吸水/失水对GFRP层压板弯曲性能的影响
2021-09-26周牧楷强旭红
姜 旭,周牧楷,强旭红,董 浩
(1.同济大学 土木工程学院,上海 200092;2.华设设计集团股份有限公司,南京 210001)
纤维增强聚合物(FRP)桥面板具有质轻高强、施工速度快、交通干扰性小及维护费用低等众多优点[1],但其耐久性和长期工作性能还有待进一步研究。Shao等[2]研究发现 FRP材料的抗拉强度会随着吸水率的增加而减小,试验结果表明,拉挤成型板桩吸水后其截面中间和边缘的抗拉强度都有约60%的减小。Nogueira等[3]通过试验研究了吸水对胺固化环氧树脂力学性能的影响,结果表明由于水的软化作用,其弹性模量、断裂伸长率、抗拉强度和玻璃化转变温度等参数都有一定降低。Eslami等[4]通过SEM显微镜对湿热软化后的GFR-EVA复合物进行了研究,结果表明复合物稳定性对水分吸收量高度敏感。Dell’Anno等[5]研究了以IPA、EVA和URA为基质的碳纤维复合材料在40 ℃水环境中软化后的层间剪切和弯曲性能,并分别将其与各自等价的环氧基碳纤维复合材料对比。试验结果表明,尽管环氧树脂基在干燥条件下性能较优,但在含水时性能劣化更加严重。
为满足FRP材料在土木工程中的应用需求,本文进行了基于ASTM标准[6](ASTM D790-10A)的三点弯曲试验,将分别在20 ℃和40 ℃环境中测得的干燥、不饱和吸水与饱和吸水试件的弯曲性能进行比较分析,以研究湿度和温度对GFRP层压板弯曲性能的影响。试验中,以一次吸水-失水过程为一个周期,来研究由水分扩散引起的残余损伤使GFRP层压板力学性能退化的机理。此外,为更好地了解湿热环境对GFRP层压板力学性能的影响,本研究使用ABAQUS软件建立了一个湿-力耦合有限元模型,并用弯曲试验结果进行验证。……
