碳-玻璃混杂纤维改性橡胶混凝土抗冻性研究

为研究碳-玻璃混杂纤维改性橡胶混凝土抗冻性,采用不同体积分数的碳纤维(CF)和玻璃纤维(GF)混杂纤维,通过力学性能试验和快速冻融试验,对其力学性能、相对动弹性模量、质量损失率进行了测定。研究表明:单掺碳纤维较单掺玻璃纤维更能减缓改性橡胶混凝土在冻融循环后的质量损失和相对动弹性模量的下降,且碳纤维和玻璃纤维两种纤维混杂后对改性橡胶混凝土的抗冻性能提升效果较单掺碳(玻璃)纤维和未掺纤维的普通改性橡胶混凝土更为明显;通过对碳-玻璃混杂纤维掺入提高改性橡胶混凝土的抗冻性能的机理进行分析,建立了抗冻耐久性评价参数和冻融损伤寿命预测模型,并对筛选出的六组配比进行相应力学性能测试,得出力学性能随所用纤维掺量的变化规律与最佳纤维配比,其规律与冻融试验结论相契合,可为寒冷地区混凝土建筑抗冻提供技术参考。

碳-玻纤维混杂复合材料杆体的力学与耐久性能研究

碳纤维与玻璃纤维混杂增强树脂基复合材料可以发挥碳纤维的高强、高模、耐疲劳性能与玻璃纤维的高应变、低成本等优势,满足工程结构应用需求.本文针对碳-玻璃纤维混杂增强环氧树脂基复合材料拉挤杆,发明了一套高效挤压-摩擦型锚固系统用于杆体力学测试,研究了纤维混杂模式(随机混杂与包覆混杂)对混杂杆体静力、湿热老化与疲劳性能的影响规律.研究表明:挤压-摩擦型锚固系统受力均匀,锚固效率高,适用于混杂杆体的力学性能测试;在一定的碳/玻璃纤维混杂比(2∶3)条件下,通过将碳纤维束随机分散到玻璃纤维束中制备的杆体可以避免包覆混杂杆体中的GFRP皮-CFRP芯界面薄弱层脱粘破坏,短梁剪切、拉伸与疲劳性能得到显著提升,实现了正混杂效应;在80℃高温浸泡下,随机混杂杆体受到碳-玻璃纤维/树脂界面劣化的影响,其界面强度保留率低于包覆混杂杆体.

海洋环境下碳-玻璃纤维混杂筋吸湿行为和层间剪切性能研究

采用薄碳纤维层外包裹玻璃纤维增强复合材料(GFRP)筋,制备碳-玻璃纤维混杂筋(HFRP筋),提升芯层GFRP筋长期力学性能,在海工结构中具有巨大的应用潜力。对水,强、弱碱,盐碱等溶液下GFRP、HFRP裸筋吸湿行为和层间剪切强度变化规律进行研究,同时与水、模拟海水溶液下砂浆包裹GFRP和HFRP筋的层间剪切强度进行对比分析。研究表明:强碱、盐碱溶液下,HFRP裸筋吸湿率小于GFRP裸筋,HFRP裸筋层间剪切强度保留率大于GFRP裸筋,碳纤维层延缓芯层GFRP筋劣化速率;水、弱碱溶液下,HFRP裸筋吸湿率大于GFRP裸筋,60℃下HFRP裸筋层间剪切强度保留率小于GFRP裸筋。水、模拟海水溶液下砂浆包裹GFRP和HFRP筋的破坏模式和层间剪切强度变化与水、弱碱溶液下GFRP和HFRP裸筋相似。基于Arrhenius理论,预测了强碱、盐碱溶液下GFRP和HFRP裸筋在4,17,21℃下的长期层间剪切强度。

考虑混杂效应时纤维混杂缠绕筒三维等效弹性模量的理论估算和试验研究

给出了多种纤维混杂多向缠绕筒三维等效弹性模量的理论估算方法,应用该方法计算了玻璃-碳纤维混杂缠绕筒的三维等效弹性模量。计及混杂效应的影响,考虑了碳纤维体积分数、铺层方式、纤维分散度等因素,对玻璃-碳纤维混杂缠绕结构,引入混杂效应系数对该方法进行修正。试验结果表明,该方法预测的三维等效弹性模量的精度较高。采用该方法可将复杂的纤维混杂缠绕结构等效为具有各向异性性质的均质单一材料,极大降低了应力分析的工作量。