GFRP玻璃纤维增强聚合物筋材技术现状和发展趋势

GFRP玻璃纤维增强聚合物筋材按增强纤维种类分为碳纤维筋材(CFB)、玻璃纤维筋材(GFB)、芳纶纤维筋材(AFB)和玄武岩纤维筋材(BFB)。其既具有钢筋的高强特性,又具有耐腐蚀的特点,特别对潮湿、含氯离子的环境极不敏感,因此可以显著地提高混凝土材料的耐腐蚀性能,较好地解决混凝土材料在复杂环境中容易腐蚀导致结构失效的问题。目前国内外此项技术正迅猛发展,但是在我国要真正广泛应用到工程建设中,尚需要从设计和施工等方面进行研究和大力推广。     

增强树脂用纤维表面处理研究进展

综述了目前增强树脂用玻璃纤维、碳纤维及芳纶纤维的表面处理方法,同时分析了各种改性技术的特点,并指出了其进一步的发展趋势.     

玄武岩/玻璃纤维形态结构和热稳定性对比研究

利用CH-2显微投影仪、扫描电镜、红外光谱技术和热重分析技术,对连续玄武岩纤维和玻璃纤维的形态结构和热学性能进行了对比性分析.显微投影仪、扫描电镜和红外分析的联合结果表明,玄武岩纤维和玻璃纤维的表面结构和化学组成类似,略有差异.连续玄武岩纤维也是由SiO2、Al2O3、CaO、MgO、Fe2O3、FeO等氧化物组成的硅铝酸盐系纤维.热学分析表明,两种纤维的热学行为基本相似,相比而言连续玄武岩纤维具有更好的热稳定性.尽管玄武岩纤维因其原料廉价和优良的隔热性被应用于很多领域,但玄武岩纤维在人体热防护方面的实用性和防护性仍需深入研究.     

短纤维强力的概率分布分析

纤维强力对于纱线乃至织物来说都是一个重要的性能，而纤维的强力有一定分布。这里对羊毛、绢丝、棉、亚麻、腈纶、涤纶、芳纶、玻璃纤维、碳纤维等9种纤维的强力进行了测试和统计分布拟合。发现棉、腈纶、涤纶、芳纶和碳纤维的强力严格符合二参数的Weibull分布，而羊毛、绢丝的强力则符合三参数的Weibull分布，而亚麻的强力用两种     

混杂网格增强超高性能混凝土双向板的弯曲性能

网格增强超高性能混凝土(ultra-highperformanceconcrete,UHPC)具有轻质、高强、耐久性好等特性,已应用于薄壁结构和工程加固领域,但单一网格很难实现高效的增强增韧效应．为研究混杂网格增强UHPC双向板的抗弯性能,对3个钢丝网格与玻璃纤维网格混杂增强UHPC板、3个钢丝网格与玄武岩纤维网格混杂增强UHPC板、6个单一网格增强UHPC板和1个无网格UHPC对照板进行弯曲试验,研究网格种类、总层数及铺层方式对其破坏形态、承载能力和弯曲韧性的影响．结果表明：与单一钢丝网格板和单一玻璃纤维网格板相比,钢-玻璃纤维网格混杂板开裂后表现更显著的硬化现象,在连续网格与混杂短纤维协同效应下,板呈现多裂缝破坏模式,延性较理想．铺设2层网格时,钢-玻璃纤维网格混杂板的承载能力较单一钢丝网格板提升23.7%,且其在20 mm挠度处的残余承载力较单一玻璃纤维网格板提升28.2%;钢-玄武岩纤维网格混杂板峰前阶段的能量吸收值和20 mm挠度处的残余承载力均优于单一玄武岩纤维网格板．网格总层数为3层时,与单一玄武岩纤维网格板相比,2层钢丝网格与1层玄武岩纤维网格混杂增强板在峰前挠度为2 ...     

政策集锦

国家发展改革委办公厅关于申请组织申报高性能纤维复合材料高技术产业化专项的通知 根据我国新材料产业的现状及发展目标,按照"加速发展新材料产业,满足国家重大需求"的原则,专项重点支持碳纤维、芳纶纤维、高强聚乙烯纤维及其高性能复合材料的生产技术及关键装备的产业化示范.     

FRP约束方钢管混凝土短柱轴压性能研究

通过对8个不同FRP材料(碳纤维、玻璃纤维和玄武岩纤维)约束的钢管混凝土方柱的轴压试验研究,揭示此类构件的受力机理与破坏形态,探讨不同FRP约束材料对约束方钢管混凝土的轴向力学性能的影响.试验结果表明,碳纤维约束试件强度和延性提高最为明显. FRP材料的约束强度越大,约束钢管混凝土的轴向承载力越高并且延性越好.在相同约束强度下,玄武岩纤维约束试件的延性优于玻璃纤维约束试件.针对FRP约束钢管混凝土方柱,提出了承载力计算公式.与本试验和其他学者试验结果对比显示,该公式计算结果与试验值吻合良好.     

碳纤维加固桥梁的承载力分析

近年来,碳纤维、芳纶纤维等许多高科技产品逐渐应用于民用行业,碳纤维和芳纶纤维加固补强混凝土结构技术随之出现。现简单介绍如何分析碳纤维加固钢筋混凝土梁后的承载能力。     

玄武岩纤维替代玻璃纤维用于成型汽车导流罩

玄武岩纤维是一种新型环保的高性能纤维,RTM成型是一种成本低,效率高,生产过程对人体友好的复合材料成型方式。该文将玄武岩纤维替代玻璃纤维应用于汽车导流罩生产中。将玄武岩纤维进行改性处理,对比改性玄武岩纤维以及多种纤维在RTM成型导流罩上的应用,对比不同纤维类型及不同纤维织物形式增强的复合材料的力学性能差异,探究铺设方式对制品性能的影响,以及复合材料厚度不同给力学性能带来的差异,综合考量玄武岩纤维在汽车领域的应用前景。     

玄武岩织物增强水泥基复合材料拉伸力学性能

利用美特斯(MTS)万能试验机研究了掺入不同体积掺量(0、0.5%、1.0%、1.5%)短切碳纤维、玻璃纤维、钢纤维的2层和3层玄武岩纤维织物增强水泥基复合材料的拉伸力学性能.结果表明:短切碳纤维、玻璃纤维、钢纤维均可明显增加玄武岩纤维织物增强水泥基复合材料的开裂强度,并且存在最优体积掺量;在0~1.5%掺量范围内、2层织物时,开裂强度随着3种短纤维掺量的增加而增加,掺量1.5%时最大;3层织物时,开裂强度随着碳纤维、钢纤维掺量的增加先增加后减小,掺量1.0%时达到最大值,而随着玻璃纤维掺量的增加持续增加,掺量1.5%时最大.短切碳纤维、玻璃纤维不能增加其峰值荷载,而钢纤维则明显提高其峰值荷载,2层织物时最优掺量为1.5%,3层织物时最优掺量为0.5%.     

高应变率下玄武岩纤维和芳纶纤维的拉伸断裂性能

利用分离式Hopkinson拉杆试验装置(split Hopkinson tension bar,SHTB),测试玄武岩纤维和芳纶纤维在高应变率下的拉伸断裂性质,试验表明玄武岩纤维和芳纶纤维都是应变率敏感性材料.通过扫描电子显微镜(scanning electronic microscope,SEM)观察得知,玄武岩纤维的断裂模式为脆性断裂,断裂横截面随着应变率的提高趋于规整;芳纶纤维的断裂模式为韧性断裂,随着应变率的提高,纤维产生明显的原纤化效应.     

混杂防弹复合材料的结构优化及弹道机理分析

根据芳纶纤维、高强玻璃纤维和碳纤维力学性能的各向异性和靶板破坏特征,制备单一组分织物及混杂增强复合材料,同时以靶板对弹体的动能吸收能力为研究对象,对复合材料中树脂质量分数和织物铺层顺序进行试验研究及优化,以提高其防弹性能.研究表明:在复合材料靶板面密度接近的情况下,树脂质量分数为20%左右,复合材料的弹道性能最佳;结构优化后,抗压和抗剪切性能好的无机纤维织物放置在着弹面,抗拉性能好的有机纤维织物放置在背弹面,这种混杂复合材料的防弹性能高于单一织物增强复合材料;当混杂复合材料从着弹面到背弹面按照碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维织物的顺序铺层时,得到的靶板具有更佳的防弹性能.     

不同种类FRP加固混凝土梁加固效果试验研究

选取6根不同种类的纤维布(FRP)加固的钢筋混凝土试验梁进行研究,分析对比了用玄武岩纤维布(BFRP)、碳纤维布(CFRP)和玻璃纤维布(GFRP)加固的钢筋混凝土梁的不同加固效果,讨论了初始预损伤及不同U形箍筋的布置方式对纤维布加固效果的影响;通过试验梁的开裂荷载、屈服荷载、极限荷载、跨中挠度及纤维布应变等参数,对粘贴纤维布加固钢筋混凝土梁的受弯性能及破坏特征进行了分析.对比研究结果表明碳纤维布加固梁的承载力和延性提高最大,玄武岩纤维布用于加固的性价比最优,初始预损伤对加固效果影响不大,而沿全梁横向布置U形锚固形式并不能有效发挥纤维布的抗拉性能.     

纤维网格布表层强化混凝土早期开裂特性

为解决机场道面水泥混凝土在施工期易产生早期微裂缝,给使用期飞机运行带来安全隐患的问题,提出通过在混凝土表层砂浆层中布设纤维网格布的方式强化机场道面的表面性能。选择了碳纤维、芳纶纤维和玄武岩纤维3种纤维网格布作为强化材料,以水泥砂浆早期开裂性能表征混凝土早期抗开裂性能,探究了在高温多风模拟环境下水灰比、灰砂比、细度模数和纤维网格布对水泥砂浆早期抗开裂性能的影响。结果表明,当水灰比为0.43、灰砂比为0.47、细度模数为3.4时,水泥砂浆早期抗开裂性能最好;当纤维网格布为玄武岩纤维网格布,网格尺寸为3 mm×3 mm时水泥砂浆早期抗开裂性能强化效果最好。     

BFRP与CFRP加固混凝土短柱抗震性能试验研究

对5根采用玄武岩纤维布和碳纤维布加固的混凝土短柱和1根对比柱进行了低周反复荷载试验.试验表明,玄武岩纤维布环向包裹加固能显著改变混凝土短柱的破坏形态,提高混凝土短柱的抗剪承载力、延性和耗能能力.相同工况下,玄武岩纤维布加固短柱的抗震性能与碳纤维布加固的短柱相近.玄武岩纤维布因低廉的价格和较好的综合力学性能,在抗震加固领域将有较好的应用前景.     

高性能聚合物基复合材料

高性能聚合物基复合材料是用具有特殊强度、高度取向的长纤维,如石墨、芳纶或玻璃纤维,按照所要求的方向定位并用聚合物基体粘结而成。这样获得的强度和模量相当于现有的强度最大的结构金属材料,而且按等重量计算,复合材料的强度和模量要比结构金属材料高得多。     

碳/玻璃纤维混杂布加固混凝土梁抗弯性能试验研究

试验研究了碳/玻璃纤维混杂布加固混凝土梁的抗弯性能,并与单一碳纤维布和玻璃纤维布加固梁进行了比较.结果表明,分别与单一碳纤维布和玻璃纤维布加固梁相比,碳/玻璃纤维混杂布加固梁的能量延性系数分别提高了24.0%和25.5%,表明混杂纤维布加固混凝土梁的延性显著优于单一纤维布加固混凝土梁.     

纤维增强MDF水泥的性能

研究了玻璃纤维和碳纤维作为MDF水泥增强材料的可行性及其增强效果,考察了二种纤维的长径比、体积掺量对MDF水泥材料的抗弯强度、断裂韧性、浸水体积膨胀率等性能的影响。研究结果表明,碳纤维和玻璃纤维作为MDF水泥的增强材料均能够显著提高MDF水泥的力学性能和耐水性,玻璃纤维的效果优于碳纤维。纤维增强MDF水泥的微观结构特征是纤维在复合材料中呈三维均匀分布,形成空间网络结构,这是纤维增强MDF水泥的主要原因。     

碳纤维(长纤)增强铜基复合材料的研究

本文根据碳纤维的性能特点,研究了连续分级电沉积的工艺,设计并制造了连续三级电沉积曲专用设备,采用连续三级电沉积加真空热压扩散的方法,制备了碳纤维(长纤)增强铜基复合材料,其单轴向抗拉强度可达590MPa。试验表明:上述制备方法,不仅操作温度低,纤维体积比易于调整,纤维排布均匀,可连续作业,成本较低;而且能制备较高性能的碳纤维增强铜基复合材料。     

纤维增强MDF水泥的性能

研究了玻璃纤维和碳纤维作为MDF水泥增强材料的可行性及其增强效果，考察了二种纤维的长径比、体积掺量对MDF水泥材料的抗弯强度、断裂韧性、浸水体积膨胀率等性能的影响。研究结果表明，碳纤维和玻璃纤维作为MDF水泥的增强材料均能够显著提高MDF水泥的力学性能和耐水性、玻璃纤维的效果优于碳纤维。纤维增强MDF水泥的微观结构特征是纤维在复合材料中呈三维均匀分布，形成空间网络结构，这是纤维增强MDF水泥的主要原因。