连续玻璃纤维增强聚丙烯复合板材的制备及性能

以连续玻璃纤维为聚丙烯树脂的增强材料,通过熔融浸渍法制备了连续玻璃纤维增强聚丙烯单向预浸带,然后将单向预浸带经热压成型制得连续玻璃纤维增强聚丙烯层合板。采用扫描电子显微镜对单向预浸带进行了表征,考察了玻璃纤维含量、增容剂用量和克重等对连续玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的外观形貌、力学性能和结合牢度的影响。研究结果表明:在一定范围内,增加玻璃纤维含量可以提高复合材料的力学性能,当玻璃纤维含量达到65%时,复合材料的力学性能达到最优,继续增加玻璃纤维含量,树脂则难以充分浸渍玻璃纤维,两者结合较差,复合材料的外观变差、力学性能也会明显下降;当增容剂用量从0增加到2.5%时,复合材料的界面结合强度明显改善,力学性能也有较大提高,但进一步提高增容剂用量对复合材料力学性能的改善效果就不明显;随着克重的增大,复合材料的拉伸和弯曲性能下降,但抗冲击性能却有所提高;热氧老化对复合材料的力学性能影响较大,使复合材料的力学性能明显下降。

纤维网格增强砂浆加固RC单向板抗弯性能

为了研究纤维网格增强砂浆(Textile Reinforced Mortar, TRM)加固钢筋混凝土(Reinforced Concrete, RC)单向板的受弯性能,通过四点弯曲试验对4块TRM加固RC单向板进行试验,主要研究不同层数和种类的纤维网格对RC单向板抗弯承载力及变形能力等的影响。结果表明:采用TRM对RC板进行加固可有效提升其承载能力及弯曲变形能力,并且裂缝形式更加细而密。与未加固试验板相比,采用2层碳纤维网格(Carbon Fiber Net, CFN)和3层CFN加固的TRM加固RC单向板,其承载能力分别提高了11.7%和21.4%,说明随着CFN层数的增加,其承载能力明显增加。而采用6层玄武岩纤维网格(Basalt Fiber Net, BFN)加固的TRM加固RC单向板其承载力与未加固板相比提高了40.0%。碳纤维网格对提高板裂后刚度贡献明显。建立了基于纤维有效应变值的TRM加固板承载力计算式,理论值与试验值吻合良好。

连续玻璃纤维增强热塑性复合材料工艺及力学性能的研究

选择三种国产高性能热塑性树脂 ,聚醚砜、酞侧基聚醚砜、酞侧基聚醚酮和高强玻璃纤维粗纱 ,采用连续预浸渍技术和高温、高压成型工艺 ,确定出合理的工艺参数 ,分别制备了树脂基体试件和单向板试件 ,并对其进行了相关力学性能试验研究。

GFRP-混凝土组合连续板的静力性能试验研究

为提高钢-混凝土组合梁桥桥面板的耐久性,研究GFRP(玻璃纤维增强复合材料)-混凝土组合连续板的变形及裂缝宽度,设计了3片负弯矩区具有不同钢筋配筋率的GFRP-混凝土组合连续板,并对其进行了对称加载试验,重点考察了连续板的破坏模式、变形、裂缝宽度和应变分布等力学特性.结果表明:3片连续板均发生了弯剪破坏;破坏时板端GFRP槽形板与混凝土之间无明显滑移;随着负弯矩区配筋的增强,连续板全过程变形减小;在钢筋屈曲前,连续板正负弯矩区的应变分布基本符合平截面假定.试验研究和理论分析结果的对比表明:可以采用现行桥梁规范中考虑混凝土开裂区域刚度变化的等效刚度计算GFRP-混凝土连续板的等效刚度,并通过文中计算方法获取连续板的变形;此外可以采用现行规范JTG D62—2004中钢筋混凝土的裂缝宽度计算方法计算连续板负弯矩区的混凝土裂缝宽度.

纤维增强复合材料桥面板的应用与研究

纤维增强复合材料(FRP)桥面板是在近十年来迅速发展起来的一种新型桥面结构体系,它具有耐腐蚀、重量轻、施工方便、抗疲劳性能好、耐超载性能好等优点,在欧美国家已获得较多应用.本文总结了国内外FRP桥面体系的应用和相关研究,根据FRP桥面体系的特点进行了分类,并介绍了一种国内开发生产的FRP桥面板产品及其在静载和疲劳荷载作用下的性能.

连续玻璃纤维增强聚酰胺6复合材料的力学性能

采用熔融浸渍法制备连续玻璃纤维增强聚酰胺(PA)6 单向预浸带,并用模压工艺将预浸带压制成单向层合板材进行性能分析,研究了玻璃纤维、填料、抗氧剂对连续玻璃纤维增强 PA6复合材料力学性能的影响。结果表明,高性能玻璃纤维能提高复合材料的力学性能,具体指标与纤维本身的性能设计有直接关系,需要根据纤维特性进行优化选择;少量的填料对基体有成核效应,能改善复合材料的力学性能;过量的填料会影响树脂与纤维的界面结合强度;抗氧剂影响纤维的浸渍效果和带材表观质量,尽可能选择高效且耐高温的抗氧剂种类,以降低添加量,提高浸渍质量。

纤维增强树脂基复合材料阻尼特性的数值模拟

应用基于应变能的有限元方法研究了纤维增强复合材料的阻尼特性,此方法从单向复合材料的阻尼性能参数出发,通过有限元模态分析得到复合材料结构的模态损耗因子,与已有的理论分析和试验结果相比吻合较好,从而验证了该方法的合理性。该方法还可以比较三维应力分量对阻尼的贡献。本文将该方法应用于一种复合材料等间距正交网格加筋板的阻尼特性分析,考察了加筋对复合材料层合板阻尼特性的影响。

FRP板加固钢筋砼梁正截面强度分析

根据平面假设对外贴纤维增强复合材料加固钢筋混凝土梁进行了弹塑性变形全过程分析 ,分析了不同配筋率情况下 ,加固率与极限弯矩、极限曲率的关系。结果表明 :外贴FRP材料可以提高钢筋混凝土梁的极限承载力 ,但开裂前对钢筋混凝土梁的受力性能影响很小。对于较小的配筋率的钢筋混凝土梁 ,根据加固率的不同 ,可能发生FRP板拉断的破坏模式 ,也可能发生压区混凝土压碎的破坏模式。但对于较大配筋率的钢筋混凝土梁 ,不管加固率的大小 ,均不可能发生FRP板拉断的破坏模式。加固效果对相对小配筋率的梁更显著 ,随着配筋率及加固率的增加 ,加固钢筋混凝土梁的极限抗弯能力的增加率逐渐减小。

FRP板加固钢筋混凝土梁的计算探讨

采用纤维增强塑料 (FRP)板对钢筋混凝土构件进行加固是近年来混凝土结构病害防治研究领域的一个新兴方向。该文基于钢筋混凝土结构设计理论中的截面平衡方程和应力应变关系 ,为FRP板加固的钢筋混凝土梁的计算提供了行之有效的理论和方法。以双筋矩形截面梁的计算分析为重点 ,给出了适用于单筋、双筋矩形截面梁和T形截面梁的计算公式 ,较好地反映了梁抗弯加固时正截面受力情况 。

FRP板加固混凝土结构研究进展

本文对国内外FRP板加固混凝土结构的最新研究成果进行了较为系统的综述与分析 。

FRP筋混凝土板冲切承载力计算方法

基于临界剪切裂缝理论,提出FRP筋混凝土板冲切承载力的计算方法.该方法考虑拉伸刚化效应的混凝土拉伸应力-应变关系,利用截面分析法确定FRP筋受弯构件的弯矩-曲率关系.根据混凝土板的变形假定、弯矩-曲率关系以及板的平衡方程,确定FRP筋混凝土板的需求曲线.收集文献中试验数据对该计算方法进行验证,并将其与其他计算模型进行比较分析.参数分析结果表明:随着混凝土强度与柱头尺寸的增加,FRP筋板承载力名义应力相应降低,混凝土板的延性呈现增长趋势;随着配筋率与厚度的增加,板冲切承载力的名义应力增大,配筋率与厚度的增加会导致板延性降低,因此在设计中应充分考虑板厚与配筋率对FRP筋混凝土板延性的影响.

CF/PPEK、CF/PPES单向板的制备工艺和力学性能研究

本文研究了碳纤维增强杂萘联苯聚醚酮(CF/PPEK)和碳纤维增强杂萘联苯聚醚砜(CF/PPES)2 种 复合材料单向板的预浸热压成型工艺,对制备的单向板进行了力学性能试验研究,并利用 X 射线光电子能 谱(XPS)和扫描电子显微镜(SEM)对这两种复合材料的界面状态和结构进行了分析。研究表明,由于 PPEK和 PPES 分子结构的特点,使其具有良好的韧性和高温性能,且可与碳纤维形成良好的复合界面,从而有效地缓解应力集中,提高其复合材料的力学性能,并具有良好的成型加工特性,同时,在 250℃ 高温条件下的拉伸和弯曲强度和模量保留率均达到 60% 以上,这些结果为进一步研究和应用这种高性能热塑性复合材料提供了一定的参考依据。

用纤维混凝土浇筑高耐久性桥头搭板

桥头搭板由于车辆冲击、板下冲刷或土基不实,经常会引起板端下沉、桥头跳车,进而搭板自身破坏。这里推荐几种用FRP筋取代钢筋的搭板,尤其是用纤维增强砼浇筑的搭板,对裂缝控制非常有效,板下掏空后的挠度和转角也比较小,是一种使用性能和耐久性能都很好的搭板形式。 常规的桥头搭板是在引道土方上现浇砼板。桥台背墙上设置牛腿,用预埋钢筋将搭板前端锚固,后端则座落在枕梁上。然而在运营过程中经常会出现各种病害,需要修理和更换。

FRP加固钢筋混凝土板的分析与设计

分析了用纤维增强复合材料(FRP)加固钢筋混凝土板的特点,指出了上海市颁布的《纤维增强复合材料加固混凝土结构技术规程》(DG/TJ08—012—2002)和中国工程建设标准化协会颁布的《碳纤维片材加固混凝土结构技术规程》(CECS146)在对钢筋混凝土板的加固要求上存在一些不足之处,提出了一种简单可行的设计方法,并通过例题比较了该方法与上述规程的差别。

纤维增强复合材料加固钢筋混凝土单向板受弯性能研究

通过纤维增强复合材料(FRP)布加固钢筋混凝土单向板的受弯性能试验,研究了FRP布种类、层数、宽度、粘贴方式和锚固措施等因素对加固效果的影响。结果表明:在板底粘贴CFRP布和高强GFRP布均可明显提高钢筋混凝土单向板的受弯承载力和纵筋屈服后刚度。当采用横向粘贴1层U形CFRP布条作为端部锚固措施时,所有加固单向板试件的破坏模式均为跨中弯曲裂缝引起的剥离破坏。当FRP布宽度和层数相同时,采用CFRP布加固效果优于高强GFRP布加固。与对比试件相比,FRP布加固钢筋混凝土单向板试件的位移延性略有降低。高强GFRP布加固钢筋混凝土单向板的位移延性优于CFRP布加固钢筋混凝土单向板。FRP布的粘贴方式对FRP加固钢筋混凝土单向板的位移延性也有影响,单层FRP布加固单向板试件的延性较好。通过对试验结果的分析,提出了FRP布加固钢筋混凝土单向板构件受弯破坏模式的判别方法,验证了已有文献和GB 50608—2010《纤维增强复合材料建设工程应用技术规范》中给出的跨中弯曲裂缝引起的FRP剥离应变计算公式对FRP布加固混凝土单向板的适用性,建立了FRP布加固钢筋混凝土单向板受弯承载力计算方法。

GFRPP筋酸碱盐腐蚀老化实验研究

根据自行研究的生产工艺,研制生产出连续纤维增强聚丙烯螺纹筋。这种新型的FRTP筋具有高强、韧性好、生产成本低、生产过程无污染、可二次成型、可焊接、可回收再利用、与混凝土粘结好等优点。同时,对这种新型的连续玻璃纤维增强聚丙烯螺纹筋在不同浓度的酸、碱、盐溶液介质环境中的耐久性能进行了研究;对其物理及力学性能受环境影响状况进行了分析;并与传统连续纤维增强热固性树脂,如环氧树脂等进行了对比研究;并对其使用寿命采用FHWA法进行了预测。这些为这种新型的热塑性FRP筋在土木工程中的应用提供了一个坚实的基础。

混杂纤维片材拉伸性能研究

参考标准GB/T3354-1999测试了由碳纤维、玻璃纤维和尼龙纤维等编织的不同混杂纤维布和增强环氧树脂复合板的拉伸强度、弹性模量和拉伸过程曲线等,分析了混杂比例对干纤维布和纤维增强环氧树脂板拉伸性能的影响。结果表明:与1C1G和2C1G纤维布相比,1C2G单向纤维布呈现出更为理想的分级破坏形式,应力传递更稳定;在碳、玻璃混杂纤维增强环氧树脂板体系中,1C2G复合板延性优越,最大延伸率达1.68%;与碳、玻璃混杂纤维增强环氧树脂板相比,含有尼龙纤维的混杂纤维树脂板在拉伸过程中具有下降段,延性效果改善良好,但抗拉强度偏低;环氧树脂在复合材料中进行应力传递和重分配,有效提高了复合材料的整体受力性能。

FRP材料性能及其改善措施研究

对FRP材料性能进行了分析,指出了FRP材料的优点以及材料本身存在的缺点,并总结了材料性能改善措施,通过与普通钢材结合、纤维混杂等方法的实施,达到了改善其性能的目的。

纤维增强复材筋活性粉末混凝土单向板受弯性能试验研究

为研究纤维增强复材(FRP)配筋活性粉末混凝土(RPC)单向板的受弯性能,以配筋类型、配筋率以及受压区约束网格类型为试验参数对5个试件进行了3点受弯试验。结果表明:平截面假定仍然适用;由于普通钢筋具有屈服点和更高的弹性模量,普通钢筋板比FRP配筋板具有更高的延性指标和开裂荷载;由于配筋率提升有利于发挥RPC的受压塑性,当碳纤维增强复材(CFRP)配筋板的配筋率从1. 27%提升到1. 78%,其极限承载力和延性指标分别提高了18. 5%和22. 0%;由于受压区配置约束能提高RPC的峰值压应变和极限压应变,与不配置受压区约束的试件相比,配置BFRP栅格约束的试件的承载能力以及延性指标分别提高17. 9%和33. 9%。

聚合物基复合材料变参蠕变模型

将标准三元件黏弹模型中的黏壶扩展为广义黏壶,认为黏滞系数是时间的函数,构造出一种变参三元件模型,求解了其本构方程及蠕变应变。运用最小二乘原理,建立了该模型参数的确定方法。理论分析了该模型适合描述聚合物基复合材料前两个阶段的蠕变行为。开展了连续纤维增强FRP单向板在应力水平为30%恒定荷载下的蠕变实验,并通过实验数据的分析,验证了该模型的正确性。