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FRP拉挤型材
既然FRP在环境作用下会发生老化,那么老化具体是如何发生的呢?
导致老化有外因也有内因,在不同因素的作用下,其老化机理也有所不同。
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在浸水/潮湿条件下的老化机理
·纤维:碳纤维和玻璃纤维等无机纤维不会吸水,但树脂吸水引起的微裂纹会在树脂和纤维界面扩张,最终导致纤维开裂。有机纤维吸水会直接导致纤维的膨胀和开裂。
·树脂基体:环境中的水主要就通过渗透和毛细现象入侵到FRP中。水入侵后会引起树脂的膨胀,产生微裂纹。此外,水入侵使材料产生塑化和水解,导致材料软化等。当干燥后,材料的塑化是部分可逆的,但水解是不可逆的,它会导致材料永久性损坏。
·纤维-树脂基体界面:界面为水的进入提供了方便的通道,对于界面质量较差的FRP材料,该通道效应更为明显。沿纤维-基体界面吸收的水会引起界面的溶胀和微裂纹的扩散。此外,纤维-基体会发生脱胶,部分基体材料可能会溶解在入侵界面的水中,直接降低了FRP材料的层间剪切强度。
·水入侵的影响:水进入树脂基体和纤维-基体界面可能会进一步加宽初始裂纹,并产生新的裂纹和空隙,从而允许将额外的水吸收到FRP材料中,加剧降解机制。水的入侵会影响纤维为主的性能,即拉伸性能,并显著降低基体和界面为主的性能,即弯曲和剪切性能。
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在酸碱溶液条件下的老化机理
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在高温条件下的老化机理
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在紫外线辐射下的老化机理
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在冻融循环条件下的老化机理
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在干湿循环条件下的老化机理
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在自然条件下的老化机理
基于以上最受关注的八种环境条件以及从试验中收集到的数据,我们可以定量地分析FRP的拉伸、压缩、弯曲和剪切性能受环境的影响。由于篇幅限制,在此仅展示部分数据和分析结果,更全面更详细的数据和分析结果可点击文末阅读全文获取。
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在浸水/潮湿条件下的老化分析
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在碱性溶液条件下的老化分析
3
在高/低温条件下的老化分析
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在自然条件下的老化分析
在过去的十年中,FRP拉挤型材的应用标准正在全球不同的国家和/或地区建立,例如笔者主编的国家标准《结构用纤维增强复合材料拉挤型材》GB/T 31539中,考虑了四种耐久性能。
标准截图
但各国现有的工程设计标准规范尚未能涵盖所有可能影响FRP材料性能的环境因素。因此,本文建议改进现有的设计方法,进一步考虑所有类型的环境作用对FRP拉挤型材的影响。
《玻璃钢老化和防老化》封面及目录
原始文献:TianQiao Liu, Xing Liu, Peng Feng,A comprehensive review on mechanical properties of pultruded FRP composites subjected to long-term environmental effects,Composites Part B: Engineering,2020,107958,
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