华北自然环境条件下表面防护对浸润
树脂耐久性能的影响*
杨勇新 杨 萌 赵 颜 廉 杰 赵进阶
(中冶集团建筑研究总院北京lOOOS8)
摘要:FRP作为一种复合材料,浸渍树脂是其重要的组成部分,因此,树脂本身的耐久性能对FRP材料
的抗老化性能会有影响。对土木
加固常用的树脂耐久性进行了试验研究,并对一部分试件进行了遮挡
防护。考察华北地区自然环境条件对其抗拉强度、伸长率和弹性模量等的影响。2年已完成了-7组共35个试
件的试验。结果表明,有防护试件的性能优于无防护试件的性能。
关键词:FRP树脂耐久性防护
STUDYoNTHEINFIJJENCEoFPRoTECnoNoNINFUSEDRESINDURABILITY
UNDERTHEENVIRoNMENToFNoRTHCHINA
YangYongxinYangMengZhaoYanLianJieZhaoJinjie
(CentralResearchInstituteofBuildingandConstruction,MCCGroupBeijing100088)
Abstract:Asacomplexmaterial。infusedresinisanimportanlportofFRP.Sodurabilityofresinmayhave$omeinfluence
ona西ngresistantcapabilityofFRP.Testsandstudyweredoneondurabilityofresincommonusedincivilengineering。and
80mesheetswerepreserved.InfluenceofnatureenvironmentinnorthChinatostrength,extensibilityandYoung’smodulus
wasinvestigated.Sevengroupsofsheetswhicharethirty—fivesheetsweretestedintwoyears.Theresultsindicatesthat
propertyofsheetsprotectedWill8betterthantheoneunprotected.
Keywords:fiberreinforcedpolymerresindurabilitypreserve
O前 言
FRP材料具有轻质高强、便于施工、抗腐蚀强、
对原结构的影响小等优越性,特别是采用碳纤维片
材进行加固,已广泛应用于工程结构的加固、补强等
方面¨oJ。加固后的结构在使用过程中,不仅承受着
外部荷载的作用,还要经受温度、湿度、冻融循环、化
学介质、户外气候的劣化或其他恶劣使用环境等的
考验,这些因素都会影响加固效果和耐久性,加固材
料的耐久性能对于加固的长期效果至关重要¨J。如
何对FRP材料加固结构进行耐久性防护也是一个
重要研究课题。浸润树脂是FRP材料重要的组成
部分,因此树脂本身的耐久性能对FRP材料的抗老
化性能的影响不容忽视¨-。目前,国内关于防护对
FRP浸润树脂在自然环境下耐久性能影响的研究非
常少。本文对FRP浸润树脂在华北地区自然暴露
环境条件下耐老化性能进行了试验研究,考察其抗
拉强度、弹性模量、伸长率等主要的力学性能指标随
老化时间的变化,其中,对112的试件进行了遮挡防
护,研究了简单防护对保持自然环境下FRP浸润树
脂力学性能的作用b矗J。
10 IndustrialConstructionV01.38,No.2,2008
1试验
1.1试件制做工艺与取样
按照《混凝土结构加固设计规范》(GB50367—
2006)[91中的规定,将浸润树脂用磨具制样,养护到
规定龄期之后,进行试验。
树脂试件的具体尺寸见图I。
本试验项目的
试验周期为10年,目前已经
完成了2年试验。已经进行试验的FRP浸润树脂
试件参数见表1。
1.2试验试件的固定与摆放
将试件两端固定在塑料板上,试件在塑料板条
上的支承长度为25mm,每个试件中间间隔3—5mm,
将试件排列整齐后,用透明胶布固定。
老化试件摆设于自然环境的楼顶,无防护试样
摆设采用完全暴露方式,试样表面没有任何防护措
*攻关计划(国际合作)项目(2005DFBA0002)资助。
第一作者:杨勇新男 1963年11月出生博上后教授级高级工
程师
E—mail:yangyongxin@tsinghua.org.ca
收稿日期:2007—10—10
工业建筑2008年第38卷第2期
万方数据
[≥=晕<]夏
b扛啦IL县4够-l
图1 FRP凝润树脂试件示意
Fig.IDimensionsofFRPinfusedresinsheets
表1 自然环境条件下浸润树脂耐久性能老化斌件状况
Table1 Infusedresindurabilitysheets
undernatureenvironment
藏,采用图2所示的摆设方式,试佟和固定甥料板条
的燕量轻,哥麓被风刮去,因此采用钢板条缀上。
匿2滚{譬谣敖一≮熬
Fig。2Layoutofr¥癌nsheets
防护方法分为简单防护与涂层防护,本文介绍
的淹篱单跨护,辩在砖材试俘上方搭设雨篷,遮拦瓣
光赢射,防止雨水滴淋。
为了保障试件各个侧面处于基本相同的环境作
用下,每个胃将试髂翻一次h¨晗l。
1.3力学性的试验方法
试件制作、存放、试验条件一致,所有试件的制
作及性能
均在孛潦集邃建筑矫究总貌建筑王程
检测中心完成。 .
分别在0、0.5、1、2年各取一组试件按照《混凝
圭结构燕固设诗规范》(GB50367—2006)po在电渡
伺服拉力试验机上进行拉伸试验,加载速率为1—
6mndmin。采用连续加载,测定抗拉强度、弹性模
量、{枣长率、应力一应交隧线、最大破坏旖载,记录破
坏形式。.
2试验维鬃及分析
在华北地区自然暴露环境下,试验所采用的
FRP浸润树脂的抗拉强度、弹性模量、伸长率试验统
计结果统计见表2,其中U表示没有防护,D表示有
防护。
表2材料性能梭测统计结果
Table2 Thestatisticalresultsofmaterialproperties
氍华北缝区自然暴露环境条俘下,由FRP浸润
树脂相对抗拉强度随时间的变化曲线(图3)可以看
到,随蛰老化时间的延长,无论防护与否,浸润树脂
的抗拉强度均有所下降,著且在老化时间相同的情
况下,有防护的FRP树脂试件抗拉强度要略高于无
防护试件。并且巍圈3可以看到,无防护试传翻有
防护试件抗拉强度随着老化时闻的延长其变化规律
基本上是相同的。
墓o.8
灏
蠢o+4
0 05 0 1.5 2.O
老化时丽詹
--_1--有醅护;一-一无荫护
图3抗拉强度随时间的变化
Fig.3Relationshipbetweentensilestrengthand蹲rigtime
’由隅4可以看到。在自然老化环境下第一年,有
防护试件和无防护试件相对伸长率的变化规律慕本
一致,整体趋势都是略有下降,其中在0~0.5年,伸
长率有较大堰度下降,蓟O.5~1年,伸长率又有所
回升。囱然老化第2年,有防护试件和无防护试件
的伸长搴产生了较大差别。其中无防护试件继续保
持了0。5一1年伸长率的上升趋势,丽有防护试件的
伸长率又有较大幅度下降。
l,2
筮0.8
婚
出
题氆4
0
0 0.5 I.0 1.5 2.0
老化时闻壤
一·一有跨护;一_一无薮护
圈4仲长率随时闻的变化
Fig.4RelationshipbLffifweenextensibilityand娥time
孥巍鸯然环境条锌下表面转轳辟浸润瓣艚耐久疆能的彩响——扬勇新。等
万方数据
由图5可觅,在自然老化2年时闻内,有防护树
脂试件的弹性模量基本没有变化。对于无防护试
律,在老垂匕第1年,其弹性模量基本没有变化,在
1~2年,其弹性模量有较大幅度下降。 .
筮
皤
辎
掣
敲
糍化时间,a
~◆一有臻护;一·一元转护
黼5弹性横蟹随时闻孵变纯
Fig.5RelationshipbetweenYoung’8modulnsandagiTlgtime
综合图3一图5中可以看出,在1—2年,肖防护
和无防护试件的抗拉强度均有所下降,而在这期间,
有防护试件的弹性模量基本没变化。
3缡语
通过对FBP浸润树脂拉伸性能分析发现,华北
建区盎然暴露环境条件下,无论防护与否,浸润树貉
的抗拉强度随着老化时间的延长均有所下降,并且
有防护的FRP树脂试件抗拉强度要略高于无防护
试捧。采用麓擎憨酶护对维持浸澜树脂弹性模量的
稳定性有很大作用。其他防护方式另文介绍。
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(上接第14页)
I.2r
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老亿时阀/a
~◆一有胁护;一_一元防护
嬲5弹性摸囊髓对鹅鹃变{I:对毙
Fig.5RelationshipbetweellYour塔’$modulussad嘲time
3结语
邋过对碳纾维黄榜控姊性能分析发现,在华北
地酝2年自然暴露环境条件下,随着老化时间的延
长。无防护碳纤维片材试件的抗拉强度和伸长率略
套降低,纛有篱擎转护试{牛熬挠拉强度弱{枣长率基
本束变;对弹性模量而裔,无论是有防护碳纤维片材
试件还是无防护试件,其弹性模量均无明显变化;可
觅对璇纤维菏糖送行表耨防护,黠保持其按搴鍪牲熊
不受环境侵害是有明显作用的。
12
’
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工业建筑2008年第38卷第2期
万方数据
华北自然环境条件下表面防护对浸润树脂耐久性能的影响
作者: 杨勇新, 杨萌, 赵颜, 廉杰, 赵进阶, Yang Yongxin, Yang Meng, Zhao Yan,
Lian Jie, Zhao Jinjie
作者单位: 中冶集团建筑研究总院,北京,100088
刊名: 工业建筑
英文刊名: INDUSTRIAL CONSTRUCTION
年,卷(期): 2008,38(2)
引用次数: 1次
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次,运用最小二乘法确定蠕变模型参数,分别建立了呋喃树脂混凝土梁和FRP筋加强呋喃树脂混凝土梁的弯曲蠕变幂律模型,为估计材料的长期力学性能提
供依据,对FRP筋呋喃树脂混凝土结构设计具有重要的工程实用价值.
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),更应关注其耐久性问题。 本文的研究工作受到国家863计划项目(编号2004AA3360lO)《高性能低成本复合材料在现代土木工程中应用的关键技
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素,对不同宽度的CFRP试件的测试强度进行了神经网络预测,建立了FRP力学性能标准的系统的评价模型,通过该模型可以对FRP材料和浸渍树脂作出直
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射及自然老化试验研究,分析了在海水浸泡环境条件下混凝土等级、有无防护、有无应力作用等因素对CFRP-砼拉伸剪切强度的影响。本文建立了FRP材
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型时压力大,温度高,FRP板材随层数增加而下降的幅度就慢.混合纤维FRP材料,随着玻璃纤维的用量增大,抗拉强度和弹性模量都随之下降,并且弹性模量
下降的幅度更大.该文对自制FRP材料在加固工程中的应用进行了初步地探讨.采用FRP材料对素砼梁、钢筋砼梁进行抗弯加固、对素砼棱柱体进行缠绕轴
心抗压加固以及采用缠绕FRP材料方法进行防治AAR的研究.该文采用不同品种的FRP板对素砼梁进行抗弯加固,试验结果表明加固效果取决于FRP板材的性
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是FRP材料被拉坏、脱粘破坏和剪切破坏.该文采用三种不同纤维品种、层数的FRP板加固钢筋砼梁.L1T3、L286、L3H4抗弯强度提高幅度分别达30.3%、
65.6%、34.4%.研究发现抗弯强度提高幅度取决于FRP的厚度、品种、原先的配筋率等因素.加固后梁的裂缝变密变细,裂纹宽度变小;在相同的挠度情况
下,荷载值较对比梁大为提高.只要处理得当,加以合适的端头锚固,一般不会发生脱粘破坏.并且该文建立了FRP加固适筋矩形梁的加固计算模型、加固计
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引证文献(1条)
1.陈誉.司春灿.李博 沿海地区轻型门式刚架耐久性研究[期刊论文]-郑州轻工业学院学报(自然科学版) 2009(1)
本文链接:http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_gyjz200802004.aspx
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