【摘 要】
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纤维增强复合材料(Fiber-Reinforced Polymers,FRP)由于具有轻质高强、耐腐蚀等优点,在上世纪末期就在结构加固中崭露头角,经过二十多年的发展,基本已取代钢材成为结构加固补强的首选材料,被广泛运用于房屋、桥梁等混凝土结构加固补强的实际工程中。然而,混凝土的工作环境比较复杂,如大坝、桥墩等混凝土结构长期处在水浸环境中,在服役过程中容易出现环境腐蚀、混凝土开裂、漂浮物冲击等情况,
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纤维增强复合材料(Fiber-Reinforced Polymers,FRP)由于具有轻质高强、耐腐蚀等优点,在上世纪末期就在结构加固中崭露头角,经过二十多年的发展,基本已取代钢材成为结构加固补强的首选材料,被广泛运用于房屋、桥梁等混凝土结构加固补强的实际工程中。然而,混凝土的工作环境比较复杂,如大坝、桥墩等混凝土结构长期处在水浸环境中,在服役过程中容易出现环境腐蚀、混凝土开裂、漂浮物冲击等情况,复合材料作为混凝土的保护结构,其耐水性能和强度关系着结构的安全,因此研究其在使用环境中的吸湿性能以及抗破坏力学性能显得尤为重要。本文主要针对复合材料泡沫夹层结构的吸湿性能与力学性能进行了研究。具体研究内容如下:1.采用VARI工艺制备铺层为8层玻璃纤维(Glass Fiber,GF)的乙烯基树脂层合板和硬质聚氨酯泡沫(Rigid Polyurethane Foam,RPUF)夹层结构,提出了试件制备过程中几个主要的技术参数。2.对GF树脂基层合板和GF/RPUF夹层结构试件进行25℃、40℃、55℃及70℃四个不同温度下的恒温水浸吸湿试验,结合Arrhenius公式和FICK第二定律,得出了不同温度下试件的水扩散系数和饱和吸湿率以及它们与温度的关系,并以此构建了在25℃至70℃区间内任一水浸温度条件下,可预测材料吸湿第一阶段的水扩散系数和饱和吸湿率的吸湿模型。3.对湿热处理后的GF层合板和GF/RPUF夹层结构的静态力学性能进行了研究,包括GF层合板的拉伸性能和GF/RPUF夹层结构的屈曲性能测试,分析了在不同湿热条件处理后试件的破坏界面的形貌变化、力学性能退化规律。4.对经过湿热处理后的GF/RPUF夹层结构试件进行12J、18J和24J三个不同能量的低速冲击测试,探讨了在不同冲击能量下,不同湿热条件处理后的泡沫夹层结构的损伤样貌变化和低速冲击响应参数变化规律。结果表明,在湿热环境下,乙烯基树脂的水解是造成复合材料力学性能的主要因素,玻璃纤维在湿热环境中具有较好的耐腐蚀性。
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