤礦支護的GFRP錨桿的要求。

3.3.6.1　試驗設備和試驗試樣

使用計算機控制扭轉試驗機，型號是NDW31000（圖3-37）。計算機控制電子式扭轉試驗機主要用于非金屬材料扭轉性能試驗，能夠自動測量抗扭強度、屈服點，配備扭轉計可測量切變模量、規定非比例扭轉應力，而且能夠自動記錄扭矩與轉角的曲線。試驗機配有全數字測量控制系統，性能穩定，精度高。

所用抗扭試件如圖3-38所示，使用的是肋間距為27mm，纏繞物分別為尼龍繩和玻璃纖維帶的兩種GFRP筋。

3.3.6.2　試驗現象

對于尼龍繩纏繞的GFRP筋進行測試時，當抗扭試驗機逐步增加扭矩的過程中，筋材表面會逐漸出現一些細小的裂痕，當扭矩達到一定程度時，試件會突然破壞并出現嚴重的扭曲，甚至變成“麻花狀”，如圖3-39所示；對于玻璃纖維袋纏繞的GFRP筋，剛開始加載時與一般GFRP筋材相差無幾，在達到規定的扭矩時玻璃纖維帶纏繞的GFRP筋在破壞前會保持相當長的一段時間，即將破壞時，先發生纏繞帶的斷裂剝落，緊接著整個筋材發生破壞，形成以近似的“屈服平臺”，這將有利于錨桿支護中錨桿的嵌入與防損壞，破壞形式如圖3-40所示。

3.3.6.3　數據處理與分析

根據試驗數據得出時間-扭矩圖3-41和圖3-42所示。

從圖3-41和圖3-42可以看出，表面纏繞尼龍繩的GFRP筋不能達到行業標準規定的GFRP筋材的抗扭力矩應達到的40N·m，用玻璃纖維帶纏繞的GFRP筋則都能達到40N·m；纏尼龍繩的GFRP筋幾乎都是在達到最大扭矩時發生脆性破壞，沒有一個近似“屈服平臺”，這對于錨桿支護的應用不利。

從圖3-43中可以看出，纏繞玻璃纖維束的GFRP筋能夠在40N·m扭矩作用下堅持更長的時間而不發生破壞，這對于GFRP錨桿在邊坡、煤礦支護過程中更加有利。但由于用玻璃纖維束作為纏繞物生產時，纖維束為松散狀，容易攪在一起而影響生產的穩定性與連續性，用玻璃纖維帶纏繞時不會出現此問題，并且抗扭性能與用玻璃纖維束差不多，均比尼龍繩纏繞的強，綜合考慮用玻璃纖維帶纏繞的GFRP筋材更適合作為錨桿。