навіны

Дзякуем Вам за наведванне роскід шкловалакно cabron змесціва валакна.Вы выкарыстоўваеце версію браўзера з абмежаванай падтрымкай CSS.Для найлепшага вопыту мы рэкамендуем вам выкарыстоўваць абноўлены браўзер (або адключыць рэжым сумяшчальнасці ў Internet Explorer).Акрамя таго, каб забяспечыць пастаянную падтрымку, мы паказваем сайт без стыляў і JavaScript.
Палімерна-жалезабетон (FRP) лічыцца інавацыйным і эканамічным метадам рамонту канструкцый.У гэтым даследаванні два тыповых матэрыялу [палімер, армаваны вугляродным валакном (CFRP) і палімер, армаваны шкловалакном (GFRP)], былі выбраны для вывучэння ўзмацняльнага эфекту бетону ў суровых умовах.Абмяркоўвалася ўстойлівасць бетону, які змяшчае FRP, да ўздзеяння сульфатаў і звязаных з імі цыклаў замярзання-адтавання.Электронная мікраскапія для вывучэння паверхні і ўнутранай дэградацыі бетону падчас спалучанай эрозіі.Ступень і механізм карозіі сульфату натрыю прааналізаваны з дапамогай значэння рн, электроннай мікраскапіі і энергетычнага спектру ЭМП.Выпрабаванні на трываласць на восевы сціск былі выкарыстаны для ацэнкі ўзмацнення бетонных калон, абмежаваных FRP, і былі атрыманы адносіны напружання і дэфармацыі для розных метадаў утрымання FRP у эразійна-злучаным асяроддзі.Аналіз памылак быў праведзены для каліброўкі вынікаў эксперыментальных выпрабаванняў з выкарыстаннем чатырох існуючых прагнастычных мадэляў.Усе назіранні паказваюць, што працэс дэградацыі бетону з абмежаваннем FRP з'яўляецца складаным і дынамічным пры спалучаных напружаннях.Сульфат натрыю першапачаткова павышае трываласць бетону ў сырам выглядзе.Аднак наступныя цыклы замарожвання-адтавання могуць пагоршыць парэпанне бетону, а сульфат натрыю яшчэ больш зніжае трываласць бетону, спрыяючы парэпання.Прапануецца дакладная лікавая мадэль для мадэлявання ўзаемасувязі напружання і дэфармацыі, якая мае вырашальнае значэнне для распрацоўкі і ацэнкі жыццёвага цыкла бетону з абмежаваннямі FRP.
У якасці інавацыйнага метаду армавання бетону, які вывучаўся з 1970-х гадоў, FRP мае такія перавагі, як малы вага, высокая трываласць, устойлівасць да карозіі, устойлівасць да стомленасці і зручная канструкцыя1,2,3.Па меры зніжэння выдаткаў ён становіцца ўсё больш распаўсюджаным у машынабудаванні, такіх як шкловалакно (GFRP), вугляроднае валакно (CFRP), базальтавае валакно (BFRP) і араміднае валакно (AFRP), якія з'яўляюцца найбольш часта выкарыстоўванымі FRP для структурнага ўзмацнення4, 5. Прапанаваны метад утрымання FRP можа палепшыць характарыстыкі бетону і пазбегнуць заўчаснага руйнавання.Аднак розныя знешнія асяроддзя ў машынабудаванні часта ўплываюць на даўгавечнасць бетону з абмежаваным утрыманнем FRP, што прыводзіць да пагаршэння яго трываласці.
Некалькі даследчыкаў вывучалі змены напружання і дэфармацыі ў бетоне з рознымі формамі і памерамі папярочнага перасеку.Ян і інш.6 выявілі, што канчатковае напружанне і расцяжэнне станоўча карэлююць з ростам таўшчыні фіброзна тканіны.Wu et al.7 атрымалі крывыя напружання-дэфармацыі для бетону з абмежаваннямі FRP з выкарыстаннем розных тыпаў валакна для прагназавання канчатковых дэфармацый і нагрузак.Лін і інш.8 выявілі, што мадэлі напружання і дэфармацыі FRP для круглых, квадратных, прамавугольных і эліптычных пруткоў таксама моцна адрозніваюцца, і распрацавалі новую арыентаваную на праектаванне мадэль напружання і дэфармацыі з выкарыстаннем суадносін шырыні і радыуса кута ў якасці параметраў.Lam et al.9 заўважыў, што нераўнамернае перакрыцце і скрыўленне FRP прывялі да меншай дэфармацыі разбурэння і напружання ў FRP, чым пры выпрабаваннях на расцяжэнне пліты.Акрамя таго, навукоўцы вывучалі частковыя абмежаванні і новыя метады абмежаванняў у адпаведнасці з рознымі рэальнымі патрэбамі праектавання.Ван і інш.[10] правялі выпрабаванні на восевае сцісканне поўнага, частковага і неабмежаванага бетону ў трох абмежаваных рэжымах.Распрацавана мадэль «напружанне-дэфармацыя» і прыведзены каэфіцыенты абмяжоўваючага эфекту для часткова закрытага бетону.Ву і інш.11 распрацаваў метад прагназавання залежнасці ад напружання і дэфармацыі бетону, абмежаванага FRP, які ўлічвае эфекты памеру.Моран і інш.12 ацанілі ўласцівасці восевага манатоннага сціску абмежаванага бетону са спіральнымі палосамі FRP і атрымалі крывыя напружання-дэфармацыі.Аднак прыведзенае вышэй даследаванне ў асноўным разглядае розніцу паміж часткова закрытым бетонам і цалкам закрытым бетонам.Роля FRPs, часткова абмяжоўваюць бетонныя секцыі, не была вывучана дэталёва.
Акрамя таго, даследаванне ацэньвала характарыстыкі бетону з абмежаваннем FRP з пункту гледжання трываласці на сціск, змены дэфармацыі, пачатковага модуля пругкасці і модуля ўмацавання пры дэфармацыі ў розных умовах.Тыяні і інш.13,14 выявілі, што рамонтапрыдатнасць бетону з абмежаваным выкарыстаннем FRP зніжаецца з павелічэннем пашкоджанняў у эксперыментах па рамонце FRP на першапачаткова пашкоджаным бетоне.Ма і інш.[15] вывучаў уплыў першапачатковага пашкоджання на FRP-абмежаваных бетонных калон і лічыў, што ўплыў ступені пашкоджання на трываласць на расцяжэнне было нязначным, але аказаў значны ўплыў на бакавыя і падоўжныя дэфармацыі.Аднак Цао і інш.16 назіраных крывых напружання-дэфармацыі і крывых напружання-дэфармацыі канвертуючых FRP-абмежаванага бетону, пацярпелага ад першапачатковага пашкоджання.У дадатак да даследаванняў першапачатковага разбурэння бетону былі таксама праведзены некаторыя даследаванні даўгавечнасці бетону з абмежаваным утрыманнем FRP у суровых умовах навакольнага асяроддзя.Гэтыя навукоўцы вывучалі дэградацыю бетону з абмежаваннем FRP у цяжкіх умовах і выкарыстоўвалі метады ацэнкі пашкоджанняў для стварэння мадэляў дэградацыі для прагназавання тэрміну службы.Се і інш.17 змясціў абмежаваны FRP бетон у гідратэрмічнае асяроддзе і выявіў, што гідратэрмальныя ўмовы значна ўплываюць на механічныя ўласцівасці FRP, што прыводзіць да паступовага зніжэння яго трываласці на сціск.У кіслотна-шчолачнай асяроддзі мяжа стыку паміж CFRP і бетонам пагаршаецца.Па меры павелічэння часу апускання хуткасць выдзялення энергіі разбурэння пласта CFRP значна памяншаецца, што ў канчатковым выніку прыводзіць да разбурэння межфазных узораў18,19,20.Акрамя таго, некаторыя навукоўцы таксама вывучалі ўплыў замярзання і адтавання на бетон з абмежаваным FRP.Лю і інш.21 адзначылі, што арматура з вуглепластика мае добрую трываласць пры цыклах замярзання-адтавання на аснове адноснага дынамічнага модуля, трываласці на сціск і суадносін напружання і дэфармацыі.Акрамя таго, прапануецца мадэль, звязаная з пагаршэннем механічных уласцівасцяў бетону.Тым не менш, Peng et al.22 разлічылі тэрмін службы CFRP і клеяў для бетону, выкарыстоўваючы дадзеныя аб тэмпературы і цыкле замярзання-адтавання.Гуан і інш.23 правялі хуткія выпрабаванні бетону на замярзанне-адтаванне і прапанавалі метад ацэнкі марозаўстойлівасці па таўшчыні пашкоджанага пласта пры ўздзеянні замярзання-адтавання.Яздані і інш.24 вывучаў уплыў слаёў FRP на пранікненне іёнаў хларыду ў бетон.Вынікі паказваюць, што пласт FRP хімічна ўстойлівы і ізалюе ўнутраны бетон ад знешніх іёнаў хларыду.Liu et al.25 змадэлявалі ўмовы выпрабаванняў на адслаенне для бетону FRP, які падвяргаецца сульфатнай карозіі, стварылі мадэль слізгацення і прадказалі пагаршэнне інтэрфейсу FRP-бетону.Ван і інш.26 усталяваў мадэль напружання і дэфармацыі для бетону з сульфатнай эрозіяй, абмежаванага FRP, у выніку выпрабаванняў на аднавосевае сціск.Чжоу і інш.[27] вывучалі пашкоджанні неабмежаванага бетону, выкліканыя камбінаванымі цыкламі замярзання-адтавання солі, і ўпершыню выкарысталі лагістычную функцыю для апісання механізму адмовы.Гэтыя даследаванні дасягнулі значнага прагрэсу ў ацэнцы даўгавечнасці бетону з абмежаваным FRP.Аднак большасць даследчыкаў засяродзіліся на мадэляванні эразіўных асяроддзяў пры адным неспрыяльным стане.Бетон часта пашкоджваецца з-за эрозіі, выкліканай рознымі ўмовамі навакольнага асяроддзя.Гэтыя камбінаваныя ўмовы навакольнага асяроддзя сур'ёзна пагаршаюць характарыстыкі бетону з абмежаваннем FRP.
Сульфатацыя і цыклы замярзання-адтавання - два тыповых важных параметру, якія ўплываюць на даўгавечнасць бетону.Тэхналогія лакалізацыі FRP можа палепшыць уласцівасці бетону.Ён шырока выкарыстоўваецца ў тэхніцы і даследаваннях, але ў цяперашні час мае свае абмежаванні.Некалькі даследаванняў былі сканцэнтраваны на ўстойлівасці бетону з абмежаваным выкарыстаннем FRP да сульфатнай карозіі ў халодных рэгіёнах.Працэс эрозіі цалкам закрытага, паўзакрытага і адкрытага бетону сульфатам натрыю і замарожваннем-адтаваннем заслугоўвае больш падрабязнага вывучэння, асабліва новы паўзакрыты метад, апісаны ў гэтым артыкуле.Ўздзеянне арматуры на бетонныя калоны таксама вывучалася шляхам змены парадку ўтрымання FRP і эрозіі.Мікракасмічныя і макраскапічныя змены ва ўзоры, выкліканыя эрозіяй сувязі, былі ахарактарызаваны з дапамогай электроннага мікраскопа, тэсту на pH, электроннага мікраскопа SEM, аналізу энергетычнага спектру ЭРС і аднавосевага механічнага выпрабавання.Акрамя таго, у гэтым даследаванні абмяркоўваюцца законы, якія рэгулююць ўзаемасувязь напружання і дэфармацыі, якая ўзнікае пры аднавосевых механічных выпрабаваннях.Эксперыментальна правераныя лімітавыя значэнні напружання і дэфармацыі былі пацверджаны аналізам памылак з выкарыстаннем чатырох існуючых мадэляў гранічнага напружання і дэфармацыі.Прапанаваная мадэль можа цалкам прадказаць канчатковую дэфармацыю і трываласць матэрыялу, што карысна для будучай практыкі армавання FRP.Нарэшце, гэта служыць канцэптуальнай асновай канцэпцыі марозаўстойлівасці бетону салі FRP.
Гэта даследаванне ацэньвае пагаршэнне бетону з абмежаваным FRP з дапамогай карозіі сульфатнага раствора ў спалучэнні з цыкламі замарожвання-адтавання.Мікраскапічныя і макраскапічныя змены, выкліканыя эрозіяй бетону, былі прадэманстраваны з дапамогай сканавальнай электроннай мікраскапіі, тэставання pH, энергетычнай спектраскапіі EDS і аднавосевых механічных выпрабаванняў.Акрамя таго, з выкарыстаннем эксперыментаў па восевым сціску былі даследаваны механічныя ўласцівасці і змены напружання і дэфармацыі бетону, абмежаванага FRP, які падвяргаецца эрозіі.
FRP Confined Concrete складаецца з неапрацаванага бетону, вонкавага абгортачнага матэрыялу FRP і эпаксіднага клею.Былі выбраны два вонкавых ізаляцыйных матэрыялу: CFRP і GRP, уласцівасці матэрыялаў паказаны ў табліцы 1. Эпаксідныя смалы A і B выкарыстоўваліся ў якасці клею (суадносіны сумесі 2:1 па аб'ёме).Рыс.1 ілюструе дэталі канструкцыі матэрыялаў з бетоннай сумесі.На малюнку 1а выкарыстоўваўся портландцемент Swan PO 42.5.Буйныя запаўняльнікі ўяўляюць сабой здробнены базальтавы камень дыяметрам 5-10 і 10-19 мм адпаведна, як паказана на мал.1b і c.У якасці дробнага напаўняльніка на мал. 1г выкарыстаны натуральны рачны пясок з модулем крупнасці 2,3.Прыгатуйце раствор сульфату натрыю з гранул бязводнага сульфату натрыю і пэўнай колькасці вады.
Склад бетоннай сумесі: а – цэмент, б – запаўняльнік 5–10 мм, в – запаўняльнік 10–19 мм, г – рачны пясок.
Разліковая трываласць бетону складае 30 МПа, што прыводзіць да асадкі свежага цэментабетону ад 40 да 100 мм.Суадносіны бетоннай сумесі прыведзены ў табліцы 2, а суадносіны буйнога запаўняльніка 5-10 мм і 10-20 мм - 3:7.Эфект узаемадзеяння з навакольным асяроддзем быў змадэляваны, спачатку падрыхтаваўшы 10% раствор NaSO4, а затым заліўшы раствор у камеру цыклу замарожвання-адтавання.
Бетонныя сумесі рыхтавалі ў мяшалцы прыточнага тыпу аб'ёмам 0,5 м3 і ўсю партыю бетону выкарыстоўвалі для закладкі неабходных узораў.Перш за ўсё рыхтуюць кампаненты бетону ў адпаведнасці з табліцай 2 і змешваюць цэмент, пясок і буйны запаўняльнік на працягу трох хвілін.Затым раўнамерна размяркуеце ваду і памешвайце 5 хвілін.Затым ўзоры бетону адлівалі ў цыліндрычныя формы і ўшчыльнялі на вібрастале (дыяметр формы 10 см, вышыня 20 см).
Пасля отвержденія на працягу 28 дзён узоры былі абгорнуты FRP матэрыялам.У гэтым даследаванні абмяркоўваюцца тры метады для жалезабетонных калон, у тым ліку цалкам закрытыя, напаўабмежаваныя і неабмежаваныя.Два тыпы, CFRP і GFRP, выкарыстоўваюцца для абмежаваных матэрыялаў.FRP Цалкам закрытая бетонная абалонка з FRP, вышынёй 20 см і даўжынёй 39 см.Верх і ніз бетону, звязанага з FRP, не былі зачыненыя эпаксіднай смалой.Паўгерметычны працэс выпрабаванняў як нядаўна прапанаваная герметычная тэхналогія апісваецца наступным чынам.
(2) Выкарыстоўваючы лінейку, правядзіце лінію на бетоннай цыліндрычнай паверхні, каб вызначыць становішча палос FRP, адлегласць паміж палосамі складае 2,5 см.Затым абматайце стужкай бетонныя ўчасткі, дзе FRP не патрэбны.
(3) Бетонная паверхня шліфуецца наждачнай паперай, праціраецца спіртавой ватай і пакрываецца эпаксіднай смолай.Затым уручную прыляпіце палоскі шкловалакна да паверхні бетону і выцісніце шчыліны так, каб шкловалакно цалкам прыліпала да паверхні бетону і пазбягала бурбалак паветра.Нарэшце, прыляпіце паласы FRP на бетонную паверхню зверху ўніз у адпаведнасці з адзнакамі, зробленымі лінейкай.
(4) Праз паўгадзіны праверце, ці аддзяліўся бетон ад FRP.Калі FRP саслізгвае або тырчыць, гэта трэба неадкладна выправіць.Адлітыя ўзоры павінны вытрымлівацца на працягу 7 дзён, каб забяспечыць іх трываласць.
(5) Пасля зацвярдзення выкарыстоўвайце ўніверсальны нож, каб выдаліць стужку з бетоннай паверхні і, нарэшце, атрымаць паўгерметычную бетонную калону з FRP.
Вынікі пры розных абмежаваннях паказаны на мал.2. На малюнку 2a паказаны цалкам закрыты бетон з углепластика, на малюнку 2b паказаны паўабагулены бетон з углепластика, на малюнку 2c паказаны цалкам закрыты бетон з GFRP, а на малюнку 2d паказаны бетон з напалову абмежаваным углепластиком.
Закрытыя стылі: (а) цалкам закрыты CFRP;(б) паўзакрытае вугляроднае валакно;(c) цалкам заключаны ў шкловалакно;(d) паўзакрыты шкловалакно.
Ёсць чатыры асноўныя параметры, прызначаныя для даследавання ўплыву абмежаванняў FRP і паслядоўнасці эрозіі на эфектыўнасць барацьбы з эрозіяй цыліндраў.У табліцы 3 прыведзена колькасць узораў бетонных калон.Узоры для кожнай катэгорыі складаліся з трох аднолькавых узораў стану, каб захаваць узгодненасць дадзеных.Для ўсіх эксперыментальных вынікаў у гэтым артыкуле было прааналізавана сярэдняе значэнне трох узораў.
(1) Герметычны матэрыял класіфікуецца як вугляроднае валакно або шкловалакно.Праведзена параўнанне ўплыву двух відаў фібры на арматуру бетону.
(2) Метады ўтрымання бетоннай калоны дзеляцца на тры тыпу: цалкам абмежаваныя, напаўабмежаваныя і неабмежаваныя.Устойлівасць да эрозіі паўзакрытых бетонных калон параўноўвалася з двума іншымі разнавіднасцямі.
(3) Умовы эрозіі - гэта цыклы замарожвання-адтавання плюс раствор сульфату, а колькасць цыклаў замарожвання-адтавання складае 0, 50 і 100 разоў адпаведна.Вывучаны ўплыў сумеснай эрозіі на бетонныя калоны, абмежаваныя FRP.
(4) Выпрабавальныя ўзоры падзелены на тры групы.Першая група - гэта абкручванне FRP, а потым карозія, другая група - спачатку карозія, а потым абгортка, трэцяя група - спачатку карозія, потым абкручванне, а потым карозія.
Эксперыментальная працэдура выкарыстоўвае ўніверсальную выпрабавальную машыну, машыну для выпрабаванняў на расцяжэнне, прыладу цыкла замарожвання-адтавання (тыпу CDR-Z), электронны мікраскоп, рН-метр, тензодатчик, прыладу перамяшчэння, электронны мікраскоп SEM і Аналізатар спектру энергіі EDS у гэтым даследаванні.Узор - бетонны слуп вышынёй 10 см і дыяметрам 20 см.Бетон зацвярдзеў на працягу 28 дзён пасля залівання і ўшчыльнення, як паказана на малюнку 3а.Усе ўзоры пасля адліўкі вымалі з формы і вытрымлівалі 28 дзён пры тэмпературы 18-22°C і адноснай вільготнасці 95%, а затым некаторыя ўзоры абгарнулі шкловалакном.
Метады выпрабаванняў: (а) абсталяванне для падтрымання пастаяннай тэмпературы і вільготнасці;(b) машына з цыклам замарожвання-адтавання;(с) універсальная выпрабавальная машына;(d) тэстар pH;(д) мікраскапічнае назіранне.
У эксперыменце замарожвання-адтавання выкарыстоўваецца метад хуткага замарожвання, як паказана на малюнку 3b.У адпаведнасці з GB/T 50082-2009 «Стандарты даўгавечнасці для звычайнага бетону» ўзоры бетону цалкам апускалі ў 10% раствор сульфату натрыю пры тэмпературы 15-20°C на 4 дні перад замарожваннем і адтаваннем.Пасля гэтага пачынаецца і заканчваецца сульфатная атака адначасова з цыклам замарожвання-адтавання.Працягласць цыкла замарожвання-адтавання складае ад 2 да 4 гадзін, а час размарожвання не павінен быць меншым за 1/4 часу цыкла.Тэмпература ядра пробы павінна падтрымлівацца ў дыяпазоне ад (-18±2) да (5±2) °С.Пераход ад замаразкі да размарозкі павінен займаць не больш за дзесяць хвілін.Тры цыліндрычныя ідэнтычныя ўзоры кожнай катэгорыі былі выкарыстаны для вывучэння страты вагі і змены pH раствора на працягу 25 цыклаў замарожвання-адтавання, як паказана на мал. 3d.Пасля кожных 25 цыклаў замарожвання-адтавання ўзоры выдалялі, а паверхні чысцілі перад вызначэннем іх свежай вагі (Wd).Усе эксперыменты праводзіліся ў трох паўторах узораў, а сярэднія значэнні выкарыстоўваліся для абмеркавання вынікаў выпрабаванняў.Формулы страты масы і трываласці ўзору вызначаюцца наступным чынам:
У формуле ΔWd - гэта страта вагі (%) узору пасля кожных 25 цыклаў замарожвання-адтавання, W0 - сярэдняя вага ўзору бетону перад цыклам замарожвання-адтавання (кг), Wd - сярэдняя вага бетону.вага ўзору пасля 25 цыклаў замарожвання-адтавання (кг).
Каэфіцыент дэградацыі трываласці ўзору характарызуецца Kd, а формула разліку выглядае наступным чынам:
У формуле ΔKd - хуткасць страты трываласці (%) узору пасля кожных 50 цыклаў замярзання-адтавання, f0 - сярэдняя трываласць узору бетону перад цыклам замарожвання-адтавання (МПа), fd - сярэдняя трываласць узор бетону на 50 цыклаў замярзання-адтавання (МПа).
На мал.3c паказвае машыну для выпрабаванняў бетонных узораў на сціск.У адпаведнасці са «Стандартам метадаў выпрабаванняў фізіка-механічных уласцівасцей бетону» (GBT50081-2019) вызначаны метад выпрабаванняў бетонных калон на трываласць на сціск.Хуткасць нагрузкі ў выпрабаванні на сціск складае 0,5 Мпа/с, і на працягу ўсяго выпрабавання выкарыстоўваецца бесперапынная і паслядоўная нагрузка.Узаемасувязь нагрузкі і перамяшчэння для кожнага ўзору была зафіксавана падчас механічных выпрабаванняў.Да вонкавых паверхняў бетону і FRP слаёў узораў былі прымацаваны тензодатчики для вымярэння восевых і гарызантальных дэфармацый.Ячэйка дэфармацыі выкарыстоўваецца ў механічных выпрабаваннях для запісу змяненняў дэфармацыі ўзору падчас выпрабаванняў на сціск.
Кожныя 25 цыклаў замарожвання-адтавання ўзор раствора замарожвання-адтавання выдаляўся і змяшчаўся ў кантэйнер.На мал.3d паказвае тэст на pH раствора ўзору ў кантэйнеры.Мікраскапічнае даследаванне паверхні і папярочнага зрэзу ўзору ва ўмовах замарожвання-адтавання паказана на мал. 3d.Пад мікраскопам назіралі за станам паверхні розных узораў пасля 50 і 100 цыклаў замарожвання-адтавання ў растворы сульфату.Мікраскоп выкарыстоўвае 400-кратнае павелічэнне.Пры назіранні за паверхняй узору ў асноўным назіраецца эрозія пласта FRP і вонкавага пласта бетону.Назіранне за папярочным перасекам узору ў асноўным выбірае ўмовы эрозіі на адлегласці 5, 10 і 15 мм ад вонкавага пласта.Адукацыя сульфатных прадуктаў і цыклы замарожвання-адтавання патрабуюць далейшых выпрабаванняў.Такім чынам, мадыфікаваную паверхню адабраных узораў даследавалі з дапамогай сканіруючага электроннага мікраскопа (СЭМ), абсталяванага энергадысперсійным спектрометрам (ЭДС).
Візуальна агледзіце паверхню ўзору з дапамогай электроннага мікраскопа і выберыце 400-кратнае павелічэнне.Ступень пашкоджання паверхні паўзамкнёнага і бесстыковага GRP-бетону ў выніку цыклаў замарожвання-адтавання і ўздзеяння сульфатаў даволі высокая, у той час як у цалкам закрытага бетону яна нязначная.Першая катэгорыя адносіцца да ўзнікнення эрозіі сыпкага бетону сульфатам натрыю і ад 0 да 100 цыклаў замарожвання-адтавання, як паказана на мал. 4а.Узоры бетону без марозаўстойлівасці маюць гладкую паверхню без бачных прыкмет.Пасля 50 эрозій пульповой блок на паверхні часткова адслойваецца, агаляючы белую абалонку пульпы.Пасля 100 эрозій абалонкі раствораў цалкам адваліліся пры візуальным аглядзе бетоннай паверхні.Мікраскапічнае назіранне паказала, што паверхня эрозійнага бетону пры замярзанні-адтаванні была гладкай, а паверхневы запаўняльнік і раствор знаходзіліся ў адной плоскасці.На бетоннай паверхні, пашкоджанай 50 цыкламі замярзання-адтавання, назіралася няроўная шурпатая паверхня.Гэта можна растлумачыць тым фактам, што частка раствора разбураецца і невялікая колькасць белых грануляваных крышталяў прыліпае да паверхні, якая ў асноўным складаецца з запаўняльніка, раствора і белых крышталяў.Пасля 100 цыклаў замарожвання-адтавання на паверхні бетону з'явілася вялікая вобласць белых крышталяў, а цёмны буйны запаўняльнік падвяргаўся ўздзеянню знешняга асяроддзя.У цяперашні час бетонная паверхня ў асноўным падвяргаецца запаўняльніку і белым крышталям.
Марфалогія эразійнага замярзання-адтавання бетоннай калоны: (а) неабмежаваная бетонная калона;(б) паўзакрыты жалезабетон з вугляроднага валакна;(c) Паўзакрыты бетон з ВРП;(d) цалкам закрыты CFRP бетон;(e) GRP бетон полузакрытый бетон.
Другая катэгорыя - гэта карозія паўгерметычных бетонных калон з CFRP і GRP пры цыклах замярзання-адтавання і ўздзеянні сульфатаў, як паказана на мал. 4b, c.Візуальны агляд (1-кратнае павелічэнне) паказаў, што на паверхні кудзелістага пласта паступова ўтвараецца белы парашок, які хутка адпадае з павелічэннем колькасці цыклаў замарожвання-адтавання.Неабмежаваная эрозія паверхні паўгерметычнага бетону FRP стала больш выяўленай па меры павелічэння колькасці цыклаў замярзання-адтавання.Бачны феномен «раздуцця» (адкрытая паверхня раствора бетоннай калоны знаходзіцца на мяжы абвальвання).Аднак з'ява адслойвання часткова перашкаджае прылеглым пакрыццём з вугляроднага валакна).Пад мікраскопам сінтэтычныя вугляродныя валакна выглядаюць як белыя ніткі на чорным фоне пры 400-кратным павелічэнні.З-за круглай формы валокнаў і ўздзеяння нераўнамернага святла яны здаюцца белымі, але самі пучкі вугляроднага валакна чорныя.Шкловалакно першапачаткова ніткападобнае белага колеру, але пры кантакце з клеем яно становіцца празрыстым і добра відаць стан бетону ўнутры шкловалакна.Шкловалакно ярка-белае, а звязальнае жаўтаватае.Абодва вельмі светлага колеру, таму колер клею схавае ніткі шкловалакна, надаючы агульнаму выгляду жаўтлявы адценне.Вугляродныя і шкляныя валакна абаронены ад пашкоджанняў знешняй эпаксіднай смалой.Па меры павелічэння колькасці прыступаў замярзання-адтавання на паверхні стала відаць больш пустэч і некалькі белых крышталяў.Па меры павелічэння цыклу сульфатнай замаразкі звязальнае паступова становіцца танчэй, знікае жаўтлявы колер і становяцца бачнымі валакна.
Трэцяя катэгорыя - гэта карозія цалкам закрытага бетону з углепластика і пластика пластикату пад дзеяннем цыклаў замарожвання-адтавання і ўздзеяння сульфатаў, як паказана на мал. 4d, e.Зноў жа, назіраныя вынікі падобныя на вынікі для другога тыпу абмежаванага ўчастка бетоннай калоны.
Параўнайце з'явы, якія назіраліся пасля прымянення трох метадаў стрымлівання, апісаных вышэй.Фіброзныя тканіны ў цалкам ізаляваным бетоне з FRP застаюцца стабільнымі па меры павелічэння колькасці цыклаў замарожвання-адтавання.З іншага боку, пласт клейкага кольца танчэйшы на паверхні.Эпаксідныя смалы ў асноўным рэагуюць з іёнамі актыўнага вадароду ў сернай кіслаце з адкрытым кольцам і амаль не рэагуюць з сульфатамі28.Такім чынам, можна лічыць, што эрозія ў асноўным змяняе ўласцівасці клеючага пласта ў выніку цыклаў замарожвання-адтавання, тым самым змяняючы ўзмацняльны эфект FRP.Бетонная паверхня паўгерметычнага бетону FRP мае такую ​​ж з'яву эрозіі, як і бетонная паверхня без абмежаванняў.Яго пласт FRP адпавядае слою FRP цалкам закрытага бетону, і пашкоджанні не відавочныя.Аднак у напаўгерметычным бетоне GRP узнікаюць шырокія эразійныя расколіны ў месцах, дзе палоскі валакна перасякаюцца з адкрытым бетонам.Эрозія адкрытых бетонных паверхняў становіцца больш сур'ёзнай па меры павелічэння колькасці цыклаў замярзання-адтавання.
Інтэр'еры цалкам закрытага, паўзакрытага і неабмежаванага FRP-бетону паказалі значныя адрозненні пры цыклах замарожвання-адтавання і ўздзеянні сульфатных раствораў.Узор быў разрэзаны папярочна і папярочны зрэз назіраўся з дапамогай электроннага мікраскопа пры 400-кратным павелічэнні.На мал.5 паказаны мікраскапічныя выявы на адлегласці 5 мм, 10 мм і 15 мм ад мяжы паміж бетонам і растворам адпаведна.Было заўважана, што калі раствор сульфату натрыю спалучаецца з замарожваннем-адтаваннем, пашкоджанне бетону паступова разбураецца ад паверхні да ўнутранай часткі.Паколькі ўнутраныя ўмовы эрозіі CFRP і бетону з GFRP аднолькавыя, у гэтым раздзеле не параўноўваюцца два ўтрымліваючых матэрыялу.
Мікраскапічнае назіранне ўнутранай часткі бетоннай часткі калоны: (а) цалкам абмежаваная шкловалакном;(б) паўзакрыты са шкловалакном;(с) неабмежаваны.
Унутраная эрозія цалкам закрытага бетону FRP паказана на мал.5а.Расколіны бачныя на 5 мм, паверхня адносна гладкая, крышталізацыі няма.Паверхня гладкая, без крышталяў, таўшчынёй ад 10 да 15 мм.Унутраная эрозія FRP паўгерметычнага бетону паказана на мал.5 B. Расколіны і белыя крышталі бачныя на 5 мм і 10 мм, а паверхня гладкая на 15 мм.На малюнку 5c паказаны ўчасткі бетонных калон з FRP, дзе былі знойдзены расколіны на 5, 10 і 15 мм.Некалькі белых крышталяў у расколінах станавіліся ўсё больш рэдкімі, калі расколіны перамяшчаліся з вонкавага боку бетону ўнутр.Бясконцыя бетонныя калоны паказалі найбольшую эрозію, за імі ідуць паўабмежаваныя бетонныя калоны з FRP.Сульфат натрыю практычна не паўплываў на ўнутраную частку цалкам закрытых узораў бетону з FRP на працягу 100 цыклаў замарожвання-адтавання.Гэта паказвае на тое, што асноўнай прычынай эрозіі цалкам абмежаванага FRP-бетону з'яўляецца эрозія замярзання-адтавання на працягу пэўнага перыяду часу.Назіранне за папярочным разрэзам паказала, што разрэз непасрэдна перад замярзаннем і адтаваннем быў гладкім і без запаўненняў.Па меры замярзання і адтавання бетону з'яўляюцца расколіны, тое ж самае і з запаўняльнікам, а белыя крупчастыя крышталі густа пакрываюцца расколінамі.Даследаванні27 паказалі, што калі бетон змяшчаюць у раствор сульфату натрыю, сульфат натрыю пранікае ў бетон, частка з якіх выпадае ў выглядзе крышталяў сульфату натрыю, а частка ўступае ў рэакцыю з цэментам.Крышталі сульфату натрыю і прадукты рэакцыі выглядаюць як белыя гранулы.
FRP цалкам абмяжоўвае бетонныя расколіны пры спалучанай эрозіі, але ўчастак гладкі без крышталізацыі.З іншага боку, напаўзачыненыя і неабмежаваныя бетонныя секцыі FRP маюць унутраныя расколіны і крышталізацыю пры спалучанай эрозіі.Згодна з апісаннем выявы і папярэднімі даследаваннямі29, працэс сумеснай эрозіі неабмежаванага і напаўабмежаванага FRP-бетону дзеліцца на два этапы.Першая стадыя парэпання бетону звязана з пашырэннем і сцісканнем падчас замярзання-адтавання.Калі сульфат пранікае ў бетон і становіцца бачным, адпаведны сульфат запаўняе расколіны, створаныя ў выніку ўсаджвання ў выніку рэакцый замярзання-адтавання і гідратацыі.Такім чынам, сульфат аказвае асаблівы ахоўны эфект на бетон на ранняй стадыі і можа ў пэўнай ступені палепшыць механічныя ўласцівасці бетону.Другі этап сульфатнай атакі працягваецца, пранікаючы ў расколіны або пустэчы і рэагуючы з цэментам з адукацыяй галыну.У выніку расколіна павялічваецца ў памерах і наносіць шкоду.У гэты час рэакцыі пашырэння і звужэння, звязаныя з замярзаннем і адтаваннем, пагоршаць унутранае пашкоджанне бетону, што прывядзе да зніжэння апорнай здольнасці.
На мал.На малюнку 6 паказаны змены pH раствораў для насычэння бетону для трох абмежаваных метадаў, якія кантралююцца пасля 0, 25, 50, 75 і 100 цыклаў замарожвання-адтавання.Неабмежаваныя і напаўзакрытыя бетонныя растворы FRP паказалі самы хуткі рост pH ад 0 да 25 цыклаў замарожвання-адтавання.Іх значэнні pH павялічыліся з 7,5 да 11,5 і 11,4 адпаведна.Па меры павелічэння колькасці цыклаў замарожвання-адтавання рост pH паступова запавольваўся пасля 25-100 цыклаў замарожвання-адтавання.Іх значэнні pH павялічыліся з 11,5 і 11,4 да 12,4 і 11,84 адпаведна.Паколькі цалкам звязаны FRP бетон пакрывае пласт FRP, раствору сульфату натрыю цяжка пранікнуць.Пры гэтым цэментавага складу цяжка пранікаць у вонкавыя растворы.Такім чынам, pH паступова павялічваўся з 7,5 да 8,0 паміж 0 і 100 цыкламі замарожвання-адтавання.Прычына змены pH аналізуецца наступным чынам.Сілікат у бетоне злучаецца з іёнамі вадароду ў вадзе, утвараючы крэмніевую кіслату, а пакінуты OH- павышае pH насычанага раствора.Змяненне pH было больш выяўленым паміж 0-25 цыкламі замарожвання-адтавання і менш выяўленым паміж 25-100 цыкламі замарожвання-адтавання30.Аднак тут было выяўлена, што pH працягваў павялічвацца пасля 25-100 цыклаў замарожвання-адтавання.Гэта можна растлумачыць тым, што сульфат натрыю ўступае ў хімічную рэакцыю з унутранай часткай бетону, змяняючы pH раствора.Аналіз хімічнага складу паказвае, што бетон рэагуе з сульфатам натрыю наступным чынам.
Формулы (3) і (4) паказваюць, што сульфат натрыю і гідраксід кальцыя ў цэменце ўтвараюць гіпс (сульфат кальцыя), а сульфат кальцыя далей рэагуе з метаалюмінатам кальцыя ў цэменце з адукацыяй крышталяў галыну.Рэакцыя (4) суправаджаецца адукацыяй асноўнага ОН-, што прыводзіць да павышэння рн.Акрамя таго, паколькі гэтая рэакцыя зварачальная, рн павышаецца ў пэўны час і павольна змяняецца.
На мал.На малюнку 7а паказана страта вагі цалкам закрытага, паўзакрытага і злучанага GRP-бетону падчас цыклаў замарожвання-адтавання ў сульфатным растворы.Найбольш відавочнае змяненне страты масы - гэта неабмежаваны бетон.Бетон без абмежаванняў страціў каля 3,2% сваёй масы пасля 50 атак замарожвання-адтавання і каля 3,85% пасля 100 атак замарожвання-адтавання.Вынікі паказваюць, што ўплыў спалучанай эрозіі на якасць сыпучага бетону памяншаецца па меры павелічэння колькасці цыклаў замярзання-адтавання.Аднак пры назіранні за паверхняй узору было выяўлена, што страта раствора пасля 100 цыклаў замарожвання-адтавання была большай, чым пасля 50 цыклаў замарожвання-адтавання.У спалучэнні з даследаваннямі ў папярэднім раздзеле можна выказаць здагадку, што пранікненне сульфатаў у бетон прыводзіць да запаволення страты масы.У той жа час галын і гіпс, якія ўтвараюцца ўнутры арганізма, таксама прыводзяць да больш павольнай страты вагі, як прадказваюць хімічныя ўраўненні (3) і (4).
Змяненне вагі: (а) сувязь паміж змяненнем вагі і колькасцю цыклаў замарожвання-адтавання;(б) сувязь паміж змяненнем масы і значэннем pH.
Змена страты вагі паўгерметычнага бетону FRP спачатку памяншаецца, а потым павялічваецца.Пасля 50 цыклаў замарожвання-адтавання страта масы паўгерметычнага стеклобетона складае каля 1,3%.Страта вагі пасля 100 цыклаў склала 0,8%.Такім чынам, можна зрабіць выснову, што сульфат натрыю пранікае ў сыпкі бетон.Акрамя таго, назіранне за паверхняй доследнага ўзору таксама паказала, што валаконныя палоскі могуць супрацьстаяць адслойванню раствора на адкрытым месцы, тым самым памяншаючы страту вагі.
Змена страты масы цалкам закрытага бетону FRP адрозніваецца ад першых двух.Масы не губляе, а дадае.Пасля 50 марозна-адліжных эрозій маса павялічылася прыкладна на 0,08%.Пасля 100 разоў яго маса павялічылася прыкладна на 0,428%.Паколькі бетон цалкам заліты, раствор на паверхні бетону не адарвецца і наўрад ці прывядзе да страты якасці.З іншага боку, пранікненне вады і сульфатаў з паверхні з высокім утрыманнем унутр бетону з нізкім утрыманнем таксама паляпшае якасць бетону.
Раней было праведзена некалькі даследаванняў па ўзаемасувязі паміж pH і стратай масы ў бетоне з абмежаваннем FRP ва ўмовах эразіі.Большасць даследаванняў у асноўным абмяркоўваюць сувязь паміж стратай масы, модулем пругкасці і стратай трываласці.На мал.7b паказвае залежнасць паміж pH бетону і стратай масы пры трох абмежаваннях.Прагназуючая мадэль прапануецца для прагназавання страты масы бетону з выкарыстаннем трох метадаў захавання пры розных значэннях pH.Як відаць на малюнку 7b, каэфіцыент Пірсана высокі, што паказвае на тое, што сапраўды існуе карэляцыя паміж pH і стратай масы.Значэнні r-квадрата для неабмежаванага, паўабмежаванага і цалкам абмежаванага бетону былі 0,86, 0,75 і 0,96 адпаведна.Гэта паказвае на тое, што змяненне pH і страта вагі цалкам ізаляванага бетону адносна лінейныя як ва ўмовах сульфату, так і ва ўмовах замярзання-адтавання.У бетоне без абмежаванняў і паўгерметычным бетоне з FRP рн паступова павялічваецца па меры рэакцыі цэменту з водным растворам.У выніку бетонная паверхня паступова разбураецца, што прыводзіць да бязважкасці.З іншага боку, pH цалкам закрытага бетону змяняецца мала, таму што пласт FRP запавольвае хімічную рэакцыю цэменту з водным растворам.Такім чынам, для цалкам закрытага бетону няма бачнай эрозіі паверхні, але ён будзе набіраць вагу з-за насычэння з-за ўбірання сульфатных раствораў.
На мал.8 паказаны вынікі SEM-сканавання ўзораў, вытраўленых замарожваннем-адтаваннем сульфатам натрыю.З дапамогай электроннай мікраскапіі даследавалі ўзоры, сабраныя з блокаў, узятых з вонкавага пласта бетонных калон.Малюнак 8а - выява незамкнутага бетону перад эрозіяй, зробленая сканавальным электронным мікраскопам.Адзначаецца, што на паверхні ўзору шмат адтулін, якія ўплываюць на трываласць самой бетоннай калоны перад марозам-адтаваннем.На мал.На малюнку 8b паказаны выява з электроннага мікраскопа цалкам ізаляванага ўзору бетону FRP пасля 100 цыклаў замарожвання-адтавання.Могуць быць выяўлены расколіны ўзору з-за замарожвання і адтавання.Аднак паверхня адносна гладкая і на ёй няма крышталяў.Такім чынам, незашпакляваныя расколіны больш прыкметныя.На мал.На малюнку 8c паказаны ўзор паўгерметычнага GRP-бетону пасля 100 цыклаў марознай эрозіі.Відавочна, што расколіны пашырыліся і паміж расколінамі ўтварыліся збожжа.Некаторыя з гэтых часціц прымацоўваюцца да расколін.SEM-сканаванне ўзору неабмежаванай бетоннай калоны паказана на малюнку 8d, з'ява адпавядае паў-абмежаванню.Для далейшага высвятлення складу часціц часціцы ў расколінах былі дадаткова павялічаны і прааналізаваны з дапамогай спектраскапіі EDS.Часціцы ў асноўным бываюць трох розных формаў.Згодна з аналізам энергетычнага спектру, першы тып, як паказана на малюнку 9а, уяўляе сабой звычайны блочны крышталь, які ў асноўным складаецца з O, S, Ca і іншых элементаў.Сумясціўшы папярэднія формулы (3) і (4), можна вызначыць, што асноўным кампанентам матэрыялу з'яўляецца гіпс (сульфат кальцыя).Другі паказаны на малюнку 9b;згодна з аналізам энергетычнага спектру, гэта ігольчасты ненакіраваны аб'ект, і яго асноўнымі кампанентамі з'яўляюцца O, Al, S і Ca.Камбінаваныя рэцэпты паказваюць, што матэрыял складаецца ў асноўным з галыну.Трэці блок, паказаны на мал. 9c, - гэта нерэгулярны блок, вызначаны з дапамогай аналізу энергетычнага спектру, у асноўным складаецца з кампанентаў O, Na і S. Аказалася, што гэта ў асноўным крышталі сульфату натрыю.Сканіравальная электронная мікраскапія паказала, што большая частка пустэч запоўнена крышталямі сульфату натрыю, як паказана на малюнку 9c, а таксама невялікімі колькасцямі гіпсу і галыну.
Электронна-мікраскапічныя выявы ўзораў да і пасля карозіі: (а) адкрыты бетон да карозіі;(б) пасля карозіі шкловалакно цалкам герметычна;(c) пасля карозіі GRP паўзачыненага бетону;(d) пасля карозіі адкрытага бетону.
Праведзены аналіз дазваляе зрабіць наступныя высновы.Выявы трох узораў, атрыманыя электронным мікраскопам, мелі памер 1k×, і на здымках былі выяўлены расколіны і прадукты эрозіі.Неабмежаваны бетон мае самыя шырокія расколіны і змяшчае шмат зерняў.Бетон пад паўціскам FRP саступае бетону без ціску з пункту гледжання шырыні расколін і колькасці часціц.Цалкам закрыты FRP-бетон мае найменшую шырыню расколін і адсутнасць часціц пасля эрозіі пры замярзанні-адтаванні.Усё гэта сведчыць аб тым, што цалкам закрыты бетон FRP найменш успрымальны да эрозіі ад замярзання і адтавання.Хімічныя працэсы ўнутры напаўзачыненых і адкрытых бетонных калон з FRP прыводзяць да адукацыі галыну і гіпсу, а пранікненне сульфату ўплывае на сітаватасць.У той час як цыклы замярзання-адтавання з'яўляюцца асноўнай прычынай парэпання бетону, сульфаты і іх прадукты ў першую чаргу запаўняюць некаторыя расколіны і пары.Аднак па меры павелічэння колькасці і часу эрозіі расколіны працягваюць пашырацца, а аб'ём утвораных галыну павялічваецца, што прыводзіць да экструзійных расколін.У канчатковым рахунку, замарожванне-размарозка і ўздзеянне сульфату знізяць трываласць калоны.