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玻璃鋼復合材料拉擠型材最大的特點是什么?
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所謂纖維增強復合材料就是由增強纖維材料(玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維等),與基體材料經過纏繞,模壓或拉擠等成型工藝而形成的復合材料。FRP拉擠型材,就是由拉擠工藝連續生產的長條形FRP制品。
土木工程結構往往具有長達數十年的設計使用壽命,而在試驗室環境下FRP的耐久性試驗僅能進行數十個月。因此,為了測試FRP的耐久性,常在試試驗試驗室內利用有限的時間進行加速老化試驗來模擬FRP在數十年后的表現。自然界的風吹雨打等因素,對FRP的老化起決定性作用的包括:浸水/潮濕、浸堿溶液、浸酸溶液、高/低溫、紫外輻射、凍融循環、干濕循環及其組合作用。
自20世紀70年代以來,就有很多相關的試驗,總結起來,主要是以下幾個方面:
·溶液條件:浸水條件下FRP的老化嚴重。水的入侵會導致纖維和樹脂的界面破壞,從而影響FRP的力學性能;浸水時間的增長、堿性環境和高溫環境都會加劇復材的腐蝕。
·水的溶解作用:水對FRP的溶解作用受到多方面影響,如溫度、孔隙率等。
·外部應力作用:短期來看,纖維在外部應力下被拉直,有利于FRP強度的增強;但長期來看,外加應力會增加FRP的吸水率,導致材料的加速老化。
·高溫:高溫對FRP的抗壓強度、質量損失和抗沖擊能力都有顯著的影響。
·低溫:單純低溫條件的影響較小,但在潮濕環境下,低溫和水入侵的共同作用會導致FRP內部產生裂紋以及纖維和樹脂的界面分離,不利于材料耐久性。
·自然環境:自然條件下FRP往往面臨多種環境條件的復合作用。溫度、水和紫外線的共同作用下,FRP的后固化效應會導致彈模增大;同時海水中FRP的侵蝕問題往往比陸地上更為嚴重。
·試驗因素:全世界范圍內的FRP耐久性試驗具有較大的離散度,因此難以直接從試驗中得到一個通用的結論。FRP材料的離散度主要體現在:
1.老化機理復雜,FRP的腐蝕可能發生在樹脂、樹脂與纖維的界面以及纖維;
2.纖維和樹脂種類繁多,不同的FRP常由不同搭配及比例的纖維和樹脂組成,因此試驗結果會有差異;
3.FRP生產工藝不同,會導致材料的纖維含量、材料的組織結構等產生差異,從而對材料的力學性能和耐久性能產生影響。
FRP在土木工程領域的應用歷史較為短暫,現有研究已表明FRP的力學性能在長期環境作用下會表現出不同程度的下降,因此,對其耐久性的研究將直接影響FRP的設計和使用,也對未來推廣FRP材料具有重要的意義。
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