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      水浸泡對碳纖維拉擠桿的水吸收與剪切強度影響

      FRP( 纖維增強聚合物) 基復合材料廣泛應用于航空、航天、國防等高科技領域,具有強度高、密度小、耐腐蝕性能優異等特點。近年來,FRP 復合材料被應用于土木工程結構的加固、修復以及新建結構的建設,為高性能、長壽命土木工程結構的發展提供了新材料基礎。值得指出的是,同航空航天等應用領域不同,土木工程結構的服役壽命一般在50年以上,因此,FRP 復合材料在土木工程服役環境下的長期性能演化對FRP 在土木工程中的安全、經濟設計與應用具有重要影響。研究表明,環境溫度、濕度、紫外光、干濕循環等作用下,FRP 復合材料性能均可能發生退化,影響其服役性能。

      研究表明,在服役環境中FRP 材料性能退化可以分為物理退化和化學退化。如樹脂與纖維吸水量不同,膨脹不同,使得它們之間產生應力集中; 環氧樹脂因交聯度提高而顯脆性,易產生裂紋[8]; 樹脂的水解及塑化導致樹脂強度降低或纖維-樹脂界面的破壞等。

      近年來,FRP 在海洋工程結構上應用發展潛力巨大,一方面,FRP 復合材料的應用能夠減輕結構自重,并由于耐腐蝕性能增加導致結構服役壽命提高,從而帶來巨大的經濟效益; 但另一方面,海洋工程環境對FRP 復合材料的耐濕熱性提出了更高的要求。碳纖維的耐久性能十分優異,而樹脂以及其與纖維之間的界面容易在水或高溫環境下發生退化,從而可能影響FRP 復合材料性能的長期性能。文獻研究表明,CFRP 復合材料在濕熱環境下服役時拉伸性能退化十分緩慢,但層間剪切強度退化明顯。

      本文擬研究水浸泡條件下碳纖維拉擠桿的水吸收擴散與層間剪切性能的退化規律,揭示層間剪切強度的退化機理,為碳纖維拉擠桿研發及其工程結構應用提供耐濕熱性能基礎數據。


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