多种材料FRP筋单轴拉伸性能研究——钢筋的替代方案

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钢筋腐蚀导致钢筋混凝土结构维护成本高、耐久性差。因此需要开发新技术以实现资源的可持续利用，降低建筑成本和维护负担。纤维增强复合材料（FRP）作为传统钢筋的创新替代方案具有广阔前景。本研究系统调查了不同纤维体积分数（Vf）的合成纤维和天然纤维FRP在单轴拉伸载荷下的力学性能。采用手工铺层工艺制备了四种纤维增强复合材料：三种合成纤维（玻璃纤维、尼龙纤维、聚丙烯纤维）和一种天然纤维（黄麻）。研究结果表明，手工铺层工艺的FRP性能与拉挤工艺相近。随着Vf增加，拉伸强度和弹性模量均显著提高，与纤维类型无关。其中，GFRP-3、PFRP-P2、NFRP-N2和JFRP-J3样品的最高拉伸强度分别为971.89 MPa、130.74 MPa、262.54 MPa和178.42 MPa，相比参考样品分别提高26.68%、19.57%、15.44%和26.55%；弹性模量分别改善20.13%、42%、14%和32.93%。显微镜观察表明FRP筋内纤维分布均匀，树脂与纤维浸润良好。研究结果为FRP筋替代传统钢筋提供了重要的力学性能数据支撑。

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