耐火性差和易燃性高是FRP復(fù)合材料，特別是生物基FRP復(fù)合材料的兩個(gè)主要問題，并因此限制了它們在建筑結(jié)構(gòu)中的使用。與傳統(tǒng)的建筑材料相比，F(xiàn)RP復(fù)合材料的特性隨溫度的變化而急劇波動，除了使用規(guī)定的測試程序外，測試過程還要適當(dāng)控制。雖然在環(huán)境溫度下描述FRP復(fù)合材料特性的必要測試程序方面有相當(dāng)多的指導(dǎo)，但在描述溫度升高時(shí)的能力的測試方法方面，指導(dǎo)較少。

 

    在該研究中，作者討論了在各種高溫下，評估FRP復(fù)合材料性能的測試方法和過程。這包括：最合適的試樣情況、測試制度、測試方法以及與高溫下測試有關(guān)的其他問題。

    此外，在一個(gè)案例研究中，作者使用典型的FRP試樣證明了建議測試方法的適用性。在測量生物基FRP復(fù)合材料的高溫能力方面，指定測試方法的適用性也得到了強(qiáng)調(diào)。

    研究人員對現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)（包括國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）標(biāo)準(zhǔn)和美國材料與試驗(yàn)協(xié)會（ASTM））和發(fā)表的論文中定義的測試方法和程序進(jìn)行了詳細(xì)分析。

    該研究團(tuán)隊(duì)描述了在20至600℃的溫度范圍內(nèi)對FRP復(fù)合材料（包括生物基FRP復(fù)合材料）進(jìn)行高溫材料表征的最合適的測試方法。對眾多評估FRP復(fù)合材料的機(jī)械和熱性能的測試方法進(jìn)行了審查。此外，還審查了在高溫下表征FRP重要材料特性最合適的測試方法。

 

    研究稱，在20至200℃的溫度范圍內(nèi)，粘接強(qiáng)度的侵蝕是迅速的，近表面安裝（NSM）的FRP在200℃時(shí)只保留了其初始強(qiáng)度的20%至30%。根據(jù)測試結(jié)果，環(huán)氧樹脂在大約400℃時(shí)開始燃燒，這對FRP與混凝土的粘結(jié)造成了損害。碳纖維增強(qiáng)聚合物基（以下簡稱CFRP）復(fù)合材料帶在400℃時(shí)、CFRP棒在300℃時(shí)，粘結(jié)強(qiáng)度很小?；炷猎?0天和28天后的抗壓強(qiáng)度分別為50MPa和48MPa。

    CFRP試樣的模量和強(qiáng)度在20-300℃之間逐漸退化，在300℃以上迅速退化。在室溫試驗(yàn)中，NSM CFRP帶材的拉伸強(qiáng)度和彈性模量被確定為1641 MPa和150.8 GPa，而CFRP棒材的對應(yīng)值為1577 MPa和130.9 GPa。

    另外一些研究報(bào)告稱，由于生物基復(fù)合材料具有類似的結(jié)構(gòu)，因此試樣條件、錨固系統(tǒng)、加熱和加載速率以及其他因素的程序和推薦準(zhǔn)則可以同樣對生物基FRP復(fù)合材料進(jìn)行性能測試，在20至600℃的溫度范圍內(nèi)產(chǎn)生合適的材料性能數(shù)據(jù)。

    可將來自試驗(yàn)的高溫特性數(shù)據(jù)，相關(guān)的特性關(guān)系輸入數(shù)值模型，預(yù)測生物基FRP在各種火災(zāi)暴露情況下的能力。

 

研究成果

    總之，該研究討論了在高溫下評估FRP復(fù)合材料的機(jī)械和熱性能的測試程序和方法。根據(jù)所研究的文獻(xiàn)，推薦了用于玻璃鋼高溫材料表征的最合適的測試程序。在目前的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)中，沒有找到確定的測試方法或程序來表征生物基和合成玻璃鋼在20至600℃溫度范圍內(nèi)的高溫性能。