基于干燥和濕熱條件的鋼-CFRP接頭層壓材料測試

試驗檢測

基于干燥和濕熱條件的鋼-CFRP接頭層壓材料測試

碳纖維增強復合材料（CFRP）由于具有高強度、高比模量、低密度、安裝靈活性和耐久性而被用作鋼結構的修補材料。傳統的修補鋼結構加入鋼套，但通常因為體積大、易于腐蝕而難以應用。因此，CFRP作為加強鋼結構需要進一步做基礎研究。

介紹了在濕熱和干燥條件下，熱機械負荷對鋼-CFRP單搭接頭影響的試驗。表征CFRP強化鋼構件的主要破壞模式之一是剝離破壞，主要由可以經受剪切和剝離應力的粘合劑層控制。在濕熱循環下，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，這表明濕熱循環會降低鋼-粘合劑的界面強度。因此，需要在干燥熱機械負荷條件下研究搭接接頭。試樣用防水密封劑涂覆，以免水在熱機械加載期間進入粘合劑接頭。獲得的結果與在濕熱條件下的測試結果近似，即在長期暴露期間沒有失效，并且接頭殘余強度沒有顯著降低。然而，在干燥熱機械條件下接頭的主要失效模式是分層失效，不同于在濕熱循環測試下獲得的脫粘失效。這表明，濕氣進入會降解鋼-粘合劑的界面，而不是熱循環。因此，建議用防水密封劑密封經CFRP-鋼構件粘合接頭，以防止水分進入接合區域。

結果表明，在濕熱和干燥的10～50℃溫度區間內，無論是否施加了連續負荷的熱循環，接頭都沒有失效，并且殘余粘結強度幾乎沒有降低。建議粘合劑的玻璃化轉變溫度比最高使用溫度至少應高30℃，以避免在熱機械負荷下失效。

刊名：Composites Part B:Engineering（英）

刊期：2016年第99期

作者：Agarwal Ankit

編譯：趙前