湿热环境下CFRP筋的老化行为与寿命预测

摘要整理

碳纤维增强复合材料（CFRP）因其优异的力学性能和耐久性，在土木工程结构中得到广泛应用。然而，土木工程恶劣的服役环境导致CFRP的热学和力学性能显著降解，严重影响其服役可靠性、安全性和使用寿命。因此，CFRP耐久性研究对理解其长期性能衰退机制至关重要。本研究通过360 d蒸馏水浸泡试验，系统研究了CFRP筋的湿热老化行为。获得了水吸收与扩散规律、短梁剪切强度（SBSS）演变规律及动态热机械性能变化，评估了CFRP筋的湿热抗性。研究结果表明：水吸收行为符合Fick扩散模型；水分子的侵入导致SBSS和玻璃转化温度（Tg）显著下降，这主要源于树脂基体的塑化效应和界面脱粘。基于时间-温度等效原理，采用Arrhenius方程预测了SBSS在实际服役环境中的长期寿命，得到强度保留率为72.78%，为CFRP筋的长期耐久性设计提供了重要指导。

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