在過去三十年里，由于纖維增強聚合物基復合材料（以下簡稱FRP）與混凝土和鋼材等傳統(tǒng)建筑材料相比具有優(yōu)越的性能，因此在土木工程應用中越來越受歡迎。同時，人們對石油基材料所產(chǎn)生過量二氧化碳排放的環(huán)境問題日益關注，減少碳排放成了建筑行業(yè)的一個新趨勢。在制造生物基復合材料的過程中，研發(fā)人員正在努力測算天然纖維作為合成纖維替代品的可能性。

耐火性差和易燃性高是FRP復合材料，特別是生物基FRP復合材料的兩個主要問題，并因此限制了它們在建筑結構中的使用。與傳統(tǒng)的建筑材料相比，FRP復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，測試過程還要適當控制。雖然在環(huán)境溫度下描述FRP復合材料特性的必要測試程序方面有相當多的指導，但在描述溫度升高時的能力的測試方法方面，指導較少。

在該研究中，作者討論了在各種高溫下，評估FRP復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的其他問題。

此外，在一個案例研究中，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調(diào)。

研究人員對現(xiàn)行標準（包括國際標準化組織（ISO）標準和美國材料與試驗協(xié)會（ASTM））和發(fā)表的論文中定義的測試方法和程序進行了詳細分析。

該研究團隊描述了在20至600℃的溫度范圍內(nèi)對FRP復合材料（包括生物基FRP復合材料）進行高溫材料表征的最合適的測試方法。對眾多評估FRP復合材料的機械和熱性能的測試方法進行了審查。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。

FRP試樣的錨固系統(tǒng):（a）環(huán)氧樹脂填充物;（b）鋼絲;（c）鋼架;（d）測試試樣

研究稱，在20至200℃的溫度范圍內(nèi)，粘接強度的侵蝕是迅速的，近表面安裝（NSM）的FRP在200℃時只保留了其初始強度的20%至30%。根據(jù)測試結果，環(huán)氧樹脂在大約400℃時開始燃燒，這對FRP與混凝土的粘結造成了損害。碳纖維增強聚合物基（以下簡稱CFRP）復合材料帶在400℃時、CFRP棒在300℃時，粘結強度很小?；炷猎?/span>90天和28天后的抗壓強度分別為50MPa和48MPa。

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

另外一些研究報告稱，由于生物基復合材料具有類似的結構，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則可以同樣對生物基FRP復合材料進行性能測試，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)。

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

總之，該研究討論了在高溫下評估FRP復合材料的機械和熱性能的測試程序和方法。根據(jù)所研究的文獻，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)范和標準中，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。

此文由中國復合材料工業(yè)協(xié)會編譯，文章不用于商業(yè)目的，僅供行業(yè)人士交流，引用請注明出處。