基于干燥和湿热条件的钢-CFRP接头层压材料测试

试验检测

基于干燥和湿热条件的钢-CFRP接头层压材料测试

碳纤维增强复合材料（CFRP）由于具有高强度、高比模量、低密度、安装灵活性和耐久性而被用作钢结构的修补材料。传统的修补钢结构加入钢套，但通常因为体积大、易于腐蚀而难以应用。因此，CFRP作为加强钢结构需要进一步做基础研究。

介绍了在湿热和干燥条件下，热机械负荷对钢-CFRP单搭接头影响的试验。表征CFRP强化钢构件的主要破坏模式之一是剥离破坏，主要由可以经受剪切和剥离应力的粘合剂层控制。在湿热循环下，所有试样的破坏模式是钢和粘合剂之间界面处的剥离破坏，这表明湿热循环会降低钢-粘合剂的界面强度。因此，需要在干燥热机械负荷条件下研究搭接接头。试样用防水密封剂涂覆，以免水在热机械加载期间进入粘合剂接头。获得的结果与在湿热条件下的测试结果近似，即在长期暴露期间没有失效，并且接头残余强度没有显著降低。然而，在干燥热机械条件下接头的主要失效模式是分层失效，不同于在湿热循环测试下获得的脱粘失效。这表明，湿气进入会降解钢-粘合剂的界面，而不是热循环。因此，建议用防水密封剂密封经CFRP-钢构件粘合接头，以防止水分进入接合区域。

结果表明，在湿热和干燥的10～50℃温度区间内，无论是否施加了连续负荷的热循环，接头都没有失效，并且残余粘结强度几乎没有降低。建议粘合剂的玻璃化转变温度比最高使用温度至少应高30℃，以避免在热机械负荷下失效。

刊名：Composites Part B:Engineering（英）

刊期：2016年第99期

作者：Agarwal Ankit

编译：赵前