hírek

Köszönjük, hogy meglátogatta scatter üvegszálas cabron rost tartalmát.Olyan böngészőverziót használ, amely korlátozott CSS-támogatással rendelkezik.A legjobb élmény érdekében javasoljuk, hogy használjon frissített böngészőt (vagy tiltsa le a kompatibilitási módot az Internet Explorerben).Ezenkívül a folyamatos támogatás érdekében stílusok és JavaScript nélkül jelenítjük meg az oldalt.
A polimerrel megerősített beton (FRP) a szerkezeti javítás innovatív és gazdaságos módszere.Ebben a tanulmányban két tipikus anyagot [szénszál-erősítésű polimer (CFRP) és üvegszál-erősítésű polimer (GFRP)] választottak ki a beton erősítő hatásának vizsgálatára zord környezetben.Szóba került az FRP-t tartalmazó beton szulfáttal szembeni ellenállása és a kapcsolódó fagyási-olvadási ciklusok.Elektronmikroszkóppal a beton felületének és belső degradációjának tanulmányozására a konjugált erózió során.A nátrium-szulfát korrózió mértékét és mechanizmusát pH értékkel, SEM elektronmikroszkóppal és EMF energiaspektrummal elemeztük.Axiális nyomószilárdsági vizsgálatokat alkalmaztak az FRP-vel kötött betonoszlopok megerősítésének értékelésére, és feszültség-nyúlás összefüggéseket vezettek le az FRP eróziós kapcsolt környezetben történő megtartásának különböző módszereihez.Hibaelemzést végeztünk a kísérleti tesztek eredményeinek kalibrálására négy létező prediktív modell segítségével.Minden megfigyelés azt mutatja, hogy az FRP-korlátozott beton lebomlási folyamata összetett és dinamikus konjugált feszültségek hatására.A nátrium-szulfát kezdetben növeli a beton szilárdságát nyers formájában.Az ezt követő fagyasztási-olvadási ciklusok azonban súlyosbíthatják a beton repedését, és a nátrium-szulfát tovább csökkenti a beton szilárdságát a repedés elősegítésével.Pontos numerikus modellt javasolnak a feszültség-nyúlás kapcsolat szimulálására, ami kritikus fontosságú az FRP-vel kötött beton életciklusának tervezésében és értékelésében.
Az 1970-es évek óta kutatott innovatív betonerősítési módszerként az FRP előnyei a könnyű súly, a nagy szilárdság, a korrózióállóság, a fáradtságállóság és a kényelmes konstrukció1,2,3.A költségek csökkenésével egyre elterjedtebb a mérnöki alkalmazásokban, mint például az üvegszál (GFRP), a szénszál (CFRP), a bazaltszál (BFRP) és az aramidszál (AFRP), amelyek a leggyakrabban használt FRP szerkezeti megerősítéshez4, 5 A javasolt FRP visszatartási módszer javíthatja a beton teljesítményét és elkerülheti az idő előtti összeomlást.A gépgyártásban azonban a különféle külső környezetek gyakran befolyásolják az FRP-korlátos beton tartósságát, ami veszélyezteti annak szilárdságát.
Számos kutató vizsgálta a különböző keresztmetszeti formájú és méretű betonok feszültség- és alakváltozásait.Yang et al.6 azt találta, hogy a végső feszültség és a deformáció pozitívan korrelált a rostos szövet vastagságának növekedésével.Wu és munkatársai 7 feszültség-nyúlás görbéket készítettek FRP-vel kötött betonhoz, különböző száltípusok felhasználásával a végső alakváltozások és terhelések előrejelzésére.Lin és munkatársai 8 megállapították, hogy a kerek, négyzet alakú, téglalap alakú és ellipszis alakú rudak FRP feszültség-nyúlási modelljei is nagymértékben különböznek egymástól, és új tervezés-orientált feszültség-nyúlás-modellt fejlesztettek ki, a szélesség és a saroksugár arányát paraméterként használva.Lam és munkatársai 9 megfigyelték, hogy az FRP nem egyenletes átfedése és görbülete kisebb törési feszültséget és feszültséget eredményezett az FRP-ben, mint a födém szakítószilárdsági tesztjei során.Emellett a tudósok részleges megszorításokat és új korlátozási módszereket tanulmányoztak a különböző valós tervezési igényeknek megfelelően.Wang és mtsai.[10] axiális kompressziós vizsgálatokat végzett teljesen, részben és korlátlan betonon három korlátozott módban.Kidolgoztunk egy „feszültség-nyúlás” modellt, és megadtuk a korlátozó hatás együtthatóit részben zárt betonra.Wu és mtsai.11 módszert dolgoztak ki az FRP-kötött beton feszültség-nyúlás-függésének előrejelzésére, amely figyelembe veszi a mérethatásokat.Moran és mtsai.12 FRP spirális szalagokkal kötött beton axiális monoton összenyomási tulajdonságait értékelték, és levezették a feszültség-nyúlás görbéit.A fenti tanulmány azonban elsősorban a részben zárt beton és a teljesen zárt beton közötti különbséget vizsgálja.A betonszakaszokat részben korlátozó FRP-k szerepét nem vizsgálták részletesen.
Ezenkívül a tanulmány értékelte az FRP-korlátozott beton teljesítményét a nyomószilárdság, a nyúlásváltozás, a kezdeti rugalmassági modulus és a nyúlási keményedési modulus tekintetében különböző körülmények között.Tijani et al.13,14 azt találta, hogy a kezdetben sérült betonon végzett FRP javítási kísérletekben az FRP-korlátozott beton javíthatósága csökken a károsodás növekedésével.Ma et al.[15] tanulmányozta a kezdeti sérülés hatását FRP-vel kötött betonoszlopokon, és úgy ítélte meg, hogy a sérülés mértékének hatása a szakítószilárdságra elhanyagolható, de jelentős hatással volt az oldalirányú és hosszanti deformációkra.Azonban Cao et al.16 megfigyelt feszültség-nyúlás görbéket és feszültség-nyúlás burkológörbéket a kezdeti sérülés által érintett FRP-korlátozott betonon.A kezdeti beton tönkremenetelére vonatkozó vizsgálatokon kívül néhány tanulmányt is végeztek az FRP-korlátozott beton tartósságáról zord környezeti feltételek mellett.Ezek a tudósok az FRP-korlátozott beton lebomlását vizsgálták zord körülmények között, és kárfelmérési technikákat alkalmaztak a lebomlási modellek létrehozására az élettartam előrejelzésére.Xie et al.17 FRP-vel kötött betont hidrotermális környezetbe helyeztek, és megállapították, hogy a hidrotermikus körülmények jelentősen befolyásolták az FRP mechanikai tulajdonságait, aminek következtében a nyomószilárdsága fokozatosan csökken.Sav-bázis környezetben a CFRP és a beton közötti határfelület megromlik.A merítési idő növekedésével a CFRP réteg roncsolási energiájának felszabadulásának sebessége jelentősen csökken, ami végső soron a határfelületi minták pusztulásához vezet18,19,20.Emellett egyes tudósok a fagyás és felolvasztás hatásait is tanulmányozták az FRP-korlátozott betonra.Liu és munkatársai21 megjegyezték, hogy a CFRP betonacél jó tartóssággal rendelkezik fagyasztás-olvadás ciklusokban a relatív dinamikus modulus, a nyomószilárdság és a feszültség-nyúlás arány alapján.Ezenkívül egy olyan modellt javasolnak, amely a beton mechanikai tulajdonságainak romlásával jár.Peng et al.22 azonban kiszámította a CFRP és a betonragasztók élettartamát a hőmérséklet és a fagyás-olvadás ciklus adatai alapján.Guang et al.23 gyors fagyás-olvadás vizsgálatokat végzett a betonon, és javasolt egy módszert a fagyállóság felmérésére a fagyás-olvadás hatására a sérült réteg vastagsága alapján.Yazdani et al.24 az FRP rétegek hatását tanulmányozta a kloridionok betonba való behatolására.Az eredmények azt mutatják, hogy az FRP réteg kémiailag ellenálló és elszigeteli a belső betont a külső kloridionoktól.Liu és munkatársai 25 szimulálták a szulfát-korrodált FRP-beton leválasztási vizsgálati körülményeit, létrehoztak egy csúszási modellt, és előre jelezték az FRP-beton határfelület leromlását.Wang és mtsai.26 feszültség-nyúlás modellt állított fel FRP-vel kötött szulfát-erodált betonhoz egytengelyű kompressziós tesztekkel.Zhou et al.[27] tanulmányozta a szabad beton károsodását, amelyet a só kombinált fagyás-olvadási ciklusai okoztak, és először használt logisztikai függvényt a meghibásodási mechanizmus leírására.Ezek a vizsgálatok jelentős előrehaladást értek el az FRP-korlátozott beton tartósságának értékelésében.A legtöbb kutató azonban az eróziós közeg egy kedvezőtlen körülmény melletti modellezésére összpontosított.A beton gyakran megsérül a különféle környezeti feltételek által okozott kapcsolódó erózió miatt.Ezek a kombinált környezeti feltételek súlyosan rontják az FRP-korlátozott beton teljesítményét.
A szulfatálás és a fagyás-olvadás két tipikus fontos paraméter, amelyek befolyásolják a beton tartósságát.Az FRP lokalizációs technológia javíthatja a beton tulajdonságait.Széles körben használják a mérnöki és kutatási területeken, de jelenleg megvannak a korlátai.Számos tanulmány foglalkozott az FRP-korlátozott beton szulfátkorrózióval szembeni ellenálló képességével hideg területeken.A teljesen zárt, félig zárt és nyitott betonok nátrium-szulfát és fagyás-olvadás általi eróziójának folyamata részletesebb tanulmányozást érdemel, különösen a jelen cikkben ismertetett új félig zárt módszer.A betonoszlopokra gyakorolt ​​erősítő hatást az FRP visszatartás és az erózió sorrendjének felcserélésével is tanulmányozták.A mintában a kötéserózió okozta mikrokozmikus és makroszkopikus változásokat elektronmikroszkóppal, pH teszttel, SEM elektronmikroszkóppal, EMF energiaspektrum analízissel és egytengelyű mechanikai teszttel jellemeztük.Ezenkívül ez a tanulmány tárgyalja az egytengelyű mechanikai tesztelés során előforduló feszültség-nyúlás összefüggést szabályozó törvényeket.A kísérletileg igazolt határfeszültség- és alakváltozási értékeket hibaanalízissel validáltuk négy létező határfeszültség-alakulás modell segítségével.A javasolt modell teljes mértékben megjósolja az anyag végső nyúlását és szilárdságát, ami hasznos a jövőbeni FRP megerősítési gyakorlatban.Végül ez szolgál az FRP beton só fagyállósági koncepció elvi alapjául.
Ez a tanulmány az FRP-korlátozott beton állapotromlását értékeli szulfátoldat-korrózióval kombinálva fagyasztás-olvadás ciklusokkal.A betonerózió okozta mikroszkopikus és makroszkopikus változásokat pásztázó elektronmikroszkóppal, pH-vizsgálattal, EDS energiaspektroszkópiával és egytengelyű mechanikai vizsgálattal mutatták ki.Ezen túlmenően a kötött eróziónak kitett FRP-vel kötött beton mechanikai tulajdonságait és feszültség-nyúlás változásait axiális kompressziós kísérletekkel vizsgáltuk.
Az FRP Confined Concrete nyersbetonból, FRP külső burkolóanyagból és epoxi ragasztóból áll.Két külső szigetelőanyagot választottunk ki: a CFRP-t és a GRP-t, az anyagok tulajdonságait az 1. táblázat mutatja be. Ragasztóként A és B epoxigyantát használtunk (2:1 térfogatarányú keverési arány).Rizs.Az 1. ábra a betonkeverék-anyagok felépítésének részleteit mutatja be.Az 1a. ábrán Swan PO 42.5 portlandcementet használtunk.A durva aggregátumok 5-10, illetve 10-19 mm átmérőjű zúzott bazaltkő, amint az az ábrán látható.1b és c.Az 1g. ábrán finom töltőanyagként 2,3 finomsági modulusú természetes folyami homokot használtunk.Készítsen nátrium-szulfát oldatot a vízmentes nátrium-szulfát szemcséiből és bizonyos mennyiségű vízből.
A betonkeverék összetétele: a – cement, b – adalékanyag 5–10 mm, c – adalékanyag 10–19 mm, d – folyami homok.
A beton tervezési szilárdsága 30 MPa, ami 40-100 mm friss cementbeton ülepedést eredményez.A betonkeverék arányát a 2. táblázat mutatja, az 5-10 mm-es és a 10-20 mm-es durva adalékanyag aránya 3:7.A környezettel való kölcsönhatás hatását úgy modellezték, hogy először 10%-os NaSO4-oldatot készítettek, majd az oldatot egy fagyasztás-olvadás cikluskamrába öntötték.
A betonkeverékeket 0,5 m3-es kényszerkeverőben készítettük el, és a teljes betonadagot felhasználtuk a szükséges minták lerakására.Mindenekelőtt a beton összetevőit a 2. táblázat szerint készítjük el, majd a cementet, homokot és a durva adalékanyagot három percig előkeverjük.Ezután egyenletesen oszlassuk el a vizet, és keverjük 5 percig.Ezután a betonmintákat hengeres formákba öntöttük, és egy vibrációs asztalon tömörítettük (a forma átmérője 10 cm, magassága 20 cm).
28 napos kikeményedés után a mintákat FRP anyaggal becsomagoltuk.Ez a tanulmány a vasbeton oszlopok három módszerét tárgyalja, beleértve a teljesen zárt, félig kötött és korlátlan oszlopokat.Két típust, a CFRP-t és a GFRP-t használnak korlátozott anyagokhoz.FRP Teljesen zárt FRP betonhéj, 20 cm magas és 39 cm hosszú.Az FRP-kötésű beton tetejét és alját nem tömítették epoxival.A félig hermetikus vizsgálati eljárást, mint a közelmúltban javasolt légmentes technológiát az alábbiakban ismertetjük.
(2) Vonalzó segítségével a beton hengeres felületére húzzon egy vonalat az FRP csíkok helyzetének meghatározásához, a csíkok közötti távolság 2,5 cm.Ezután tekerje körbe a szalagot azokon a betonterületeken, ahol nincs szükség FRP-re.
(3) A betonfelületet csiszolópapírral simára csiszolják, alkoholgyapottal letörlik és epoxival bevonják.Ezután kézzel ragasszuk fel az üvegszálas csíkokat a betonfelületre, és nyomjuk ki a réseket úgy, hogy az üvegszál teljesen hozzátapadjon a betonfelülethez, és elkerülje a légbuborékok kialakulását.Végül ragasszuk fel az FRP csíkokat a betonfelületre felülről lefelé, a vonalzóval készített jelölések szerint.
(4) Fél óra elteltével ellenőrizze, hogy a beton elvált-e az FRP-től.Ha az FRP csúszik vagy kilóg, azonnal meg kell javítani.Az öntött mintákat 7 napig keményíteni kell a kikeményedett szilárdság biztosítása érdekében.
(5) Kikeményedés után egy késsel távolítsa el a szalagot a betonfelületről, és végül kapjon egy félig hermetikus FRP betonoszlopot.
A különféle megszorítások mellett elért eredményeket a ábra mutatja.2. A 2a. ábra egy teljesen zárt CFRP-betont, a 2b. ábra egy félig általánosított CFRP-betont, a 2c. ábra egy teljesen zárt GFRP-betont, a 2d. ábra pedig egy félig kötött CFRP-betont ábrázol.
Zárt stílusok: (a) teljesen zárt CFRP;b) félig zárt szénszál;c) teljesen üvegszálba zárva;d) félig zárt üvegszál.
Négy fő paraméter van, amelyek az FRP-korlátozások és az eróziós szekvenciák hatásának vizsgálatára szolgálnak a hengerek eróziógátló teljesítményére.A 3. táblázat mutatja a betonoszlopminták számát.Az egyes kategóriákhoz tartozó minták három azonos állapotmintából álltak, hogy az adatok konzisztensek legyenek.Ebben a cikkben három minta átlagát elemeztük az összes kísérleti eredményre.
(1) A légmentesen záródó anyagok szénszálas vagy üvegszálas besorolásúak.Összehasonlítást végeztünk kétféle szál beton megerősítésére gyakorolt ​​hatásáról.
(2) A betonoszlopos visszatartási módszerek három típusra oszthatók: teljesen korlátozott, félig korlátozott és korlátlan.A félig zárt betonoszlopok erózióállóságát két másik változattal hasonlították össze.
(3) Az erózió körülményei fagyasztási-olvadási ciklusok plusz szulfátoldat, és a fagyasztási-olvadási ciklusok száma 0, 50 és 100-szor.Vizsgálták a csatolt erózió hatását az FRP-vel kötött betonoszlopokra.
(4) A próbadarabokat három csoportra osztják.Az első csoport az FRP-csomagolás, majd a korrózió, a második csoport először a korrózió, majd a csomagolás, a harmadik csoport pedig először a korrózió, majd a tekercselés, majd a korrózió.
A kísérleti eljárás során egy univerzális vizsgálógépet, egy szakítógépet, egy fagyasztás-olvadás ciklus egységet (CDR-Z típus), egy elektronmikroszkópot, egy pH-mérőt, egy nyúlásmérőt, egy elmozduló eszközt, egy SEM elektronmikroszkópot és egy EDS energiaspektrum analizátor ebben a tanulmányban.A minta egy 10 cm magas és 20 cm átmérőjű betonoszlop.A beton az öntés és tömörítés után 28 napon belül megszilárdul, amint az a 3a. ábrán látható.Az összes mintát öntés után kibontottuk a formából, és 28 napig tartottuk 18-22°C-on és 95%-os relatív páratartalom mellett, majd néhány mintát üvegszállal becsomagoltunk.
Vizsgálati módszerek: a) állandó hőmérséklet és páratartalom fenntartására szolgáló berendezés;b) fagyasztás-olvadás ciklusú gép;c) univerzális vizsgálógép;d) pH-mérő;e) mikroszkópos megfigyelés.
A fagyasztás-olvasztás kísérlet a 3b. ábrán látható gyorsfagyasztási módszert alkalmazza.A GB/T 50082-2009 „Hagyományos beton tartóssági szabványai” szerint a betonmintákat teljesen bemerítették 10%-os nátrium-szulfát-oldatba 15-20°C-on 4 napig, mielőtt lefagyasztották és felolvasztották.Ezt követően a szulfáttámadás kezdődik és a fagyasztási-olvadási ciklussal egyidejűleg ér véget.A fagyasztás-olvadás ciklusideje 2-4 óra, és a leolvasztási idő nem lehet kevesebb, mint a ciklusidő 1/4-e.A minta maghőmérsékletét (-18±2) és (5±2) °С közötti tartományban kell tartani.A fagyasztásról a leolvasztásra való áttérés nem tarthat tovább tíz percnél.Minden kategóriából három, egyforma hengeres mintát használtunk az oldat tömegveszteségének és pH-változásának vizsgálatára 25 fagyasztás-olvadás cikluson keresztül, amint az a 3d. ábrán látható.Minden 25 fagyasztási-olvadási ciklus után a mintákat eltávolítottuk, és a felületeket megtisztítottuk, mielőtt meghatároztuk volna friss tömegüket (Wd).Minden kísérletet a minták három példányában végeztünk, és az átlagértékeket használtuk a vizsgálati eredmények megvitatására.A minta tömeg- és szilárdsági veszteségére vonatkozó képletek a következők:
A képletben ΔWd a minta tömegvesztesége (%) minden 25 fagyasztási-olvadási ciklus után, W0 a betonminta átlagos tömege a fagyasztási-olvadási ciklus előtt (kg), Wd az átlagos betontömeg.a minta tömege 25 fagyasztási-olvadási ciklus után (kg).
A minta szilárdsági romlási együtthatóját Kd-vel jellemezzük, és a számítási képlet a következő:
A képletben ΔKd a minta szilárdsági vesztesége (%) minden 50 fagyasztási-olvadási ciklus után, f0 a betonminta átlagos szilárdsága a fagyasztás-olvadás ciklus előtt (MPa), fd a minta átlagos szilárdsága a betonminta 50 fagyasztási-olvadási ciklushoz (MPa).
ábrán.A 3c. ábra egy nyomógépet mutat beton mintákhoz.A „Beton fizikai és mechanikai tulajdonságaira vonatkozó vizsgálati módszerek szabványa” (GBT50081-2019) szerint a betonoszlopok nyomószilárdságának vizsgálatára szolgáló módszer meghatározásra került.A terhelési sebesség a kompressziós tesztben 0,5 MPa/s, és a vizsgálat során folyamatos és szekvenciális terhelést alkalmaznak.A terhelés-elmozdulás összefüggést minden próbatestnél rögzítettük a mechanikai vizsgálat során.A próbatestek beton és FRP rétegeinek külső felületére nyúlásmérőket rögzítettek az axiális és vízszintes alakváltozások mérésére.A feszítőcellát a mechanikai vizsgálatok során használják a minta alakváltozásának rögzítésére a kompressziós teszt során.
Minden 25. fagyasztási-olvasztási ciklusban a fagyasztás-olvasztás oldatból mintát vettünk, és egy tartályba helyeztük.ábrán.A 3d egy edényben lévő mintaoldat pH-tesztjét mutatja.A minta felületének és keresztmetszetének mikroszkópos vizsgálatát fagyasztás-olvadás körülmények között a 3d. ábra mutatja.Különböző minták felületének állapotát 50 és 100 szulfátoldatban végzett fagyasztási-olvadási ciklus után mikroszkóppal figyeltük meg.A mikroszkóp 400-szoros nagyítást használ.A minta felületének megfigyelésekor elsősorban az FRP réteg és a beton külső rétegének eróziója figyelhető meg.A minta keresztmetszetének megfigyelése alapvetően a külső rétegtől 5, 10 és 15 mm távolságra választja ki az eróziós viszonyokat.A szulfáttermékek képződése és a fagyasztási-olvadási ciklusok további vizsgálatokat igényelnek.Ezért a kiválasztott minták módosított felületét energiadiszperzív spektrométerrel (EDS) felszerelt pásztázó elektronmikroszkóppal (SEM) vizsgáltuk.
Vizuálisan ellenőrizze a minta felületét elektronmikroszkóppal, és válassza ki a 400-szoros nagyítást.A felületi károsodás mértéke félig zárt és hézagmentes GRP-betonban fagyás-olvadás ciklusok és szulfátok hatására meglehetősen magas, míg a teljesen zárt betonban elhanyagolható.Az első kategória a szabadon folyó beton nátrium-szulfát és 0-100 fagyasztási-olvadási ciklus általi eróziójának előfordulására vonatkozik, amint az a 4a. ábrán látható.A fagymentes betonminták felülete sima, látható vonások nélkül.50 erózió után a felületen lévő pépblokk részben lehámlott, szabaddá téve a pép fehér héját.100 erózió után a betonfelület szemrevételezése során az oldatok héja teljesen leesett.A mikroszkópos megfigyelés azt mutatta, hogy a 0 fagyás-olvadás erodált beton felülete sima volt, a felületi adalékanyag és a habarcs egy síkban volt.Egyenetlen, érdes felületet figyeltek meg az 50 fagyasztási-olvadási ciklus által erodált betonfelületen.Ez azzal magyarázható, hogy a habarcs egy része megsemmisül, és kis mennyiségben fehér szemcsés kristályok tapadnak a felületre, amely főleg adalékanyagból, habarcsból és fehér kristályokból áll.100 fagyasztási-olvadási ciklus után a beton felületén nagy felületű fehér kristályok jelentek meg, míg a sötét durva adalékanyag ki volt téve a külső környezetnek.Jelenleg a betonfelület többnyire kitett adalékanyag és fehér kristályok.
Eróziós fagyás-olvadású betonoszlop morfológiája: (a) korlátlan betonoszlop;b) félig zárt szénszálas vasbeton;(c) GRP félig zárt beton;d) teljesen zárt CFRP beton;e) GRP beton félig zárt beton.
A második kategória a félhermetikus CFRP és GRP betonoszlopok korróziója fagyás-olvadás ciklusok során és szulfátoknak való kitettség, amint az a 4b, c ábrán látható.Szemrevételezéssel (1-szeres nagyítás) kimutatták, hogy a rostos réteg felületén fokozatosan fehér por képződik, amely a fagyasztási-olvadási ciklusok számának növekedésével gyorsan leesett.A félhermetikus FRP beton korlátlan felületi eróziója a fagyás-olvadás ciklusok számának növekedésével egyre hangsúlyosabbá vált.A „puffadás” látható jelensége (a betonoszlop oldatának nyitott felülete az összeomlás szélén áll).A hámlási jelenséget azonban részben gátolja a szomszédos szénszálas bevonat).A mikroszkóp alatt a szintetikus szénszálak fehér szálakként jelennek meg fekete alapon 400-szoros nagyítással.A szálak kerek alakja és az egyenetlen fény hatására fehérnek tűnnek, de maguk a szénszálkötegek feketék.Az üvegszál kezdetben fehér szálszerű, de a ragasztóval érintkezve átlátszóvá válik, és jól látható az üvegszálon belüli beton állapota.Az üvegszál élénk fehér, a kötőanyag sárgás színű.Mindkettő nagyon világos színű, így a ragasztó színe elrejti az üvegszálas szálakat, így az összkép sárgás árnyalatot kap.A szén- és üvegszálakat külső epoxigyanta védi a sérülésektől.A fagyás-olvadás támadások számának növekedésével több üreg és néhány fehér kristály vált láthatóvá a felszínen.A szulfát fagyasztási ciklus növekedésével a kötőanyag fokozatosan elvékonyodik, a sárgás szín eltűnik és a szálak láthatóvá válnak.
A harmadik kategória a teljesen zárt CFRP és GRP beton korróziója fagyás-olvadás ciklusok során és szulfátoknak való kitettség, amint az a 4d. ábrán látható, pl.A megfigyelt eredmények ismét hasonlóak a betonoszlop második típusú kötött szakaszának eredményeihez.
Hasonlítsa össze a fent leírt három elszigetelési módszer alkalmazása után megfigyelt jelenségeket.A teljesen szigetelt FRP beton rostos szövetei stabilak maradnak, ahogy a fagyasztási-olvadási ciklusok száma növekszik.Másrészt a tapadógyűrűs réteg vékonyabb a felületen.Az epoxigyanták többnyire aktív hidrogénionokkal reagálnak nyitott gyűrűs kénsavban, és alig reagálnak szulfátokkal28.Feltételezhető tehát, hogy az erózió elsősorban a fagyasztás-olvadás ciklusok hatására változtatja meg a ragasztóréteg tulajdonságait, ezáltal megváltozik az FRP erősítő hatása.Az FRP félhermetikus beton betonfelülete ugyanolyan eróziós jelenséget mutat, mint a korlátlan betonfelület.FRP rétege megfelel a teljesen zárt beton FRP rétegének, és a sérülés nem szembetűnő.A félig lezárt GRP betonban azonban kiterjedt eróziós repedések keletkeznek ott, ahol a szálcsíkok metszik a szabaddá tett betont.A kitett betonfelületek eróziója a fagyás-olvadás ciklusok számának növekedésével súlyosabbá válik.
A teljesen zárt, félig zárt és korlátlan FRP beton belseje szignifikáns különbségeket mutatott, amikor fagyasztás-olvadás ciklusoknak és szulfátoldatoknak volt kitéve.A mintát keresztirányban vágtuk, és a keresztmetszetet elektronmikroszkóppal 400-szoros nagyítással figyeltük meg.ábrán.Az 5. ábra mikroszkópos képeket mutat 5 mm, 10 mm és 15 mm távolságra a beton és habarcs határvonalától.Megfigyelték, hogy amikor a nátrium-szulfát oldatot fagyasztással-olvasztással kombinálják, a beton károsodása fokozatosan lebomlik a felületről a belsejébe.Mivel a CFRP és a GFRP-korlátozott beton belső eróziós körülményei megegyeznek, ez a szakasz nem hasonlítja össze a két szigetelőanyagot.
Az oszlop betonszakaszának belsejének mikroszkópos megfigyelése: (a) teljesen üvegszálas határral;b) félig üvegszállal zárva;c) korlátlan.
Az FRP teljesen zárt beton belső eróziója az ábrán látható.5a.5 mm-nél repedések láthatók, a felület viszonylag sima, nincs kristályosodás.Felülete sima, kristályok nélkül, 10-15 mm vastag.Az FRP félig hermetikus beton belső eróziója az ábrán látható.5 B. 5 mm-nél és 10 mm-nél repedések és fehér kristályok láthatók, a felület 15 mm-nél sima.Az 5c. ábra beton FRP oszlopok metszeteit mutatja, ahol 5, 10 és 15 mm-es repedéseket találtak.Néhány fehér kristály a repedésekben fokozatosan ritkább lett, ahogy a repedések a beton kívülről befelé haladtak.A végtelenített betonoszlopok mutatták a legnagyobb eróziót, ezt követték a félig kötött FRP betonoszlopok.A nátrium-szulfát csekély hatással volt a teljesen zárt FRP betonminták belsejére 100 fagyasztási-olvadási ciklus alatt.Ez azt jelzi, hogy a teljesen kötött FRP beton eróziójának fő oka a fagyás-olvadás eróziója egy ideig.A keresztmetszet megfigyelése azt mutatta, hogy a közvetlenül a fagyasztás és felengedés előtti szakasz sima és aggregátumoktól mentes.Ahogy a beton megfagy és felolvad, repedések láthatók, ugyanez igaz a sóderre is, és a fehér szemcsés kristályokat sűrűn borítják repedések.Tanulmányok27 kimutatták, hogy amikor a betont nátrium-szulfát oldatba helyezik, a nátrium-szulfát behatol a betonba, amelynek egy része nátrium-szulfát kristályok formájában kicsapódik, más része pedig reagál a cementtel.A nátrium-szulfát kristályok és reakciótermékek fehér granulátumnak tűnnek.
Az FRP teljesen korlátozza a betonrepedések kialakulását a konjugált erózióban, de a metszet sima, kristályosodás nélkül.Másrészt az FRP félig zárt és korlátlan betonszakaszokon belső repedések és konjugált erózió hatására kristályosodtak ki.A kép leírása és a korábbi vizsgálatok29 szerint a korlátlan és félig kötött FRP beton fuga eróziós folyamata két szakaszra oszlik.A betonrepedés első szakasza a fagyás-olvadás közbeni tágulással és összehúzódással jár.Amikor a szulfát behatol a betonba és láthatóvá válik, a megfelelő szulfát kitölti a fagyás-olvadás és hidratációs reakciókból eredő zsugorodásból eredő repedéseket.Ezért a szulfát speciális védőhatást fejt ki a betonon már korai szakaszban, és bizonyos mértékig javíthatja a beton mechanikai tulajdonságait.A szulfáttámadás második szakasza folytatódik, behatol a repedésekbe vagy üregekbe, és a cementtel reagálva timsót képez.Ennek eredményeként a repedés mérete megnő, és károkat okoz.Ez idő alatt a fagyással és felolvadással kapcsolatos tágulási és összehúzódási reakciók súlyosbítják a beton belső károsodását, ami a teherbírás csökkenését eredményezi.
ábrán.A 6. ábra a betonimpregnáló oldatok pH-változásait mutatja három korlátozott módszernél, 0, 25, 50, 75 és 100 fagyasztási-olvadási ciklus után.A korlátlan és félig zárt FRP betonhabarcsok mutatták a leggyorsabb pH-emelkedést 0-ról 25 fagyasztási-olvadási ciklusra.A pH-értékük 7,5-ről 11,5-re, illetve 11,4-re emelkedett.A fagyasztási-olvadási ciklusok számának növekedésével a pH-emelkedés fokozatosan lelassult 25-100 fagyasztási-olvadási ciklus után.A pH-értékük 11,5-ről 11,4-ről 12,4-re, illetve 11,84-re emelkedett.Mivel a teljesen megkötött FRP beton fedi az FRP réteget, a nátrium-szulfát oldat nehezen hatol be.Ugyanakkor a cementkompozíció nehezen hatol be a külső oldatokba.Így a pH fokozatosan 7,5-ről 8,0-ra emelkedett 0 és 100 fagyasztási-olvadási ciklus között.A pH változás okát az alábbiak szerint elemezzük.A betonban lévő szilikát a vízben lévő hidrogénionokkal egyesülve kovasavat képez, a maradék OH- pedig megemeli a telített oldat pH-ját.A pH változása kifejezettebb volt 0-25 fagyasztás-olvasztás ciklus között, és kevésbé kifejezett 25-100 fagyasztás-olvadás ciklus között30.Itt azonban azt találták, hogy a pH tovább nőtt 25-100 fagyasztási-olvadási ciklus után.Ez azzal magyarázható, hogy a nátrium-szulfát kémiai reakcióba lép a beton belsejével, megváltoztatva az oldat pH-ját.A kémiai összetétel elemzése azt mutatja, hogy a beton a következő módon reagál nátrium-szulfáttal.
A (3) és (4) képlet azt mutatja, hogy a cementben lévő nátrium-szulfát és kalcium-hidroxid gipszet (kalcium-szulfátot) képez, és a kalcium-szulfát tovább reagál a cementben lévő kalcium-metalumináttal, és timsókristályokat képez.A (4) reakciót bázikus OH- képződés kíséri, ami a pH növekedéséhez vezet.Ezenkívül, mivel ez a reakció reverzibilis, a pH egy bizonyos időpontban emelkedik, és lassan változik.
ábrán.A 7a. ábra a teljesen zárt, félig zárt és egymásba zárt GRP-beton tömegveszteségét mutatja szulfátoldatban végzett fagyasztás-olvadás ciklusok során.A tömegveszteség legszembetűnőbb változása a korlátlan beton.A korlátlan beton tömegének körülbelül 3,2%-át veszítette 50 fagyás-olvadás után, és körülbelül 3,85%-át 100 fagyás-olvadás után.Az eredmények azt mutatják, hogy a konjugált erózió hatása a szabadon folyó beton minőségére csökken a fagyás-olvadás ciklusok számának növekedésével.A minta felületének megfigyelésekor azonban azt találták, hogy a habarcs vesztesége 100 fagyasztás-olvadás ciklus után nagyobb volt, mint 50 fagyasztás-olvadás ciklus után.Az előző részben végzett vizsgálatokkal kombinálva feltételezhető, hogy a szulfátok betonba való behatolása a tömegveszteség lelassulásához vezet.Eközben a belsőleg előállított timsó és gipsz lassabb súlyvesztést is eredményez, amint azt a (3) és (4) kémiai egyenletek megjósolják.
Súlyváltozás: a) kapcsolat a súlyváltozás és a fagyasztási-olvadási ciklusok száma között;b) kapcsolat a tömegváltozás és a pH-érték között.
Az FRP félhermetikus beton tömegveszteségének változása először csökken, majd növekszik.50 fagyasztási-olvadási ciklus után a félhermetikus üvegszálas beton tömegvesztesége körülbelül 1,3%.A fogyás 100 ciklus után 0,8% volt.Ezért megállapítható, hogy a nátrium-szulfát behatol a szabadon folyó betonba.Ezenkívül a próbadarab felületének megfigyelése azt is kimutatta, hogy a szálcsíkok ellenállnak a habarcs leválásának nyílt területen, ezáltal csökkentve a súlycsökkenést.
A teljesen zárt FRP beton tömegveszteségének változása eltér az első kettőtől.A mise nem veszít, hanem hozzáad.50 fagy-olvadás erózió után a tömeg körülbelül 0,08%-kal nőtt.100-szoros után tömege körülbelül 0,428%-kal nőtt.Mivel a beton teljesen kiöntött, a beton felületén lévő habarcs nem válik le, és nem valószínű, hogy minőségromlást okoz.Másrészt a víz és a szulfátok behatolása a nagy tartalmú felületről az alacsony tartalmú beton belsejébe szintén javítja a beton minőségét.
Korábban számos tanulmányt végeztek a pH és a tömegveszteség kapcsolatáról FRP-korlátozott betonban eróziós körülmények között.A legtöbb kutatás elsősorban a tömegveszteség, a rugalmassági modulus és a szilárdságveszteség kapcsolatát tárgyalja.ábrán.A 7b. ábra a beton pH-értéke és a tömegveszteség közötti összefüggést mutatja három feltétel mellett.Egy prediktív modellt javasoltak a beton tömegveszteségének előrejelzésére három retenciós módszerrel különböző pH-értékeken.Amint a 7b. ábrán látható, a Pearson-féle együttható magas, ami azt jelzi, hogy valóban van összefüggés a pH és a tömegveszteség között.A korlátlan, félig korlátozott és teljesen kötött beton r-négyzet értéke 0,86, 0,75 és 0,96 volt.Ez azt jelzi, hogy a teljesen szigetelt beton pH-változása és tömegvesztesége viszonylag lineáris mind szulfátos, mind fagyasztási-olvadási körülmények között.A korlátlan betonban és a félhermetikus FRP betonban a pH fokozatosan növekszik, ahogy a cement reagál a vizes oldattal.Ennek eredményeként a betonfelület fokozatosan tönkremegy, ami súlytalansághoz vezet.Másrészt a teljesen zárt beton pH-ja keveset változik, mert az FRP réteg lelassítja a cement kémiai reakcióját a vizes oldattal.Így egy teljesen zárt betonnál nincs látható felületi erózió, de a szulfátoldatok abszorpciója miatti telítettség miatt súlygyarapodik.
ábrán.A 8. ábra nátrium-szulfátos fagyasztással-olvasztással maratott minták SEM-vizsgálatának eredményeit mutatja.Elektronmikroszkóppal a betonoszlopok külső rétegéből vett tömbökből gyűjtött mintákat vizsgálták.A 8a. ábra egy pásztázó elektronmikroszkópos képe a be nem zárt betonról az erózió előtt.Meg kell jegyezni, hogy a minta felületén sok lyuk található, amelyek befolyásolják magának a betonoszlopnak a fagyolvadás előtti szilárdságát.ábrán.A 8b. ábra egy teljesen szigetelt FRP betonminta elektronmikroszkópos képe látható 100 fagyasztási-olvadási ciklus után.A mintában fagyasztás és felengedés miatti repedések észlelhetők.A felület azonban viszonylag sima, és nincsenek rajta kristályok.Ezért a kitöltetlen repedések jobban láthatóak.ábrán.A 8c. ábra félhermetikus GRP beton mintáját mutatja 100 fagyeróziós ciklus után.Jól látható, hogy a repedések kiszélesedtek, a repedések között szemcsék alakultak ki.Ezen részecskék egy része a repedésekhez tapad.Egy korlátlan betonoszlop mintájának SEM-letapogatása látható a 8d. ábrán, amely jelenség összhangban áll a félig korlátozással.A részecskék összetételének további tisztázása érdekében a repedésekben lévő részecskéket tovább nagyítottuk, és EDS spektroszkópiával elemeztük.A részecskék alapvetően három különböző formájúak.Az energiaspektrum-analízis szerint az első típus, amint a 9a. ábrán látható, egy szabályos tömbkristály, amely főleg O, S, Ca és egyéb elemekből áll.Az előző (3) és (4) képlet kombinálásával megállapítható, hogy az anyag fő összetevője a gipsz (kalcium-szulfát).A második a 9b. ábrán látható;az energiaspektrum analízis szerint egy hegyes, nem irányított tárgy, fő összetevői az O, Al, S és Ca.A kombinált receptek azt mutatják, hogy az anyag főként timsóból áll.A 9c. ábrán látható harmadik blokk egy energiaspektrum-analízissel meghatározott szabálytalan blokk, amely főleg O, Na és S komponensekből áll. Kiderült, hogy ezek főleg nátrium-szulfát kristályok.A pásztázó elektronmikroszkópos vizsgálat kimutatta, hogy az üregek többsége nátrium-szulfát kristályokkal volt kitöltve, amint az a 9c. ábrán látható, valamint kis mennyiségű gipsz és timsó.
A minták elektronmikroszkópos felvételei korrózió előtt és után: (a) nyitott beton korrózió előtt;b) a korrózió után az üvegszál teljesen le van zárva;c) GRP félig zárt beton korróziója után;d) nyitott beton korróziója után.
Az elemzés lehetővé teszi számunkra, hogy a következő következtetéseket vonjuk le.A három minta elektronmikroszkópos felvételei mind 1k×-esek voltak, és repedéseket és eróziós termékeket találtunk és figyeltünk meg a képeken.A korlátlan betonon vannak a legszélesebb repedések, és sok szemcsét tartalmaz.Az FRP félig nyomott beton a repedésszélesség és a részecskeszám tekintetében rosszabb, mint a nyomás nélküli beton.A teljesen zárt FRP betonnak van a legkisebb repedésszélessége, és nincsenek részecskék fagyás-olvadás után.Mindez azt jelzi, hogy a teljesen zárt FRP beton a legkevésbé érzékeny a fagyásból és olvadásból eredő erózióra.A félig zárt és nyitott FRP betonoszlopokon belüli kémiai folyamatok timsó és gipsz képződéséhez vezetnek, a szulfát behatolása pedig befolyásolja a porozitást.Míg a fagyás-olvadás ciklusok a fő okai a beton repedésének, a szulfátok és termékeik elsősorban a repedéseket és pórusokat töltik ki.Az erózió mennyiségének és idejének növekedésével azonban a repedések tovább tágulnak, és növekszik a képződött timsó térfogata, ami extrudálási repedéseket eredményez.Végső soron a fagyasztás-olvadás és a szulfát expozíció csökkenti az oszlop szilárdságát.