[实用新型]一种基于FRP-STF的复合材料结构

说明书

一种基于FRP‑STF的复合材料结构，属于工程结构抗冲击领域。由外至内依次为聚氯乙烯(PVC)材料层、FRP‑STF复合材料层及高弹性橡胶材料层，其中聚氯乙烯(PVC)材料层用以保护其内部材料不受空气腐蚀、水汽浸湿以及破损；FRP‑STF复合材料层设置若干层，具有抗冲击能力和高效吸收外界冲击能量的能力；高弹性橡胶材料层，用以缓冲FRP‑STF复合材料层的位移，且自身通过变形消耗外界冲击能量以增加耗能效果。本发明具有显著的最大承载力和能量吸收能力，采用本实用新型的技术方案，可有效提高被保护结构的安全性。纤维发生破坏需要经历一系列的反应，不像传统材料会突然的断裂破坏，能够很好的延缓灾难性破坏的发生。

技术领域

本发明属于工程结构抗冲击领域，特别是涉及一种基于FRP-STF的复合材料结构。

背景技术

纤维增强塑料最早用于军工和航空航天领域。FRP种类主要包括碳纤维增强塑料(Carbon Fiber Reinforced Polymer，简称为CFRP)、玻璃纤维增强塑料 (Glass FiberReinforced Polymer，简称为GFRP)和芳纶纤维增强塑料(Aramid Fiber ReinforcedPolymer，简称为AFRP)等。近年来，FRP材料因其较好的结构性能和耐久性能而逐渐转向民用领域，尤其是在土木工程中的应用得到迅速发展。1981年，瑞典的Meier首次采用粘贴CFRP片材加固了Ebach桥。日本在1995年阪神地震后，采用FRP布对高速公路桥墩柱震害快速加固，使交通运输很快得到恢复，同时也奠定了FRP材料在土木工程领域应用的基础，受到工程界的广泛重视。此后，使用FRP片材或FRP布代替钢板进行结构加固的方法在日本、美国和欧洲等发达国家得到突飞猛进的发展，有关高等学校和科研机构投入了许多研究力量。迄今，国内外在采用FRP对混凝土构件的受弯、受剪和抗震加固等方面进行了较多的试验研究，并已有大量的工程应用。

FRP用于混凝土约束加固一般采用片材或布的形式。片材形式成型后较硬，不易在曲面或细微处粘贴，而布形式一般需要粘贴两层以上，且易引起其强度降低，但能够很好的包裹构件，其比片材形式具有更加均匀的效果。目前工程中使用较多的是GFRP布。相较于其他传统工艺进行混凝土结构加固，FRP 材料(尤其是FRP布)约束混凝土结构具有以下优势：①轻质高强。②破损后安全性高。③施工运输方便。④抗疲劳性能好。⑤可有效提高混凝土结构的强度、延展性、耐腐蚀性等，有效减轻纵筋屈曲。⑥后期维护费用低。

但FRP是一种脆性材料，抗冲击韧性极低，因此，本发明提出的一种基于FRP-STF复合材料的高效防冲击布置方式。需要指出的是，用传统FRP对混凝土结构进行约束加固已经存在大量实验，并在工程中得到广泛应用，然而对 FRP改性的相关研究较少，且没有STF改性FRP约束混凝土结构的实验与应用。

发明内容

针对上述现有技术中存在的FRP是一种脆性材料，抗冲击性能差等问题，本发明提出一种基于FRP-STF的复合材料结构，并给出其FRP-STF复合材料最优抗冲击性能的层数、TPU布置方式以及层间铺设角度等参数。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明一种基于FRP-STF的复合材料结构，由外至内依次为聚氯乙烯 (PVC)材料层、FRP-STF复合材料层及高弹性橡胶材料层，其中聚氯乙烯 (PVC)材料层用以保护其内部材料不受空气腐蚀、水汽浸湿以及破损；FRP- STF复合材料层设置若干层，具有抗冲击能力和高效吸收外界冲击能量的能力；高弹性橡胶材料层，用以缓冲FRP-STF复合材料层的位移，且自身通过变形消耗外界冲击能量以增加耗能效果。

优选地，所述FRP-STF复合材料层设置若干层。

优选地，所述FRP-STF复合材料层设置大于等于4的偶数层。

优选地，所述FRP-STF复合材料层是通过剪切增稠液体(STF)与FRP材料复合而成，使STF颗粒附着在FRP纤维以及填充在FRP纤维间。