Исследование сульфатной эрозии стеклопластика

Том 12 научных отчетов, номер статьи: 10839 (2022) Цитировать эту статью

823 Доступа

1 Цитаты

2 Альтметрика

Подробности о метриках

Бетон, армированный волокнистым полимером (FRP), считается инновационным и экономичным подходом к ремонту конструкций. Два типичных материала [полимер, армированный углеродным волокном (CFRP) и полимер, армированный стекловолокном (GFRP)] выбраны в этом исследовании для изучения эффекта упрочнения бетона в суровых условиях. Сопротивляемость бетона, содержащего стеклопластик, обсуждается при воздействии связанной эрозии между сульфатной эрозией и циклами замораживания-оттаивания. Электронная микроскопия исследует поверхность и внутреннюю деградацию бетона во время совместной эрозии. Степень коррозии и состав сульфата натрия анализируются с помощью pH, электронного микроскопа SEM и энергетического спектра EDS. Испытание на прочность на осевое сжатие используется для оценки армирования бетонной колонны, заключенной в стеклопластик, и получено соотношение напряжения и деформации для различных методов, ограниченных стеклопластиком, в условиях сопряженной эрозии. Анализ ошибок проводится для калибровки результатов экспериментальных испытаний с использованием четырех существующих моделей прогнозирования. Все наблюдения показывают, что процесс разрушения бетона, содержащего FRP, является сложным и динамичным под воздействием комбинированного воздействия. Сульфат натрия изначально повышает начальную прочность бетона. Однако последующие циклы замораживания-оттаивания могут усугубить трещины бетона, а сульфат натрия еще больше снижает прочность бетона за счет развития трещин. Представлена ​​точная численная модель для моделирования взаимосвязи напряжения и деформации, которая имеет решающее значение для проектирования и оценки жизненного цикла бетона, заключенного в стеклопластик.

Как инновационный метод укрепления бетона, изучаемый с 1970-х годов, FRP обладает преимуществами малого веса, высокой прочности, коррозионной стойкости, усталостной прочности и простоты строительства1,2,3. Он становится все более распространенным в инженерных приложениях по мере снижения затрат, например, стекловолокно (GFRP), углеродное волокно (CFRP), базальтовое волокно (BFRP) и арамидное волокно (AFRP), которые чаще всего используются для усиления конструкций4. 5. Предлагаемая технология с использованием стеклопластика может повысить производительность бетона и избежать преждевременного разрушения. Однако различные внешние среды в технике часто влияют на долговечность бетона, заключенного в стеклопластик, что приводит к снижению его прочности.

Некоторые исследователи исследовали законы изменения напряжения и деформации бетонов с различными формами и размерами поперечного сечения. Ян и др.6 обнаружили, что предельное напряжение и деформация положительно связаны с толщиной волокнистой ткани. Ву и др.7 получили кривые напряжения-деформации для бетона, содержащего стеклопластик, с использованием различных типов волокон для прогнозирования предельной деформации и нагрузки. Лин и др.8 обнаружили, что модели напряжения-деформации FRP для круглых, квадратных, прямоугольных и эллиптических стержней также сильно различаются, и разработали новую, ориентированную на дизайн модель напряжения-деформации, используя соотношение ширины и угловой радиус в качестве параметров. Лам и др.9обнаружили, что неравномерное соединение внахлест FRP и кривизна способствуют тому, что деформация и напряжение разрушения FRP меньше, чем при испытании на растяжение пластины. Кроме того, ученые изучили частичное удержание и новые ограниченные методы, основанные на различных требованиях практических проектов. Ван и др.10проводили испытания на осевое сжатие в трех ограниченных режимах, включая полный, частичный и неограниченный бетон. Разработана модель напряжения-деформации, которая обеспечивает коэффициенты эффекта удержания для частично замкнутого бетона. Ву и др.11 разработали метод прогнозирования зависимости напряжения от деформации бетона, содержащего стеклопластик, который учитывает влияние размера. Моран и др.12 оценили характеристики осевого монотонного сжатия бетона со спиральной лентой из стеклопластика и получили кривую растяжения-деформации. Однако вышеупомянутые исследования в основном изучают разницу между частичным и полностью замкнутым бетоном. Действие различных частей частично замкнутого бетона FRP подробно не изучалось.