接上頁，玻璃鋼復(fù)合材料拉擠型材耐久性能概述（一）
三、數(shù)據(jù)來說話
基于以上最受關(guān)注的幾種環(huán)境條件以及從試驗中收集到的數(shù)據(jù)，我們可以定量地分析FRP的拉伸、壓縮、彎曲和剪切性能受環(huán)境的影響。由于篇幅限制，在此僅展示部分數(shù)據(jù)和分析結(jié)果。
1、在浸水/潮濕條件下的老化分析
FRP在浸水/潮濕、酸堿溶液條件下試驗的時間和溫度統(tǒng)計
根據(jù)目前的試驗數(shù)據(jù)，大多數(shù)溶液條件下的耐久性試驗（包括浸水、浸堿溶液、浸酸溶液）的時間都在一年以內(nèi)，試驗溫度通常為20、40、60和80℃。對于浸水/潮濕條件，溫度從20（室溫）到80°C不等，該溫度幅度足以模擬FRP結(jié)構(gòu)在實際環(huán)境中的服役溫度。但是，較短的試驗時間可能會影響耐久性試驗結(jié)果的可靠性。由于樹脂基體的后固化效應(yīng)以及纖維-基體界面和基體在水中緩慢降解的影響需要較長的試驗時間才能完全體現(xiàn)，本文基于現(xiàn)有研究的結(jié)果、綜合了多國研究人員的建議，推薦了最短的試驗時間，即18個月。
浸水/潮濕條件下，歸一化的殘余抗拉強度與試驗時間的關(guān)系
圖中實線和虛線是在不同溫度下殘余拉伸強度的近似趨勢線。從上圖可見，來自不同試驗的數(shù)據(jù)較為分散，因此只能觀察到材料的老化趨勢，即水分會引起FRP拉擠型材抗拉強度的下降，隨著暴露時間和溫度的增加，這種下降行為會更加明顯。
2、在堿性溶液條件下的老化分析
堿性溶液的試驗結(jié)果與浸水/潮濕條件下相似：大多數(shù)試驗時間在一年以內(nèi)，這些試驗中的暴露溫度通常為20、40、60和80°C。除少數(shù)試驗進行了1年半到2年半，幾乎所有試驗的試驗時間都較短。
從下圖可以看出，試驗數(shù)據(jù)離散度較大，無法得到能指導(dǎo)設(shè)計的結(jié)論；而且，在現(xiàn)有的試驗數(shù)據(jù)中，還出現(xiàn)了相互嚴重矛盾的結(jié)果，這是觀察到的老化作用在試驗中并未完全完成所導(dǎo)致的。因此，建議在未來進行時間更長的試驗，以便全面地觀測到FRP在堿性溶液中的老化行為。
堿性溶液條件下，歸一化的殘余抗拉強度與試驗時間的關(guān)系
本文將堿溶液的pH值分為了兩類：
1）pH值約為8的弱堿性溶液，模擬海水或咸水環(huán)境；
2）pH值約為13的強堿性溶液，模擬混凝土孔隙環(huán)境或其他惡劣的堿性環(huán)境。總體趨勢是，在堿溶液中FRP拉擠型材的力學(xué)性能會隨著試驗時間和溫度的增加而降低。此外，相比弱堿環(huán)境，強堿環(huán)境可能導(dǎo)致FRP材料發(fā)生更嚴重的老化。
3、在高/低溫條件下的老化分析
典型的試驗條件包括將FRP材料暴露于高溫或低溫的空氣中，試驗溫度從-100到700℃不等，大多數(shù)測試是在200°C以下的溫度下進行的。
探究溫度作用的試驗統(tǒng)計
較低的溫度可能會使FRP材料硬化，從而導(dǎo)致力學(xué)性能提高。相反，高溫可能會使樹脂基體軟化，從而破壞其在纖維和基體之間傳遞應(yīng)力的能力?？偟膩碚f，殘余抗拉強度和溫度呈現(xiàn)線性負相關(guān)。
歸一化的殘余抗拉強度與試驗溫度的關(guān)系
4、在自然條件下的老化分析
探究自然條件影響的試驗統(tǒng)計
自然條件是多種條件的結(jié)合，協(xié)同影響FRP拉擠型材的力學(xué)性能?，F(xiàn)有試驗中，最短的暴露時間為100天，而最長的暴露時間為8年。自然條件包括試驗室條件下模擬的自然環(huán)境、瑞士的季節(jié)性條件、葡萄牙的城市環(huán)境以及沙特阿拉伯的干旱環(huán)境。世界各地的環(huán)境會對FRP拉擠型材的力學(xué)性能有不同的影響。因此，建議根據(jù)FRP材料實際使用環(huán)境來選擇并進行加速老化試驗。
四、現(xiàn)有標(biāo)準
在過去的十年中，F(xiàn)RP拉擠型材的應(yīng)用標(biāo)準正在全球不同的國家和/或地區(qū)建立，例如國家標(biāo)準《結(jié)構(gòu)用纖維增強復(fù)合材料拉擠型材》GB/T 31539中，考慮了四種耐久性能。
標(biāo)準截圖
但各國現(xiàn)有的工程設(shè)計標(biāo)準規(guī)范尚未能涵蓋所有可能影響FRP材料性能的環(huán)境因素。因此，本文建議改進現(xiàn)有的設(shè)計方法，進一步考慮所有類型的環(huán)境作用對FRP拉擠型材的影響。
五、建議與展望
FRP拉擠型材耐久性能優(yōu)越，亟待開展廣泛深入的研究。當(dāng)前的理論預(yù)測模型，受限于有限的試驗數(shù)據(jù)，并不能廣泛地應(yīng)用于FRP耐久性的預(yù)測；而且，過去幾十年雖然進行了眾多耐久性的試驗，但結(jié)果往往不能進行相互比較、從而得出統(tǒng)一的結(jié)論?；趯^去20年相關(guān)研究數(shù)據(jù)的總結(jié)和分析，本文建議：
1.對于所有類型的加速老化試驗，建議更長的試驗時間。
2.建議加強對拉擠型材橫向性能和抗壓性能的老化分析。
3.在評估和預(yù)測老化行為時，建議考慮纖維和基體類型、纖維含量和試樣厚度的影響。
4.建議在老化試驗中單獨考慮每種環(huán)境作用（在未來一段時間內(nèi)，不建議進行復(fù)合環(huán)境作用的老化試驗），以便真正摸清材料的老化機理、指導(dǎo)FRP結(jié)構(gòu)的設(shè)計和使用。
5.建議改進、統(tǒng)一標(biāo)準試驗方法，并在未來開發(fā)更準確的耐久性預(yù)測模型。
FRP耐久性的研究好比是一張拼圖，國內(nèi)外每一位學(xué)者的試驗，都是為其添上重要的一塊。我們相信，隨著學(xué)術(shù)界的共同努力，和社會各界的鼎力支持，F(xiàn)RP耐久性的研究終將合成一副美麗的畫卷，大力推動FRP材料在未來的廣泛應(yīng)用。
回顧歷史：我國的科技工作者早在44年前就對FRP耐久性能進行了系統(tǒng)研究，僅以本文向老一輩科技工作者致敬。
《玻璃鋼老化和防老化》封面及目錄
文章來源：FengSLab
