拉挤碳纤维增强复合材料和芳纶纤维增强复合材料筋吸水及界面剪切性能老化的对比研究

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为评估芳纶纤维增强复合材料（AFRP）筋在土木工程应用中的长期耐久性，本研究系统对比了拉挤碳纤维增强复合材料（CFRP）和AFRP筋在20°C、40°C和60°C浸泡条件下的吸水特性，基于吸水试验和Fick扩散模型进行分析。同时，通过短梁剪切试验研究了CFRP和AFRP筋在2000 h内的层间剪切强度（ILSS）降解规律，并辅以扫描电镜（SEM）微观结构分析来识别降解机制。结果表明：CFRP和AFRP筋均表现出时间-温度相关的吸湿行为，较高温度加速了水分扩散。由于芳纶纤维具有吸湿特性，AFRP筋相比CFRP筋表现出更高的吸水速率和扩散系数。升高温度加剧了两种材料在水热老化下的ILSS降解。CFRP筋的失效主要受树脂基体水分诱导膨胀的影响，导致ILSS随时间持续降解。相比之下，AFRP筋由于芳纶纤维的吸湿性和强吸水特性，在纤维-树脂界面处经历更复杂的降解过程。在不同浸泡时间和温度条件下，界面处产生的压应力程度不同，可能增强或削弱ILSS。尽管AFRP筋的降解过程因增强和削弱效应并存而呈现波动性，但总体效果是ILSS的降幅明显大于CFRP筋。

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