纳米颗粒填充玻璃纤维增强环氧树脂复合材料的力学性能

为探究纳米颗粒[纳米氧化铁(NFe)、纳米二氧化硅(NS)、多壁碳纳米管(MWCNT)]填充玻璃纤维增强环氧树脂复合材料(GFRP)的力学性能,对纳米颗粒质量分数分别为0.1%、0.2%、0.5%、1.0%的纳米颗粒/GFRP材料开展了拉伸、压缩、弯曲及冲击力学性能试验,并结合扫描电镜(SEM)分析了纳米颗粒的种类及质量分数对试件力学性能的影响规律。结果表明,随着纳米颗粒质量分数的增加,试件拉伸强度均先增大后降低,纳米颗粒的良好分散性及与树脂间的黏聚力能够提升试件的拉伸强度,但过量纳米颗粒的掺入会形成积聚现象,使得试件拉伸强度降低。相较于GFRP试件,掺入纳米颗粒的质量分数为0.1%、0.2%、0.5%和1.0%时,MWCNT/GFRP抗压强度的增幅分别为25.31%、36.04%、26.84%和27.25%,弯曲强度的增幅分别为58.74%、63.21%、40.89%及43.11%,纳米颗粒的掺入使得试件抗压强度、弯曲强度、冲击强度均得到改善,颗粒种类及质量分数的不同使得试件力学性能提升效果存在差异。SEM试验结果表明,外荷载作用下纤维出现断裂、分层现象,纤维与纳米颗粒间存在的摩擦效应增强其力学性能,颗粒的积聚使得试件力学性能降低。

树脂基玻璃纤维增强复合材料防护设备生产工艺研究

防护设备是应用于防护工程口部用于堵截或衰减冲击波的设备。防护设备通常采用普通碳钢和混凝土材料制成,随着“四新”成果的转化运用,纤维增强复合材料、不锈钢、超高性能混凝土、POZD等新材料在防护设备上得到了推广,显著提升了设备的防护能力和使用性能。生产工艺是控制防护设备加工缺陷和决定产品质量性能的关键因素,传统材料的防护设备加工工艺较为简单,如:钢结构防护设备采用型钢和钢板组合焊接制成;混凝土防护设备采用将混凝土筑入钢筋骨架并养护成型的方法制成。设备材料调整变化后,将使生产工艺从原材料准备、生产设备、制造方法、加工环境和控制方法等多方面发生改变,传统加工方法不再适用,须专门研究新材料适用的生产工艺,充分发挥材料性能优势,确保设备生产质量满足要求。

APP-MCA-CFA三元复配阻燃体系改性环氧树脂基玻璃纤维复合材料及性能研究

首次以聚磷酸铵(APP)为酸源和主阻燃剂,以高氮含量的三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)为气源,以大分子型三嗪成炭剂(CFA)为炭源,组成APP-MCA-CFA三元复配阻燃剂体系。将其用于环氧树脂体系的阻燃改性,通过极限氧指数(LOI)、垂直燃烧等级、锥形量热、扫描电镜(SEM)、热失重分析(TG)和动态力学分析(DMA)等实验分析了它们之间的协同效应。结果表明:与单独使用APP阻燃剂相比,三元复配阻燃剂体系(20%APP-5%MCA-5%CFA,均为质量分数)表现出显著的协同阻燃效应,LOI值提升至62.0%,热释放速率峰值(PHRR)降低至401kW/m^(2),总热释放量(THR)下降至37.3MW/m^(2)。成炭分析结果表明,APP-MCA-CFA三元复配阻燃剂体系的引入使环氧树脂在高温下形成孔洞直径约5μm的形貌均一且规整的微米级膨胀炭层。DMA实验表明MCA和CFA可以通过粒子表面的胺基参与环氧固化反应,提高环氧固化交联密度,在一定程度抵消APP阻燃剂粉体加入导致的环氧机械性能下降。APP-MCA-CFA三元复配阻燃体系可用于环氧树脂基玻璃纤维复合材料的阻燃改性,垂直燃烧等级提升至UL-94 V0级,LOI值提升至66.3%。该研究为开发综合性能优异的阻燃环氧树脂基复合体系提供了一种简单易行的途径。

玻璃纤维增强复合材料筋与超高性能混凝土之间粘结-滑移本构模型

为研究玻璃纤维增强复合材料(GFRP)筋与超高性能混凝土(UHPC)之间的粘结性能,故基于相关文献中153个拉拔试验和42个梁式试验的数据,系统分析了FRP筋直径、相对粘结长度、相对保护层厚度、超高性能混凝土抗压强度、FRP筋表面形态和试验方法对玻璃纤维增强复合材料筋粘结强度的影响规律,通过回归分析和区间预测提出了超高性能混凝土中玻璃纤维增强复合材料筋与粘结强度和锚固长度的计算公式。对比分析了已有FRP筋与普通混凝土之间的粘结-滑移本构模型,基于CMR模型提出了绕肋玻璃纤维增强复合材料筋与超高性能混凝土之间粘结-滑移本构模型的计算公式。上述公式计算结果与试验结果均吻合良好,并可为工程设计及后续研究提供依据。

玻璃纤维增强塑料筋混凝土框架抗震性能的试验研究

为了研究玻璃纤维增强塑料筋混凝土框架的抗震性能,设计几何相似比为1∶4的结构缩尺模型,进行模拟地震振动台试验,采用4个不同强度水平地震作用进行单向、双向以及三向的地震波激励,得到模型的损伤和位移等宏观地震响应。结果表明:在罕遇地震作用下,玻璃纤维增强塑料筋结构达到中等破坏程度,但仍保持良好的整体性,基本符合“小震不坏,中震可修,大震不倒”的抗震设防标准;玻璃纤维增强塑料筋结构在竖向刚度突变位置出现较为严重破坏;为推迟构件开裂并提高承载能力,可使柱端弯矩增大系数增大并根据截面等效模量增大玻璃纤维增强塑料筋面积;在八度罕遇地震时,玻璃纤维增强塑料筋结构的层间位移角超过钢筋混凝土框架结构层间位移角限值,但仍具备一定的承载能力。

纳米SiO_(2)改性玻璃纤维增强树脂的耐湿热老化性能

高压电气设备中广泛使用的玻璃纤维增强树脂(GFRP)材料易在长期运行条件下受到湿热环境侵蚀导致绝缘劣化,影响电力系统的安全稳定运行。本文使用纳米SiO_(2)改性玻璃纤维,随后浸润环氧树脂制备了GFRP复合材料,并对其进行加速湿热老化处理,通过实验测试与仿真分析不同浓度纳米SiO_(2)对GFRP内部水分侵入和抗老化特性的影响。结果表明:当SiO_(2)质量分数为9.4%时,GFRP复合材料对水分侵入的抑制效果最好;同时SiO_(2)的加入可以使GFRP复合材料在老化前后都保持较高的表面绝缘性能。此外,结合仿真计算结果从分子尺度揭示了SiO_(2)对GFRP复合材料水分侵入的抑制作用及抗湿热老化特性的影响机制。

水分含量影响玻璃纤维增强环氧树脂电树枝生长特性研究

绝缘拉杆是气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)断路器和隔离开关的关键部件,用于将运动从接地部分传送到高电位部分,以实现电气连接的通断。但在出厂试验、运输和安装过程中,绝缘拉杆容易吸收空气中的水分,造成局部受潮,影响其绝缘可靠性。该文以GIS绝缘拉杆用玻璃纤维增强环氧树脂(GFRP)为对象,研究了水分含量对GFRP电树枝生长特性的作用规律。结果表明,GFRP受潮后,电树枝通道数量增多,生长速度先减小后增大,电树枝会沿着垂直电场方向的界面发展。分析认为GFRP中水分侵入会导致界面处产生离子交换,破坏界面化学键,加之界面处存在较大的湿失配应力,造成界面脱粘、开裂等现象,降低界面的击穿场强;同时水分会提高界面处相对介电常数,在工频电压下造成局部电场畸变,使电树枝劣化加剧。

耐碱玻璃纤维在高性能混凝土中的增强效应研究

考虑耐碱玻璃纤维在高性能混凝土中的增强效应,通过C35高性能混凝土内掺0.0kg/m^(2)、1.0kg/m^(2)、1.5kg/m^(2)、2.0kg/m^(2)四种不同掺入量的耐碱玻璃纤维,开展了无侧限抗压试验、劈裂抗拉试验与抗折试验三种力学性能试验,研究了不同掺入量的耐碱玻璃纤维高性能混凝土在标准养护和热养护两种不同养护条件下的强度发展规律,以及在9d、28d、60d、90d、200d五种不同龄期条件下的增强效应。通过试验对比,得到了特定条件下耐碱玻璃纤维的最佳掺量,为耐碱性玻璃纤维在高性能混凝土中的推广与应用奠定坚实的基础。

冻融环境下树脂混凝土与玻璃纤维锚杆粘结性能的试验研究

玻璃纤维筋和树脂混凝土锚杆具有众多优势,在水利工程中具有良好的发展前景。文章利用室内试验的方式,探讨了分析了冻融循环下玻璃纤维筋的直径和长度对树脂混凝土与玻璃纤维锚杆粘结性能的影响,并获得具体的变化规律,可以为相关研究和工程应用提供有益的支持和借鉴。

玻璃纤维增强混凝土板胎膜施工方法研究

本文以新型玻璃纤维增强混凝土在建筑基础施工中的具体施工细节为切入点,详细介绍了新型玻璃纤维增强混凝土板胎膜的工艺原理,实际施工方法,以及质量控制与实施。该施工方法具有可实施性与可推广性。

套管用玻璃纤维增强环氧树脂老化后强度与色差演化研究

环氧树脂老化是高压套管常见事故,掌握高压套管外部环氧树脂老化规律,探索其老化监测手段对于高压套管服役具有重要意义。为此,对玻璃纤维增强环氧树脂(EP/GF)进行不同温度(85~145℃)180 h老化,采用拉伸与弯曲试验测试老化后样件强度,结合拉、弯实验断口形貌,分析其强度下降原因。利用比色计监测老化后色度、光泽度变化,建立色差变化与强度变化曲线,尝试提出采用色差监测老化程度的技术路线。结果表明:热老化降低EP/GF拉伸强度和弯曲强度,且温度越高下降越明显;同时EP/GF复合材料断裂形式从低温下塑性断裂转变为脆性断裂,其原因在于EP树脂老化引起的粉化,导致树脂与纤维出现分离。热老化同时带来明显的色差变化,因此采用色差变化来反映老化程度这一技术路线可行。

玻璃纤维增强环氧树脂单向复合材料的研究

采用连续玻璃纤维与环氧树脂相复合，通过单向缠绕成型工艺，制备出具有良好力学性能的单向复合材料板．研究了复合材料的成型工艺及配方组成对单向复合材料力学性能的影响，结果表明：采用成型工艺方法和配方组成的复合材料的拉伸强度为１１４ＧＰａ、弯曲强度为２７８ＭＰａ、冲击强度为３４７ＭＰａ；同时利用扫描电镜对复合材料的界面进行了分析．

玻璃纤维增强聚合物混凝土的抗压强度

采用玻璃纤维来增强聚合物混凝土(PC),并通过一组正交试验测定了不同配比玻璃纤维增强聚合物混凝土(GFRPC)试样的抗压强度,分析了各试验因素对材料抗压强度的影响规律。结果表明:玻璃纤维长度和玻璃纤维用量对材料的抗压强度影响较大,随它们的增加抗压强度先增加后减小;环氧树脂用量、增韧剂用量和骨料级配的影响相对较小,采用第三组骨料级配时GFR-PC获得最好的抗压强度,环氧树脂用量的增加使材料的抗压强度增加,增韧剂用量的增加使抗压强度先下降后升高。

玻璃纤维增强塑料约束再生混凝土轴压试验

主要以再生粗集料取代率为试验研究参数,完成了9个玻璃纤维增强塑料(GFRP)约束再生混凝土圆柱试件的轴压试验,重点分析了试件的受压破坏特性、轴向力—纵向位移关系、横向应变发展以及约束再生混凝土的横向变形系数的变化规律.试验和分析结果表明:GFRP约束再生混凝土纵向应力—应变关系呈弹性上升、弹塑性上升、下降、应变强化等4个阶段,其强度得到明显提高,变形性能得到改善,核心再生混凝土和GFRP管之间滑移较小,含再生粗集料试件的横向变形系数普遍低于不含再生粗集料的试件.

单向玻璃纤维增强环氧树脂在冲击拉伸时的一维本构方程

本文在自行研制的冲击拉伸装置上首次实现了单向玻璃纤维增强环氧树脂的冲击拉伸加卸载试验，结合试件在冲击拉伸过程中的瞬态温升和能量分析的结果，提出了完整的复合丝束模型，推出了冲击拉伸时的一维本构方程；并对该材料在３００～２０００ｓ￣－１的应变范围内进行了全面的冲击拉伸试验，通过对试验结果的数值统计分析和应变率相关性分析拟合出具体的本构方程，结果表明这个方程是有效的，有明显的物理意义。

玻璃纤维增强聚合物混凝土阻尼比的试验研究

将玻璃纤维应用到聚合物混凝土中,并设计了一组正交试验来测定不同配比玻璃纤维增强聚合物混凝土的阻尼比。通过对正交试验结果的分析,得出了各因素对阻尼比的影响规律,并从材料的结构机理方面对这些规律做出了解释。

玻璃纤维增强塑料布约束混凝土圆柱尺寸效应

对3根玻璃纤维增强塑料(GFRP)布约束钢筋混凝土圆柱和3根未约束钢筋混凝土圆柱的试件进行了试验,并且对15个模拟试件进行了有限元分析,探究了不同体积配置率对轴心受压下GFRP布约束钢筋混凝土圆柱力学性能的影响规律。研究结果表明:钢筋混凝土圆柱的尺寸越大,其极限抗压强度和极限应变越小,GFRP布约束大尺寸试件的效果越显著;但随着GFRP布体积配置率的增大,大尺寸试件的极限抗压强度降低幅度比小尺寸试件有所减小,并且体积配置率的增加对尺寸效应有所改善。当体积配置率达到0.139时,试件的极限抗压强度的提高幅度有所减弱。对于相似试件,GFRP布体积配置率建议选用0.104较为经济实用。

玻璃纤维增强环氧树脂单向复合材料力学性能分析

采用连续玻璃纤维与环氧树脂相复合,通过金属模压成型工艺,制备出单向玻璃纤维/环氧树脂复合材料。通过三点弯曲实验论证单向纤维对树脂基体的增强作用,从而研究不同纤维含量下复合材料的弹性模量、纵向拉伸强度、纵向压缩强度的变化趋势。结果表明:随着纤维含量的增加,复合材料的力学性能均增强,当纤维体积含量为50%时,其各项性能均较好,弹性模量为40 GPa,纵向拉伸强度为1 200 MPa,纵向压缩模量为700 MPa。此外,对复合材料的其他常用力学性能参数进行检测。

玻璃纤维增强树脂基复合材料的介电特性

本文介绍了玻璃纤维增强树脂基复合材料作为电介质材料的特点及影响因素。并介绍了低介电性能环氧树脂/玻璃纤维复合材料的研究现状以及PTFE、氰酸酯树脂等高性能透波复合材料的研究进展。

大口径玻璃纤维增强混凝土管(FRPCP)曲线顶管工程的质量控制

该文介绍了玻璃纤维增强树脂混凝土管的管壁结构形式,针对凌桥工程曲线压力顶管确定管材的技术要求,同时通过添加玻璃钢丝改善管口处的压缩变形能力,降低顶进过程中应力集中造成管口破坏的可能性。提出了主要原材料的技术要求和生产过程监造技术要求。