碳纤维预成型板耐久性研究

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1、碳纤维预成型板耐久性研究D11rabili够ofcarbonfiberprefo皿board周俊钧宋建伟鲍亚楠刘颖卓(中国建材检验认证集团股份有限公司，北京100024)摘要：通过湿热老化、冻融循环、海水冻融和侵蚀耦合作用及盐雾腐蚀试验，研究了这些试验环境对碳纤维预成型板(cFRP板)拉伸性能的影响程度及原因。结果表明：这些试验环境对cFRP板拉伸性能都有不同程度的变化，变化原因与其环氧树脂基体有关。关键词：cFRP板；环氧树脂；耐久性；拉伸性能Abstract：BaSedondaIllpheata百ng，丘eeze一七hawcycles，丘ee

2、ze—thawcycles—seawaterCompositerole，thede铲eeandreasonof砌uenceforcarbon曲erprefonnboard(cFRPboard)werestudied．TheresultSshowedthat：TensilepropertiesofCFRPboardhasadi位rentde铲eeofchange，changereasonsrelatedtoitSepo)dderesimmat血．Keywords：CFRPboard；印o】dderesim；durabilicy；tensilepro

3、perties中图分类号：Tu375．1文献标识码：B文章编号：1003—8965(2014)05一0011一03碳纤维预成型板(CFRP板)为增强弹性和塑性的聚合物基质(如环氧树脂等)与增强刚度和强度的碳纤维的预成型的复合体。由于CFRP板是普通钢材的数倍以上，弹性模量优于钢材，比强度高，轻质和无磁性等特点，从20世纪中叶问世以来，已经在航天、化工和机械等领域得到了广泛的应用。近年来，使用CFRP板加固补强建筑结构逐渐成为研究和应用的热点，但目前较多的应用和研究主要关注其加固修复室内结构的安全性和适用性，而对于大量暴露在室外或处于恶劣环境，如北

4、方寒冷气候，沿海海水腐蚀环境和南方高温高湿天气等环境下CFRP板的研究较少。长期处于这些恶劣环境下的CFRP板，力学性能受到不同程度的变化，影响建筑物的使用寿命。本文笔者对进口和国产两种品牌的CFRP板在湿热老化、冻融循环、海水冻融和侵蚀耦合作用及盐雾腐蚀环境下的拉伸性能进行了耐久性试验的研究，研究了两种品牌的CFRP板的抗拉强度、拉伸弹性模量、伸长率性能指标随老化时间的变化。对CFRP板在北方寒冷地区、沿海地区、南方高温高湿地区推广运用具有十分重要的意义。匿疆圈1．1试验材料与制作本次试验选用加固工程中常见的进口和国产两种品牌CFRP板。进口C

5、FRP板由日本东丽碳纤维丝与SWANCOR2208型环氧树脂模压成型，国产CFRP板由国产碳纤维丝与国产环氧树脂模压成型，厚度都为1与mm。并且按照<定向纤维增强塑料拉伸性能试验方法>GB丌3354—1999【1】进行制样，制成的试件如图1所示：试验共制作了204个板状试件，试件设计见表1。1．2对比试件的拉伸试验按照<树脂浇铸体性能试验方法>GB丌2567—2008121测试环氧树脂拉伸性能(性能见表2)，按照《定向纤维增强塑料拉伸性能试验方法>GB厂r3354—1999测试CFRP板拉伸性能Ⅲ(性能见表3)，均在电子万能试验机上进行拉伸试验，

6、试验速度为2mm／m．n'采用连续加载测试拉伸强度、拉伸弹性模量、断裂伸长率、应力一应变曲线。一熹持加固片[下Rj图1cFRP板拉伸试样表2环氧树脂拉伸性能环氧树脂拉仲强度拉伸弹性模量断裂伸长率SWANCOR220865MPa2．5GPa3．0％国产41MPa2．6GPa2．6％表3CFRP板拉伸性能CFRP板拉伸强度拉伸弹性模量断裂伸长率进口JK2670MPa164．42GPa1．62％国产GC2159MPa154．23GPa1．40％1．3老化方法与条件表1试件设计样品试件编号试验介质试验数量(个)备注无6对比试件湿热老化24进口JK冻融循环

7、24海水冻融和侵蚀耦合作用24盐雾腐蚀24无6对比试件湿热老化24国产GC冻融循环24海水冻融和侵蚀耦合作用24盐雾腐蚀241．3．1湿热老化试验的目的主要考察高温高湿环境对CFRP板拉伸性能的影响。由于CFRP板的使用场所与建筑加固胶粘剂一致，试验参照《混凝土加固设计规范》GB50367—2006【3】中建筑结构胶的湿热老化方法进行，温度设定为500C，湿度保持在98％RH，分别进行7d、15d、30d、60d老化后，取出一组(6个)试件进行试验。1．3．2冻融循环寒冷地区对CFRP板的使用提出了更高的要求，试验考察干态下冻融循环对CFRP板拉

8、伸性能的影响程度。试验参照《工程结构加固材料安全性鉴定技术规范》GB50728—201一中建筑结构胶的耐冻融能力的试验方法。在一25℃一