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GFRP与BFRP复合材料的湿热耐久性能研究

周萌  
【摘要】:钢筋—混凝土结构在服役过程中钢筋容易发生锈蚀,从而导致混凝土结构性能退化,结构安全性降低,甚至引起灾难性事故。轻质、高强与耐腐蚀的FRP复合材料应用于现代结构,被认为能够有效提高结构的耐久性能与承载性能。作为一新型土木工程用结构材料,FRP复合材料在土木工程环境下的长期性能退化规律及机理的认识尚不全面,这将影响其在土木工程中的安全、经济与可靠地应用。 本文采用升温加速老化实验方法,研究玄武岩纤维增强树脂基复合材料(BFRP)、玻璃纤维增强树脂基复合材料(GFRP)及树脂基体在蒸馏水和/或碱溶液环境下的长期性能,具体内容及主要结果包括: 环氧树脂基体在蒸馏水与碱溶液环境下的水吸收与扩散符合Fick模型,平衡吸水率随着温度的升高而增大;水分子及碱溶液等化学介质对树脂基体的腐蚀导致其力学性能的退化;树脂基体吸收的水份对树脂产生塑化作用,导致树脂的玻璃化温度降低。 GFRP复合材料在蒸馏水环境下的水吸收与扩散符合Fick模型,平衡吸水量随温度的升高而增大;BFRP复合材料在蒸馏水与碱溶液环境下的水吸收与扩散符合两阶段模型,温度越高,片材的吸水量越大;FRP复合材料在湿热环境下,纤维与树脂基体之间的粘结性能下降,同时树脂基体发生溶胀甚至发生水解,导致FRP复合材料的力学性能的下降。 最后,本文研究了表面涂层对树脂基体与FRP复合材料水吸收与扩散,及其力学性能的影响,结果表明,表面涂层能够降低树脂基体与FRP复合材料的吸水性能,提高了FRP复合材料的湿热耐久性能。


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