- 文献综述（或调研报告）：
作为一种新型材料，FRP材料的性能与传统结构材料具有很大的差异，只有充分了解了FRP材料的各种特点，才能在工程结构应用中充分地发挥它的优势。
- FRP的组成
FRP 是一种复合材料 , 主要由纤维丝、树脂以及添加剂等成分组成, 它们是影响 FRP 的物理、化学及力学性能的主要因素 。纤维在 FRP 中起加劲作用 ,是受力主体 。纤维材料多种多样 ,碳纤维 、芳纶纤维和玻璃纤维是应用最广泛的 3 种纤维。树脂主要起粘结和传递剪力的作用 ,将纤维束结成整体,既能保护纤维免受机械破坏和化学腐蚀, 又能使纤维整体受力 ,给纤维丝提供横向支撑 。为改善树脂的物理和化学性能, 通常在树脂基体中加入一些添加剂。
- FRP的产品形式
(1)FRP 片材。 FRP 片材包括 FRP 布和 FRP板。 FRP 布是由连续的长纤维编织而成, 通常是单向纤维布,且使用前不浸润树脂 , 施工时用树脂浸润粘贴。 FRP 板是将纤维在工厂经过平铺、浸润树脂、固化成型制成,施工中再用树脂粘贴 。
(2)FRP 棒材。 FRP 棒材包括 FRP 索和 FRP筋。 FRP 索是将连续的长纤维单向编织成绳索状 ,再用树脂浸润固化而制成 , 其外形可分为绞线状和发辫状;FRP 筋是将连续纤维丝通过基底材料进行浸渍胶合后 ,经拉挤成型技术和必要的表面处理而制成, 其外形可分为光圆状和变形状 。一般来说, 纤维含量越高,FRP 筋强度越高 ,但挤拉成型愈困难, 典型的 FRP 筋纤维体积百分比为 60 %～ 65 %。
(3)FRP 型材 。 FRP 型材包括格栅型、管型、蜂窝型等。 FRP 格栅是将长纤维束按照一定的间距相互垂直交叉编织 ,再用树脂浸润固化而成。 FRP 管是将连续纤维束或纤维织物浸渍树脂后, 按照一定的规律缠绕到芯模(或衬胆)表面, 再经固化而成。 FRP 蜂窝板由上下面的 FRP 板和夹心材料组成,故也称作夹心板 ,它充分利用了面层 FRP 材料强度 ,有很高的比强度和比刚度。
- FRP的基本性能
(1)物理性质 。 FRP 的比重很小, 为普通钢材的1/6 ～ 1/4 , 单向 FRP 的热膨胀系数在纤维纵向和横向上不同,差别大小取决于纤维和树脂的类型以及纤维体积率。
(2)力学性能 。FRP 中不同的纤维组成和含量决定了其具有不同的力学性能。单一类型纤维组成的FRP 受拉性能的特点是直到破坏仍保持线弹性的应力-应变关系 , 顺纤维向抗拉强度高;FRP 的弹性模量相对于钢材较低 , 特别是 GFRP ;FRP 材料的抗压强度低于其抗拉强度 , CFRP 、AFRP 及 GFRP 的抗压强度分别为其抗拉强度的 78 %、20 %和 55 %;FRP 材料的抗压弹性模量也比其抗拉弹性模量小 , CFRP 、AFRP 及 GFRP 的抗压弹性模量分别为其抗拉弹性模量的 85 %、100 %和 80 %。
(3)持时特性 。 FRP 在持续荷载作用下 ,经历一段时间后会发生突然的破坏, 这种现象称为徐变断裂,也是 FRP 特有的性能。研究发现, 在 3 种纤维中, 玻璃纤维对徐变断裂最敏感 ,阿拉米德纤维居中 ,碳纤维最不敏感 ;FRP 徐变断裂的强度比与时间对数值之间存在线性关系, 根据推断 ,持荷 50 年的 CFRP 、AFRP及 GFRP 棒材的徐变断裂强度与短期极限强度之比分别为 0 .91 、0 .47 和 0 .3 。 FRP 在保持长度不变时,其应力会随时间而逐渐降低, 这种现象称为应力松弛。在 3 种 FRP 中, CFRP 的松弛率很小, 而 AFRP 的松弛率很大 。FRP 具有优越的抗疲劳性能, 这是因为纤维间内力可以再分配, 纤维与基体的复合可以缓和裂纹扩展。CFRP 和 AFRP 棒材的疲劳强度远高于高强钢丝, GFRP 的抗疲劳性能略低于钢筋 ,高温高湿会降低 FRP 的疲劳性能。
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