Page 17 - 2024年第55卷第8期

图 １９ 考虑不同缺陷位置计算结果

呈现出较高的强度和破坏伸长率，此时加入网格布，不但难以起到补强效果，反而大幅降低了基体材
料的伸长率，且相较于涂层基体材料，网格布的体积不可忽略，网格布的使用挤占了基体材料空间，
减少了基体材料用量，使工程质量无法保证。（ ２）网格布的伸长率及强度决定了复合涂层的伸长率及
强度，因此在实际工程应用中出现以下条件之一时，不应在基体材料中设置网格布：（ ａ）当对止水防
渗涂层伸长率要求高于网格布破坏伸长率时，（ ｂ）当基体材料强度大于网格布强度时，（ｃ）当基体材料
强度大于涂层－ 基面切向粘接强度时。（３）目前聚脲标准及规范中的物理力学性能均未使用网格布进行
加强，且具有科学定义的聚脲的相应标准及规范中所提的材料指标也均能符合本研究所建议的不应加
网格布的相应条件。因此，凡是考虑应用网格布的应用要求的材料，本研究均认为其属于劣质的聚氨
酯材料，不是科学定义的聚脲材料。

６ 结论

本研究基于试验和数值模拟，考察了 ＦＢＣ － ＰＵＡ涂层结构的受力变形行为和破坏模式，分析不同
纤维－ 基体材料组合形式下的变形性能和承载性能差异，研究了网格布对不同聚合物基体材料的适用
性；并基于工程应用数值模型，分析了网格布与不同基体材料的组合应用效果。主要结论如下：
（ １）建立了精细化数值模型进行分析，计算结果同试验结果对比分析表明，本研究采用的精细化
建模方法能够较好的模拟聚脲材料同网格布纤维之间的耦合作用。
（ ２）ＦＢＣ － ＰＵＡ的破坏模式为网格布纤维率先发生断裂破坏，纤维断裂释放的应变能导致聚脲材料
出现瞬间应力突变，进而在聚脲材料局部引发微裂纹，网格布纤维断裂及微裂纹降低聚脲材料截面的
有效承载面积，导致整体截面拉断。
（ ３）聚脲材料强度较高，设置网格布后导致涂层产生损伤缺陷，使得强度及伸长率大幅下降，强
度降幅约为 ４．７％，伸长率降幅达 ７５％以上，因此网格布对聚脲材料性能起到负面效应。
（ ４）聚氨酯材料强度相对较低，以本文结果为例，设置网格布后聚氨酯强度从 ３．０２ＭＰａ增大至
３．４３ＭＰａ，增幅约为 １４％，网格布对聚氨酯材料起到一定加强效果，但同样会导致伸长率大幅降低。
（ ５）工程应用模型中，涂层在基面开裂及裂缝扩展作用下，涂层是否存在缺陷、缺陷位置均影响
涂层的破坏模式；当不存在缺陷时，其破坏模式为持续剥离破坏；考虑缺陷后，则涂层破坏模式转变
为界面剥离＋ 涂层撕裂；当缺陷位于涂层底面时，剥离、撕裂破坏同时发生，当缺陷位于涂层中部或
顶面时，破坏顺序为先剥离、后撕裂。
（ ６）在实际工程应用中，（ａ）当对止水防渗涂层伸长率要求高于网格布破坏伸长率时，（ｂ）当基体
材料强度大于网格布强度时，（ｃ）当基体材料强度大于涂层－ 基面切向粘接强度（如：混凝土基面通常
可取 ３．２ＭＰａ）时，不应在基体材料中设置网格布。

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