FRP材料及其在工程材料中的应用

FRP材料及其在工程结构中的应用1报告内容FRP材料的基本介绍1FRP材料的性能2FRP材料的品种3FRP材料的应用4FRP的基本介绍纤维复合材料（FiberReinforcedPolymer）是把高性能的纤维经过编织与环氧树脂等基材胶合凝固或经过高温固化而形成的一种新型复合材料。纤维树脂FRP(CF、GF、AF)两个作用延伸率FRP中纤维的性能比较玻璃纤维抗拉强度高，电绝缘性较好，价格便宜脆性大，不耐碱，长期受力下易断裂。碳纤维高强高模，密度小，耐腐蚀等各向异性，耐冲击性较差，价格昂贵。芳纶纤维抗拉强度高，韧性好抗压强度较低，大约为其抗拉强度的1/8。FRP的物理性能密度FRP的密度范围是1.25~2.1g/cm3，是钢筋密度的1/6~1/4。FRP的密度（）3/cmg钢筋GFRPCFRPAFRP7.91.25~2.11.5~1.61.25~1.4线膨胀系数线膨胀系数反映材料在高温下的尺寸稳定性、纤维种类、纤维含量和树脂种类是影响FRP线膨胀系数的主要因素。方向线膨胀系数（）钢筋GFRPCFRPAFRP纵向11.76~10-4~-2-6~-2横向11.721~3023~3260~80FRP的线膨胀系数C°-´/106FRP的力学性能与钢筋力学性能对比纤维种类E（GPa）抗拉强度（MPa）极限拉应变（%）CFRP普通220~2352050~37901.2高强度220~2353790~48251.4高模量345~5151725~31000.5GFRPE-Glass69~721860~26854.5S-Glass86~903445~41355.4AFRP普通69~833445~41352.5钢筋200~210300~4001.6FRP的长期性能疲劳性能FRP不易发生疲劳破坏，且不易受外界环境的影响。实验表明：每十年的对数时间，CFRP、GFRP、AFRP相对于其静力强度值分别降低了5%~8%、10%、5%~6%。经过200万次的疲劳循环后，CFRP、AFRP的剩余强度分别为其静力强度的50%~70%、54%~73%。耐久性能耐久性能是FRP长期性能的一个重要方面。81%45%100%紫外线辐射80%75%80%高温性能100%100%100%冻融循环23%70%85%动态疲劳100%60%~85%100%耐酸性能15%92%95%耐碱性能GFRPAFRPCFRP注：表中数据为相对于其静力强度的百分比FRP的品种FRP布建筑工程中用于加固的FRP材料，按形式可以分为布、板材、棒材等。FRP板材FRP板材是将树脂、纤维丝按照一定的比例通过高温固化挤压而形成的，包括FRP板和FRP板条。FRP棒材FRP棒材可以分为FRP筋和FRP格栅。FRP在建筑中的应用对结构材料的修复与加固替换钢筋或钢管直接应用于新建结构中FRP材料以其轻质、高强、耐久和抗腐蚀等优越性能成为建筑工程中一种新型的结构材料。目前FRP材料在建筑工程的应用方式主要有两方面。FRP外贴补强技术FRP外贴补强技术（FRP布）干铺法湿铺法FRP筋替代钢筋性价比通过测算，工程结构中，达到相同截面拉伸强度，利用GFRP筋的价格是普通钢筋价格的0.52。即利用GFRP筋替代普通钢筋，仅考虑材料的拉伸强度或达到的截面拉伸强度，材料价格将下降将近一半。桥梁结构实例：美国布里奇街桥(密歇根，Southfield市)FRP筋对混凝土构件性能的监测FRP筋具有自感知智能性能,可以通过在FRP筋的生产过程中将光纤传感器埋置于纤维和树脂之中,利用光纤传感器的传感原理实现实时监控,通过FRP筋受力过程中电阻的变化来获得构件的应力和应变信息。FRP筋在沿海地区和海洋工程中的应用由于FRP筋具有很好的抗腐蚀性能,采用FRP筋代替混凝土结构中的钢筋就可以从根本上解决沿海地区和海洋工程中的钢筋锈蚀问题,延长结构的使用年限,节约资源。结语FRP材料以其质量轻、抗拉强度高、耐腐蚀性强、耐久性能好等优点,近年来在国内外的结构加固及工程改造中得到广泛应用。并且随着研究工作的不断深入和计算分析方法的不断改进,FRP材料在工程结构中的应用将会更广泛。Thanksforyourattention!