FRP复合材料在土木工程中的应用与进展

介绍内容1.土木工程用FRP复合材料；2.FRP复合材料制备；3.FRP复合材料应用实例；4.FRP复合材料发展展望；5.哈工大土木学院FRP复合材料研究23土木工程FRP复合材料组成3增强纤维：碳纤维玻璃纤维芳纶纤维玄武岩纤维（新）高聚物（主）：环氧树脂乙烯基聚酯FRP（纤维增强高聚物）:CFRP,GFRP,AFRP,BFRP性能玄武岩纤维E-玻璃纤维不锈钢金属纤维碳纤维芳纶纤维使用温度范围[oC]-260...+700-60...+460...+600...+2000...+250熔点,[oC]145011201400…16002500370...500线热膨胀系数[x10-7/K]5.550.16-0.1...-1.3-0.35密度[g/cm³]2.60-2.802.52-2.637.901.67-2.151.38-1.44E–模量[GPa]91...11073176…196160...83058...120吸水率(65%RH)[%]0.10.100.013...7增强纤维基本物化性能高强、低模、低伸长率6密度低水：1g/cm3CFRP：~1.5g/cm3GFRP：~1.7g/cm3钢：~7.9g/cm3铝：2.7g/cm3铝合金：2.7～2.9g/cm3混凝土：~2.6g/cm37其他优势•耐腐蚀：大部分酸、碱、水；•选择多：无穷无尽的树脂体系、纤维表面处理方式、纤维取向等；•易施工：质量轻，可以工厂加工，现场安装。8FRP复合材料–价格高保守价格碳纤维：～￥200/kg玻璃纤维：～￥10/kg环氧树脂：～￥40/kg手糊法CFRP：～￥320/kg手糊法GFRP：～￥30/kgGFRP筋：～$5/m(8mm直径）钢：～￥4/kg9FRP复合材料–防火性能差1、可燃；2、玻璃化温度低（～100oC）。10FRP复合材料–材料认识不全面1、各种应用环境下的耐久性能；2、各种FRP结构性能；2、设计参数缺失。11介绍内容1.土木工程用FRP复合材料特点；2.FRP复合材料种类；3.FRP复合材料应用实例；4.FRP复合材料发展展望；5.哈工大FRP复合材料研究1112132010-4-613FRPfabricEpoxyResin湿法浸渍室温固化Cutting湿法制备的单向FRP片材FRPPlateFRP筋FRP型材FRP复合材料制备–缠绕成型171717介绍内容1.土木工程用FRP复合材料特点；2.FRP复合材料种类；3.FRP复合材料应用实例；4.FRP复合材料进展；5.哈工大FRP复合材料研究1718FRP复合材料土木工程应用结构加固FRP结构抗震加固FRP结构翻新FRP结构抗爆、防弹加固FRP输水管道修复FRP制品FRP筋、FRP板FRP-混凝土组合结构19FRP复合材料–结构抗震（UCSD)3、结构抗爆、防爆REF.:AMPTIACQuarterly,Volume6，No.4，p5.TerroristsKilled19USServicemenintheKhobarTowersBombing,1996.TheKhobarTowersTruckBombLeftaCraterMoreThan15FeetDeep.214、FRP输水管道修复22FRP筋应用于桥面结构23FRP片材应用24全FRP结构、组合结构FRP复合材料–桥面板NY367/BentleyCreek,ChemungCo.(HC)26全FRP桥面板（美国）27FRP-混凝土组合桥面板结构28FRP–木材力学测试292929介绍内容1.土木工程用FRP复合材料特点；2.FRP复合材料种类；3.FRP复合材料应用实例；4.FRP复合材料进展；5.哈工大FRP复合材料研究302010-4-6301、玄武岩纤维FRP复合材料与制品BFRP复合材料及制品：耐化学性能优；耐高温；价格较CFRP低廉；玄武岩纤维国产化优；具有均衡的力学性能与抗碱腐蚀性能。研究的内容:BFRP筋及片材的基本物化性能、耐高温性能、土木环境下的耐久性能。BFRP筋BFRP片材312010-4-6BFRP筋的拉伸力学性能FRP筋（喷砂/螺纹）抗拉强度（MPa)抗拉模量（GPa)抗拉伸长率（%）BFRP899.150.81.8GFRP*76040.8/CFRP**20681241.7*,ASLAN100GFRPBar;**,ASLAN200CFRPBar.BotharefromHughesBrothers,Inc.USA.32BFRP筋-混凝土块的拔出试验Note：GFRPBarisASLAN100;CFRPbarisASLAN200BotharefromHughesBrothers,Inc.USA.2010-4-633单向BFRP片材拉伸性能（ASTMD3039）FRP片材（手糊法）抗拉强度（MPa)抗拉模量（GPa)抗拉伸长率（%）BFRP587.430.32.1GFRP*57526.12.2CFRP**98695.81.0*,Tyfo®SEH51A;**,Tyfo®SCH41.BotharefromFyfeCo.,USA.BFRP片材的拉伸性能，特别是模量，要稍高于GFRP，但小于CFRP。34BFRP耐久性能测试35冻融循环36极端冻融温度循环：-30～+30C372、FBG-FRP自监测复合材料2010-4-638有机硅土/环氧树脂复合材料的力学性能少量有机硅土改性的环氧树脂纳米复合材料的力学性能得到明显提高,最优化用量在1~3%!392010-4-639有机硅土/环氧树脂复合材料的水吸收与溶胀404、功能高分子材料1.电磁材料：土木结构风场、流场的控制；2.形状记忆高分子3.材料长期性能监测：功能性涂料；4.FRP复合材料保护涂层：水、UV、冲击。41谢谢！