試驗(yàn)檢測(cè)

基于干燥和濕熱條件的鋼-CFRP接頭層壓材料測(cè)試

碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（CFRP）由于具有高強(qiáng)度、高比模量、低密度、安裝靈活性和耐久性而被用作鋼結(jié)構(gòu)的修補(bǔ)材料。傳統(tǒng)的修補(bǔ)鋼結(jié)構(gòu)加入鋼套，但通常因?yàn)轶w積大、易于腐蝕而難以應(yīng)用。因此，CFRP作為加強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)需要進(jìn)一步做基礎(chǔ)研究。

介紹了在濕熱和干燥條件下，熱機(jī)械負(fù)荷對(duì)鋼-CFRP單搭接頭影響的試驗(yàn)。表征CFRP強(qiáng)化鋼構(gòu)件的主要破壞模式之一是剝離破壞，主要由可以經(jīng)受剪切和剝離應(yīng)力的粘合劑層控制。在濕熱循環(huán)下，所有試樣的破壞模式是鋼和粘合劑之間界面處的剝離破壞，這表明濕熱循環(huán)會(huì)降低鋼-粘合劑的界面強(qiáng)度。因此，需要在干燥熱機(jī)械負(fù)荷條件下研究搭接接頭。試樣用防水密封劑涂覆，以免水在熱機(jī)械加載期間進(jìn)入粘合劑接頭。獲得的結(jié)果與在濕熱條件下的測(cè)試結(jié)果近似，即在長(zhǎng)期暴露期間沒(méi)有失效，并且接頭殘余強(qiáng)度沒(méi)有顯著降低。然而，在干燥熱機(jī)械條件下接頭的主要失效模式是分層失效，不同于在濕熱循環(huán)測(cè)試下獲得的脫粘失效。這表明，濕氣進(jìn)入會(huì)降解鋼-粘合劑的界面，而不是熱循環(huán)。因此，建議用防水密封劑密封經(jīng)CFRP-鋼構(gòu)件粘合接頭，以防止水分進(jìn)入接合區(qū)域。

結(jié)果表明，在濕熱和干燥的10～50℃溫度區(qū)間內(nèi)，無(wú)論是否施加了連續(xù)負(fù)荷的熱循環(huán)，接頭都沒(méi)有失效，并且殘余粘結(jié)強(qiáng)度幾乎沒(méi)有降低。建議粘合劑的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度比最高使用溫度至少應(yīng)高30℃，以避免在熱機(jī)械負(fù)荷下失效。

刊名：Composites Part B:Engineering（英）

刊期：2016年第99期

作者：Agarwal Ankit

編譯：趙前