CFRP@GFRP混杂复合材料杆体在水浸泡环境下的性能演化

作者：李承高; 郭瑞; 王俊琦; 黄涵鑫; 咸贵军^*

来源：复合材料学报, 2021, 38(10): 3290-3301.

DOI：10.13801/j.cnki.fhclxb.20201215.008

• CFRP@GFRP混杂复合材料杆体
• 湿热老化
• 吸水性能
• 界面剪切强度
• 长期寿命预测

碳纤维增强树脂复合材料(CFRP)@玻璃纤维增强树脂复合材料(GFRP)混杂复合材料杆体发挥碳纤维的高力学、疲劳性能与玻璃纤维的低成本、高变形能力等优势,在桥梁与海洋工程中具有巨大应用潜力,如跨海大桥斜拉索。针对CFRP@GFRP混杂复合材料杆体在服役环境下长期性能演化,本文采用加速试验方法研究蒸馏水环境下CFRP@GFRP混杂复合材料杆体的水吸收及界面剪切性能长期演化规律。研究结果表明:混杂复合材料杆体皮、芯层及杆体吸水行为符合Fick定律,GFRP皮层扩散系数最大,CFRP芯层次之,混杂复合材料杆体由于在皮/芯界面层形成吸水屏障而扩散系数最小。浸泡在蒸馏水环境下芯层、皮/芯界面及皮层界面剪切强度下降,这是由于浸泡过程中水分子通过氢键形式与树脂基体结合形成结合水,导致树脂基体发生水解和塑化及纤维/树脂界面脱黏。基于Arrhenius加速理论建立了混杂复合材料杆体在三座典型桥梁服役环境下的界面剪切强度预测模型。

• 单位
  哈尔滨工业大学; 土木工程学院