碳纤维与玻璃纤维增强聚合物复合材料耐久性

第41卷　第2期

2009年2月

哈　尔　滨　工　业　大　学　学　报

JOURNAL OF HARB I N I N STI T UTE OF TECHNOLOGY

Vol 141No 12Feb .2009

碳纤维与玻璃纤维增强聚合物复合材料耐久性

李趁趁1

,高丹盈1

,黄承逵

2

(1.郑州大学土木工程学院,郑州450001,E 2mail:lcc0506@zzu .edu .cn;2.大连理工大学土木水利学院,大连116024)

摘　要:通过快速碳化、模拟海水潮汐作用的干湿循环、冻融循环作用以及纵向拉伸试验,研究了特定环境对碳纤维与玻璃纤维增强聚合物复合材料(CFRP 与GFRP )纵向受拉性能的影响.试验结果表明:CFRP 在这三种环境下强度变化不大,弹性模量有所提高,延伸率在干湿循环下略有降低.GFRP 的力学性能在这三种环境下也都有不同程度的退化.湿度或水分和温度变化是影响FRP 性能的重要环境因素.关键词:碳纤维;玻璃纤维;复合材料;碳化;干湿循环;冻融循环;耐久性

中图分类号:T U53213;T U50216文献标识码:A 文章编号:0367-6234(2009)02-0150-05

D urab ility of carbon and gl a ss f iber re i n forced poly m er com posites

L I Chen 2chen 1

,G AO Dan 2ying 1

,HUANG Cheng 2kui

2

(1.Civil Engineering I nstitute,Zhengzhou University,Zhengzhou 450001,China,E 2mail:lcc0506@zzu .edu .cn;

2.School of Civil &Hydraulic Engineering,Dalian University of Technol ogy,Dalian 116024,China )

Abstract:Effects of s pecial envir on ment on l ongitudinal tensi on p r operties of carbon fiber reinf orced poly mer

composite (CFRP )and glass fiber reinforced poly mer composite (GFRP )were studied by carbonizati on,wet 2dry cycles si m ulating tidal effect of sea water,freze 2etha w cycles and l ongitudinal tensi on test .Results sho w that the tensile strength of CFRP changes little;the elastic modulus increases under these three kinds of envir on mental conditi ons;and the el ongati on decreases after wet 2dry cycles in salt s oluti on .Mechanical perfor mance of GFRP degrades t o different degrees under these three kinds of envir on mental conditi ons .The variati on of moisture or water,and te mperature is i m portant f or l ongitudinal tensi on p r operty of FRP .Carbonizati on,li m ited ti m es of freeze 2tha w cycles and wet 2dry cycles have a little effect on l ongitudinal tensi on p r operties of CFRP and GFRP .Key words:carbon fiber;glass fiber;composite;carbonizati on;wet 2dry cycles;freeze 2tha w cycles;durability

收稿日期:2007-06-20.

基金项目:国家重大基础研究前期研究专项资助项目

(2004CCA04100).

作者简介:李趁趁(1977—),女,博士,讲师;

高丹盈(1962—),男,教授,博士生导师;黄承逵(1941—),男,教授,博士生导师.

纤维增强聚合物(Fiber Reinforced Poly mer,FRP )复合材料由于轻质高强、施工便捷、无磁性等优点已广泛应用于土木、水利与港口等工程领域.随着应用的深入,FRP 加固混凝土结构的长期耐久性引起了人们的关注,国内外研究人员对FRP 在

不同条件下的耐久性进行了许多研究[1-5]

.

不同研究人员在不同环境下试验结果不同,即使环境中存在相同的环境因素比如都有水分存在,也不一定得到统一的结果,加上相同环境下试验数

据还比较缺乏,无法进行统计.本文尽量采用《水工混凝土试验规程》中规定的标准环境来进行研究,通过纤维片材的纵向拉伸试验,研究工程中常用的加固材料CFRP 和GFRP 在碳化、盐溶液干湿循环、冻融循环作用下的耐久性,为CFRP 和GFRP 的耐久性研究提供试验数据与理论基础.

1　材料

CFRP 采用上海产碳纤维布,GFRP 采用南京

产高性能玻璃纤维布,粘接树脂采用南京产浸渍树脂,纤维布和粘接树脂的性能参数见表1.试件设计与制作参照《纤维增强塑料性能试验方法总则》G B1446-83与《定向纤维增强塑料拉伸性能

试验方法》G B /T3354中规定进行[6]

,试件尺寸如图1所示.