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试样尺寸对水及碱环境下环氧树脂的长期性能影响

唐莎  
【摘要】:纤维增强复合材料(FRP)具有轻质、高强、耐腐蚀好等优点,并以其良好的力学性能,近年来被广泛应用于土木工程结构的加固与改造,对FRP复合材料和树脂基体的研究也越来越受到重视。 本文采用升温加速试验方法,研究了环氧树脂尺寸对试样水吸收与扩散行为、拉伸性能、弯曲性能的影响,主要研究内容如下:(1)两种环氧树脂在三种温度下的蒸馏水和碱溶液中浸泡腐蚀试验,通过试样质量的变化过程,得到树脂在溶液中的腐蚀变化过程;(2)两种环氧树脂在三种温度下的蒸馏水和碱溶液浸泡中力学性能的变化,通过测试拉伸、弯曲性能的变化,来得到树脂的耐久性能;(3)提出尺寸加速和温度加速方法来研究树脂基体的长期性能,对实验室实测的性能变化曲线进行加速,得到环氧树脂在常温环境下投入使用后的耐久性能和使用寿命。本文获得了如下主要结果和结论: 在水吸收与扩散试验中,两种环氧树脂有着类似的规律:浸泡初期,吸水速率较快,后期吸水速率缓慢上升或渐渐平衡;平衡吸水率M m和扩散系数D随着浸泡温度的增加而增大;碱溶液环境下相同厚度的试样浸泡下的大于蒸馏水环境浸泡试样;同一温度下四种尺寸试样的吸水速率随着厚度的减小而增大;相同浸泡环境下,海因环氧树脂的大于E51环氧树脂。 试样的力学性能变化规律与水吸收与扩散有着对应的关系:在浸泡初期,各温度下试样的力学强度下降较快,随着浸泡时间的延长,力学强度慢慢达到稳定或有微小下降。弯曲试验中,通过拟合得到树脂降解速率k,随着溶液温度的升高而增大,且同一温度下在碱溶液浸泡试样的要大于在蒸馏水中浸泡试样;拉伸模量变化不明显。 在尺寸效应加速和Arrhenius温度加速的基础上,得到了实验室加速性能与室温下性能退化的对应关系。


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