3.4　腐蚀环境下的力学性能

尽管FRP材料不会像金属那样产生电化学腐蚀，但仍然会在不同的化学环境中（包括酸、碱）发生性能的劣化。这种劣化随着温度的升高而加剧，由于纤维的“沥滤”作用，其很容易受到碱性和中性溶液的腐蚀，但是在树脂包裹下形成的FRP制品后会有很大的改善，目前国内外对此也开展了一定的研究，ACI 440委员会有关研究没有对其产品给出明确的规定，但是强调暴露于环境中的构件，采用GFRP筋进行构件增强时，强度标准值应乘以0.7的安全系数，以作为设计强度。

某实验现场取样进行常温化学物质3个月腐蚀性试验，测试结果见表3-15。

通过几个月的试验研究发现，常规的酸性溶液、碱性溶液和NaCl溶液对于GFRP筋（乙烯基树脂、无碱玻璃纤维粗纱）制品确实有一定的侵蚀作用，同时由于乙烯基树脂极好的抵抗化学介质的性能，使得常规化学物质的常温侵蚀作用效果十分有限，一般不会超过5%。如此看来，ACI 440委员会强调暴露于环境中的构件，采用GFRP筋进行（混凝土）构件增强时，强度标准值应乘以0.7的安全系数，以作为设计强度的提法，是具有客观科学依据的。

3.4.1　酸性溶液

为了确认GFRP筋对于酸性溶液的抵抗能力，采用ϕ28mm、由乙烯基酯树脂生产的玻璃纤维筋进行测试。试验条件如下。

①分别采用pH值为2和5的H2SO4溶液作为实验介质。

②GFRP螺纹筋的浸泡。

将GFRP螺纹筋分别放入两种H2SO4溶液中常温浸泡，浸泡时间为90天。

③浸泡后的GFRP螺纹筋再进行拉伸试验。

将浸泡后的GFRP螺纹筋取出后，用清水将表面洗净。

实验结果如下。

①GFRP螺纹筋经过pH=2的H2SO4溶液浸泡90天后，拉伸强度由602.51MPa下降到579.31MPa，拉伸强度保持率达96.1%，下降幅度仅3.85%。

②弹性模量由41.68GPa上升到43.19GPa，基本保持不变。

③GFRP螺纹筋经过pH=5的H2SO4溶液浸泡90天后，拉伸强度由602.51MPa上升到610MPa，变化幅度为1.2%。

④弹性模量由41.68GPa上升到44.3GPa，基本保持不变。

3.4.2　碱性溶液

将GFRP筋泡在碱性环境[1L水中含有118.5g的Ca（OH）2、0.9g的NaOH和4.2g的KOH，溶液的pH值为12.8，以后每隔1～2周测试一次pH值，均保持在12.5左右。接近于混凝土与水泥砂浆的环境]中3个月（温度变化为0～40℃），检测来看，表面出现较明显的溶胀现象，并伴有发黏、发白的状态，如图3-44所示。

经过测试，研究人员没有发现GFRP筋（乙烯基树脂）在常温情况下，产品力学性能出现明显的降低，见表3-16。

3.4.3　盐溶液

为了确认GFRP筋对于氯离子的抵抗能力，采用ϕ28mm、由乙烯基酯树脂生产的玻璃纤维筋进行测试，试验条件如下。

（1）NaCl溶液的配制

①由130kg水、7.8kg NaCl配制得到浓度为6%的NaCl溶液。

②由110kg水、40kg NaCl配制得到饱和NaCl溶液。

（2）GFRP螺纹筋的浸泡　将GFRP螺纹筋分别放入两种NaCl溶液中常温浸泡，浸泡时间为30天、90天。

（3）浸泡后的GFRP螺纹筋再进行拉伸试验　将浸泡后的GFRP螺纹筋取出后，用清水将表面洗净。测试结果如下。

①GFRP螺纹筋经过6%的NaCl溶液浸泡30天后，拉伸强度由604.75MPa下降到583.28MPa，拉伸强度保持率达96.45%，下降幅度仅为3.55%。

②弹性模量由43.21GPa下降到43.19GPa，基本保持不变。

③GFRP螺纹筋经过6%的NaCl溶液中浸泡90天后，拉伸强度由604.75MPa下降到598.10MPa，下降幅度仅1.1%。

④弹性模量由43.21GPa下降到41.44GPa，下降幅度为4.1%。

⑤GFRP螺纹筋在饱和NaCl溶液中浸泡30天后，拉伸强度由604.75MPa下降到575.72MPa，性能保持率达95.20%，下降幅度仅为4.80%。

⑥弹性模量由43.21GPa下降到40.08GPa，性能保持率达92.76%，下降了7.24%。

⑦GFRP螺纹筋在饱和NaCl溶液中浸泡90天后，拉伸强度由604.75MPa下降到566.83MPa，性能保持率达93.73%，下降幅度约为6.27%。

⑧弹性模量由43.21GPa下降到41.78GPa，下降幅度约为3.3%。

乙烯基酯树脂制得的GFRP螺纹筋在NaCl溶液中浸泡30天和90天后，拉伸性能方面的下降并不是十分明显，说明乙烯基树脂的耐氯离子的能力较强（图3-45和图3-46）。