r - The Hong Kong Polytechnic University

生 退 化 。
拉 伸 强 度 相 对 值
1.15
1.1
1.05
1
0.95
0.9
0.85
0.8
0.75
1B
1C1B
0 50 100 150 200 250
冻 融 循 环 次 数
极 限 应 变 相 对 值
1.1
1.05
1
0.95
0.9
0.85
0.8
0.75
0.7
1C
1C2B
1B
1C1B
弹 性 模 量 相 对 值
1.15
1.1
1.05
1
0.95
0.9
1B
1C1B
0 50 100 150 200 250
冻 融 循 环 次 数
0 50 100 150 200 250
1C
1C2B
冻 融 循 环 次 数
图 13 冻 融 循 环 作 用 下 各 FRP 片 材 力 学 性 能 指 标 平 均 值 比 较
另 外 , 以 变 异 系 数 (CV) 为 指 标 讨 论 了 各 种 冻 融 循 环 次 数 作 用 后 同 组 FRP 片 材 试 件 力 学 性 能
的 离 散 程 度 。 总 体 而 言 , 冻 融 循 环 作 用 后 各 组 试 件 的 离 散 程 度 均 有 变 大 的 趋 势 , 这 和 材 料 性 能 的 差
异 和 冻 融 循 环 作 用 的 不 均 匀 性 有 一 定 的 关 系 。 单 一 纤 维 片 材 在 三 种 拉 伸 性 能 指 标 方 面 均 表 现 出 较 大
的 离 散 程 度 , 混 杂 纤 维 大 部 分 数 据 点 的 变 异 系 数 数 值 均 小 于 单 一 纤 维 片 材 , 混 杂 纤 维 试 验 数 据 的 稳
定 性 要 好 于 单 一 纤 维 片 材 。
[22-23]
(3) 纤 维 混 杂 提 升 耐 高 温 性 能
突 发 灾 难 下 结 构 的 安 全 性 能 一 直 是 土 建 交 通 领 域 关 注 的 重 要 课 题 , 其 中 火 灾 就 是 一 种 较 常 见 并
且 危 害 很 大 的 突 发 灾 难 。 因 而 , 对 于 火 灾 等 高 温 环 境 下 , 纤 维 材 料 的 力 学 性 能 评 价 尤 为 重 要 。 另 外 ,
在 火 灾 作 用 下 , 纤 维 复 合 材 料 是 否 释 放 有 毒 气 体 , 也 是 我 们 选 择 FRP 材 料 所 需 关 注 的 。 对 于 FRP
材 料 , 由 于 纤 维 本 身 具 有 较 好 的 耐 高 温 性 能 ( 约 300~700℃), 因 而 其 耐 高 温 性 能 很 大 程 度 上 决 定
于 基 体 材 料 在 高 温 下 的 性 能 。 对 此 , 首 先 对 多 种 纤 维 布 和 普 通 环 氧 树 脂 基 体 复 合 形 成 的 FRP 片 材 进
行 了 高 温 下 试 验 , 结 果 表 明 纤 维 布 在 200 度 的 高 温 下 , 虽 然 基 体 材 料 已 经 完 全 玻 璃 化 ( 玻 璃 化 温 度
38 度 ), 但 FRP 仍 然 维 持 65% 左 右 的 抗 拉 强 度 ( 图 14), 明 显 高 于 干 丝 纤 维 布 的 强 度 (40-50% 左 右 ),
这 一 残 余 强 度 对 于 保 证 FRP 增 强 结 构 的 安 全 性 具 有 一 定 的 作 用 。
在 此 基 础 上 , 为 进 一 步 提 高 结 构 安 全 性 , 研 究 了 混 杂 玄 武 岩 纤 维 对 碳 纤 维 FRP 片 材 耐 高 温 性 能
的 影 响 , 试 验 结 果 表 明 : 混 杂 玄 武 岩 纤 维 和 碳 纤 维 布 , 虽 然 不 能 提 高 碳 纤 维 布 在 高 温 下 的 抗 拉 强 度 ,
但 能 够 降 低 复 合 纤 维 布 在 高 温 下 的 强 度 离 散 程 度 , 强 度 值 更 加 稳 定 。 因 此 , 使 得 FRP 增 强 结 构 在 高
温 下 的 强 度 具 有 更 高 的 利 用 效 率 和 可 设 计 性 。
根 据 上 述 研 究 成 果 , 为 了 保 证 在 复 合 材 料 中 发 挥 玄 武 岩 纤 维 的 耐 高 温 性 能 , 必 须 保 证 FRP 中 的
基 体 材 料 也 具 备 理 想 的 耐 高 温 性 能 , 同 时 增 加 防 火 处 理 , 使 FRP 材 料 具 有 一 定 的 防 火 耐 高 温 性 能 ,
保 证 与 结 构 的 共 同 工 作 。 目 前 正 在 进 行 多 种 耐 高 温 树 脂 材 料 基 本 性 能 的 研 究 , 并 且 正 在 建 立 FRP 在
高 温 下 力 学 性 能 预 测 模 型 , 对 指 导 FRP 增 强 结 构 设 计 提 供 依 据 。 同 时 , 对 于 在 建 筑 室 内 结 构 中 采 用
具 有 高 温 下 无 毒 无 烟 的 树 脂 研 究 正 在 开 展 , 研 究 成 果 为 推 动 FRP 防 火 耐 高 温 结 构 具 有 指 导 作 用 。
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