Вести

Ви благодариме што ја посетивте содржината на кабронски влакна од стаклени влакна.Користите верзија на прелистувач со ограничена поддршка за CSS.За најдобро искуство, препорачуваме да користите ажуриран прелистувач (или да го оневозможите режимот на компатибилност во Internet Explorer).Покрај тоа, за да обезбедиме постојана поддршка, ја прикажуваме страницата без стилови и JavaScript.
Бетон армиран со полимер (FRP) се смета за иновативен и економичен метод за структурна поправка.Во оваа студија, два типични материјали [полимер армиран со јаглеродни влакна (CFRP) и полимер армиран со стаклени влакна (GFRP)] беа избрани за да се проучи зајакнувачкиот ефект на бетонот во сурови средини.Дискутирана е отпорноста на бетонот што содржи FRP на напад на сулфат и поврзаните циклуси на замрзнување-одмрзнување.Електронска микроскопија за проучување на површината и внатрешната деградација на бетонот при конјугирана ерозија.Степенот и механизмот на корозија на натриум сулфат беа анализирани со pH вредност, SEM електронска микроскопија и EMF енергетски спектар.Тестовите за аксијална јакост на притисок се користени за да се оцени арматурата на бетонските столбови ограничени со FRP, а врските напрегање-деформација се изведени за различни методи на задржување на FRP во ерозивно поврзана средина.Беше направена анализа на грешки за да се калибрираат резултатите од експерименталните тестови користејќи четири постоечки модели на предвидување.Сите набљудувања покажуваат дека процесот на деградација на бетонот ограничен со FRP е сложен и динамичен при конјугирани напрегања.Натриум сулфат првично ја зголемува јачината на бетонот во сурова форма.Сепак, последователните циклуси на замрзнување-одмрзнување може да го влошат пукањето на бетонот, а натриум сулфатот дополнително ја намалува цврстината на бетонот преку поттикнување на пукање.Прецизен нумерички модел е предложен за да се симулира врската напрегање-деформација, што е од клучно значење за дизајнирање и евалуација на животниот циклус на бетонот ограничен со FRP.
Како иновативен метод за зајакнување на бетонот кој се истражува од 1970-тите, FRP ги има предностите на мала тежина, висока јачина, отпорност на корозија, отпорност на замор и удобна конструкција1,2,3.Како што се намалуваат трошоците, станува се почеста појава во инженерските апликации како што се фиберглас (GFRP), јаглеродни влакна (CFRP), базалтни влакна (BFRP) и арамидни влакна (AFRP), кои се најчесто користените FRP за структурно засилување4, 5 Предложениот метод на задржување на FRP може да ги подобри перформансите на бетонот и да избегне предвремен колапс.Меѓутоа, различните надворешни средини во машинското инженерство честопати влијаат на издржливоста на бетонот ограничен со FRP, предизвикувајќи неговата цврстина да биде компромитирана.
Неколку истражувачи ги проучувале промените на стресот и напрегањето на бетонот со различни форми и големини на напречниот пресек.Јанг и сор.6 откри дека крајниот стрес и напрегање позитивно корелираат со растот на дебелината на фиброзното ткиво.Wu et al.7 добија криви напрегање-деформација за бетон ограничен со FRP користејќи различни типови влакна за да ги предвидат крајните деформации и оптоварувања.Лин и сор.8 открија дека моделите на напрегање-деформација на FRP за тркалезни, квадратни, правоаголни и елиптични шипки исто така се разликуваат во голема мера и развија нов модел на напрегање-деформација ориентиран кон дизајн користејќи го односот на ширината и радиусот на аголот како параметри.Лам и сор.9 забележале дека нерамномерното преклопување и искривување на FRP резултирало со помало напрегање и напрегање на фрактура во FRP отколку кај тестовите за истегнување на плочата.Дополнително, научниците ги проучувале делумните ограничувања и новите методи на ограничување според различни потреби за дизајн од реалниот свет.Ванг и сор.[10] изврши тестови за аксијална компресија на целосно, делумно и неограничен бетон во три ограничени режими.Развиен е модел „напрегање-деформација“ и се дадени коефициентите на ограничувачкиот ефект за делумно затворен бетон.Ву и сор.11 разви метод за предвидување на зависноста на напрегање-напрегање на бетон ограничен со FRP кој ги зема предвид ефектите од големината.Moran et al.12 ги евалуираа особините на аксијално монотона компресија на ограничен бетон со FRP спирални ленти и ги изведоа неговите криви напрегање-деформација.Сепак, горната студија главно ја испитува разликата помеѓу делумно затворен бетон и целосно затворен бетон.Улогата на FRP кои делумно ги ограничуваат бетонските делови не е детално проучена.
Дополнително, студијата ги проценуваше перформансите на бетонот ограничен со FRP во однос на јакоста на притисок, промената на напрегањето, почетниот модул на еластичност и модулот на стврднување под различни услови.Тијани и сор.13,14 открија дека поправливоста на бетонот ограничен со FRP се намалува со зголемување на штетата во експериментите за поправка на FRP на првично оштетениот бетон.Ма и сор.[15] го проучувал ефектот на првичното оштетување на бетонските столбови ограничени со FRP и сметал дека ефектот на степенот на оштетување врз цврстината на истегнување е занемарлив, но имал значаен ефект врз страничните и надолжните деформации.Сепак, Као и сор.16 забележани криви напрегање-деформација и криви на обвивка напрегање-деформација на бетон со ограничен FRP погоден од првично оштетување.Покрај студиите за првичниот дефект на бетонот, спроведени се и некои студии за издржливоста на бетонот ограничен со FRP под тешки еколошки услови.Овие научници ја проучувале деградацијата на бетонот ограничен со FRP под тешки услови и користеле техники за проценка на штетата за да создадат модели на деградација за да го предвидат работниот век.Ксие и сор.17 поставил бетон ограничен со FRP во хидротермална средина и открил дека хидротермалните услови значително влијаеле на механичките својства на FRP, што резултирало со постепено намалување на неговата јакост на притисок.Во киселинско-базната средина, интерфејсот помеѓу CFRP и бетонот се влошува.Како што се зголемува времето на потопување, брзината на ослободување на енергијата на уништување на слојот CFRP значително се намалува, што на крајот доведува до уништување на меѓусебните примероци18,19,20.Покрај тоа, некои научници, исто така, ги проучувале ефектите од замрзнување и одмрзнување на бетон со ограничен FRP.Лиу и сор.21 забележаа дека арматурата CFRP има добра издржливост при циклуси на замрзнување-одмрзнување врз основа на релативниот динамички модул, силата на притисок и односот напрегање-деформација.Дополнително, се предлага модел кој е поврзан со влошување на механичките својства на бетонот.Сепак, Peng et al.22 го пресметале животниот век на CFRP и бетонските лепила користејќи податоци за температурата и циклусот на замрзнување-одмрзнување.Гуанг и сор.23 спроведе брзи тестови за замрзнување-одмрзнување на бетон и предложи метод за проценка на отпорноста на мраз врз основа на дебелината на оштетениот слој под изложеност на замрзнување-одмрзнување.Јаздани и сор.24 го проучувале ефектот на слоевите FRP врз пенетрацијата на хлоридните јони во бетонот.Резултатите покажуваат дека слојот FRP е хемиски отпорен и го изолира внатрешниот бетон од надворешните хлоридни јони.Liu et al.25 симулираа услови за тестирање на лупење за FRP бетон кородиран со сулфат, создадоа модел на лизгање и предвидоа деградација на интерфејсот FRP-бетон.Ванг и сор.26 воспостави модел на напрегање-деформација за бетон со еродиран со сулфат ограничен со FRP преку едноаксијални тестови за компресија.Џоу и сор.[27] го проучувал оштетувањето на неограничениот бетон предизвикано од комбинираните циклуси на замрзнување-одмрзнување на сол и за прв пат користел логистичка функција за да го опише механизмот на дефект.Овие студии постигнаа значителен напредок во проценката на издржливоста на бетонот со ограничен FRP.Сепак, повеќето истражувачи се фокусираа на моделирање на ерозивни медиуми под една неповолна состојба.Бетонот често се оштетува поради поврзаната ерозија предизвикана од различни услови на животната средина.Овие комбинирани еколошки услови сериозно ги влошуваат перформансите на бетонот ограничен со FRP.
Циклусите на сулфација и замрзнување-одмрзнување се два типични важни параметри кои влијаат на издржливоста на бетонот.Технологијата за локализација на FRP може да ги подобри својствата на бетонот.Широко се користи во инженерството и истражувањето, но моментално има свои ограничувања.Неколку студии се фокусираа на отпорноста на бетонот ограничен со FRP на сулфатна корозија во студените региони.Процесот на ерозија на целосно затворен, полузатворен и отворен бетон со натриум сулфат и замрзнување-одмрзнување заслужува подетално проучување, особено новиот полузатворен метод опишан во овој напис.Ефектот на засилување на бетонските столбови исто така беше проучен со размена на редоследот на задржување и ерозија на FRP.Микрокосмичките и макроскопските промени во примерокот предизвикани од ерозија на врската беа карактеризирани со електронски микроскоп, pH тест, SEM електронски микроскоп, анализа на енергетскиот спектар на EMF и едноаксијален механички тест.Дополнително, оваа студија ги разгледува законите кои ја регулираат врската напрегање-деформација што се јавува при едноаксијално механичко тестирање.Експериментално потврдените гранични вредности на напрегање и деформација беа потврдени со анализа на грешки користејќи четири постоечки модели на гранично напрегање.Предложениот модел може целосно да го предвиди крајното напрегање и цврстина на материјалот, што е корисно за идната практика на зајакнување на FRP.Конечно, тој служи како концептуална основа за концептот за отпорност на мраз од сол на бетон FRP.
Оваа студија го оценува влошувањето на бетонот ограничен со FRP користејќи корозија на сулфатен раствор во комбинација со циклуси на замрзнување-одмрзнување.Микроскопските и макроскопските промени предизвикани од ерозија на бетон се докажани со помош на електронска микроскопија за скенирање, pH тестирање, енергетска спектроскопија EDS и едноаксијално механичко тестирање.Дополнително, механичките својства и промените на напрегање-деформација на бетонот ограничен со FRP подложен на врзана ерозија беа испитани со помош на експерименти со аксијална компресија.
FRP Confined Concrete се состои од суров бетон, FRP материјал за надворешна обвивка и епоксидно лепило.Избрани се два надворешни изолациони материјали: CFRP и GRP, својствата на материјалите се прикажани во Табела 1. Како лепила се користени епоксидни смоли А и Б (однос на мешање 2:1 по волумен).Ориз.1 ги илустрира деталите за конструкцијата на материјалите од бетонска мешавина.На слика 1а, користен е Swan PO 42.5 Портланд цемент.Грубите агрегати се кршен базалтен камен со дијаметар од 5-10 и 10-19 mm, соодветно, како што е прикажано на сл.1б и в.Како ситно полнење на Сл. 1g користен е природен речен песок со модул на финост од 2,3.Подгответе раствор на натриум сулфат од гранулите на безводен натриум сулфат и одредена количина на вода.
Состав на бетонска смеса: а – цемент, б – агрегат 5–10 mm, в – агрегат 10–19 mm, г – речен песок.
Дизајнерската цврстина на бетонот е 30 MPa, што резултира со таложење на свеж цемент бетон од 40 до 100 mm.Односот на бетонска мешавина е прикажан во Табела 2, а односот на груб агрегат 5-10 mm и 10-20 mm е 3:7.Ефектот на интеракцијата со околината беше моделиран со прво подготвување на 10% раствор на NaSO4, а потоа истурање на растворот во комора за циклус на замрзнување-одмрзнување.
Бетонските мешавини беа подготвени во форсиран миксер од 0,5 m3 и целата серија бетон беше искористена за поставување на потребните примероци.Најпрво, состојките на бетонот се подготвуваат според Табела 2, а цементот, песокот и грубиот агрегат се мешаат претходно три минути.Потоа рамномерно распоредете ја водата и мешајте 5 минути.Потоа, примероците од бетон беа фрлени во цилиндрични калапи и се набиваа на вибрирачка маса (дијаметар на калапот 10 cm, висина 20 cm).
По стврднувањето 28 дена, примероците беа обвиткани со FRP материјал.Оваа студија дискутира за три методи за армирано-бетонски столбови, вклучувајќи целосно затворени, полу-ограничени и неограничени.За ограничени материјали се користат два вида, CFRP и GFRP.FRP Целосно затворена FRP бетонска обвивка, висока 20 cm и долга 39 cm.Горниот и долниот дел на бетонот врзан со FRP не беа запечатени со епоксид.Процесот на полу-херметичко тестирање како неодамна предложена херметичка технологија е опишан на следниов начин.
(2) Со линијар нацртајте линија на бетонската цилиндрична површина за да ја одредите положбата на лентите FRP, растојанието помеѓу лентите е 2,5 cm.Потоа завиткајте ја лентата околу бетонските области каде што не е потребен FRP.
(3) Бетонската површина се полира мазна со шкурка, се брише со алкохолна волна и се премачкува со епоксид.Потоа рачно залепете ги лентите од фиберглас на бетонската површина и притиснете ги празнините така што фибергласот целосно да се прилепи на бетонската површина и да избегне воздушни меури.Конечно, лепете ги лентите FRP на бетонската површина од горе до долу, според ознаките направени со линијар.
(4) По половина час проверете дали бетонот се одвоил од FRP.Ако FRP се лизга или се држи надвор, треба веднаш да се поправи.Лиенираните примероци мора да се излечат 7 дена за да се обезбеди зацврстена сила.
(5) По стврднувањето, употребете помошен нож за да ја отстраните лентата од површината на бетонот и на крајот да добиете полухерметички бетонски столб FRP.
Резултатите под различни ограничувања се прикажани на сл.2. Слика 2а покажува целосно затворен CFRP бетон, Слика 2б покажува полугенерализиран CFRP бетон, Слика 2в покажува целосно затворен GFRP бетон, а Слика 2г покажува полу-ограничен CFRP бетон.
Затворени стилови: (а) целосно затворен CFRP;(б) полузатворени јаглеродни влакна;(в) целосно затворен во фиберглас;(г) полузатворен фиберглас.
Постојат четири главни параметри кои се дизајнирани да го истражат ефектот на ограничувањата на FRP и секвенците на ерозија врз перформансите за контрола на ерозијата на цилиндрите.Табела 3 го прикажува бројот на примероци од бетонски столбови.Примероците за секоја категорија се состоеја од три идентични примероци на статус за да се задржат податоците конзистентни.Просечната вредност од три примероци беше анализирана за сите експериментални резултати во оваа статија.
(1) Херметичкиот материјал е класифициран како јаглеродни влакна или фиберглас.Беше направена споредба на ефектот на два вида влакна врз арматурата на бетонот.
(2) Методите за задржување на бетонски столб се поделени на три вида: целосно ограничен, полуограничен и неограничен.Отпорноста на ерозија на полузаградените бетонски столбови беше споредена со две други сорти.
(3) Условите на ерозија се циклуси на замрзнување-одмрзнување плус раствор на сулфат, а бројот на циклуси на замрзнување-одмрзнување е 0, 50 и 100 пати, соодветно.Проучен е ефектот на поврзаната ерозија врз бетонските столбови ограничени со FRP.
(4) Испитните парчиња се поделени во три групи.Првата група е завиткување со FRP, а потоа корозија, втората група е прво корозија, а потоа завиткување, а третата група е прво корозија, а потоа завиткување и потоа корозија.
Експерименталната постапка користи универзална машина за тестирање, машина за тестирање на затегнување, единица за циклус на замрзнување-одмрзнување (тип CDR-Z), електронски микроскоп, рН мерач, мерач на напрегање, уред за поместување, SEM електронски микроскоп и Анализатор на енергетски спектар на EDS во оваа студија.Примерокот е бетонски столб висок 10 cm и дијаметар 20 cm.Бетонот беше стврднат во рок од 28 дена по истурањето и набивањето, како што е прикажано на слика 3а.Сите примероци беа одлеани и се чуваа 28 дена на температура од 18-22°C и 95% релативна влажност, а потоа некои примероци беа завиткани со фиберглас.
Методи на испитување: (а) опрема за одржување на константна температура и влажност;(б) машина за циклус на замрзнување-одмрзнување;(в) универзална машина за тестирање;(г) pH тестер;(д) микроскопско набљудување.
Експериментот за замрзнување-одмрзнување го користи методот на блиц замрзнување како што е прикажано на слика 3б.Според GB/T 50082-2009 „Стандарди за издржливост за конвенционален бетон“, примероците од бетон беа целосно потопени во 10% раствор на натриум сулфат на 15-20°C 4 дена пред замрзнување и одмрзнување.После тоа, нападот на сулфат започнува и завршува истовремено со циклусот на замрзнување-одмрзнување.Времето на циклусот на замрзнување-одмрзнување е 2 до 4 часа, а времето на одмрзнување не треба да биде помало од 1/4 од времето на циклусот.Температурата на јадрото на примерокот треба да се одржува во опсег од (-18±2) до (5±2) °С.Преминот од замрзнато до одмрзнување треба да трае не повеќе од десет минути.Три цилиндрични идентични примероци од секоја категорија беа искористени за проучување на губењето на тежината и pH промената на растворот во текот на 25 циклуси на замрзнување-одмрзнување, како што е прикажано на Сл. 3г.По секои 25 циклуси на замрзнување-одмрзнување, примероците беа отстранети и површините се исчистија пред да се одреди нивната свежа тежина (Wd).Сите експерименти беа извршени во три примероци од примероците, а просечните вредности беа искористени за да се дискутираат резултатите од тестот.Формулите за губење на масата и јачината на примерокот се одредуваат на следниов начин:
Во формулата, ΔWd е губење на тежината (%) на примерокот по секои 25 циклуси на замрзнување-одмрзнување, W0 е просечната тежина на бетонскиот примерок пред циклусот на замрзнување-одмрзнување (kg), Wd е просечна тежина на бетонот.тежина на мострата по 25 циклуси на замрзнување-одмрзнување (kg).
Коефициентот на деградација на јачината на примерокот се карактеризира со Kd, а формулата за пресметка е следна:
Во формулата, ΔKd е стапката на губење на јачината (%) на примерокот по секои 50 циклуси на замрзнување-одмрзнување, f0 е просечна јачина на бетонскиот примерок пред циклусот замрзнување-одмрзнување (MPa), fd е просечна јачина на примерокот од бетон за 50 циклуси на замрзнување-одмрзнување (MPa).
На сл.3в покажува машина за тестирање на компресија за бетонски примероци.Во согласност со „Стандард за методи на испитување за физичките и механичките својства на бетонот“ (GBT50081-2019), дефиниран е метод за тестирање на бетонски столбови за цврстина на притисок.Стапката на оптоварување во тестот за компресија е 0,5 MPa/s, а во текот на тестот се користи континуирано и последователно оптоварување.Односот оптоварување-поместување за секој примерок беше снимен за време на механичкото тестирање.На надворешните површини на бетонските и FRP слоевите на примероците беа прикачени мерачи на напор за да се измерат аксијалните и хоризонталните напрегања.Истегната ќелија се користи при механичко тестирање за да се евидентира промената на напрегањето на примерокот за време на тестот за компресија.
На секои 25 циклуси на замрзнување-одмрзнување, се отстрануваше примерок од растворот за замрзнување-одмрзнување и се ставаше во контејнер.На сл.3d покажува рН тест на раствор од примерок во контејнер.Микроскопското испитување на површината и напречниот пресек на примерокот во услови на замрзнување-одмрзнување е прикажано на сл. 3г.Состојбата на површината на различни примероци по 50 и 100 циклуси на замрзнување-одмрзнување во раствор на сулфат беше забележана под микроскоп.Микроскопот користи 400x зголемување.При набљудување на површината на примерокот главно се забележува ерозијата на слојот FRP и на надворешниот слој од бетон.Набљудувањето на пресекот на примерокот во основа ги избира условите на ерозија на растојание од 5, 10 и 15 mm од надворешниот слој.Формирањето на сулфатни производи и циклусите на замрзнување-одмрзнување бара дополнително тестирање.Затоа, модифицираната површина на избраните примероци беше испитана со помош на електронски микроскоп (SEM) опремен со енергетски дисперзивен спектрометар (EDS).
Визуелно проверете ја површината на примерокот со електронски микроскоп и изберете 400X зголемување.Степенот на површинско оштетување кај полузатворен и без зглобови GRP бетон при циклуси на замрзнување-одмрзнување и изложеност на сулфати е доста висок, додека кај целосно затворен бетон е занемарлив.Првата категорија се однесува на појавата на ерозија на бесплатен бетон со натриум сулфат и од 0 до 100 циклуси на замрзнување-одмрзнување, како што е прикажано на сл. 4а.Бетонските примероци без изложеност на мраз имаат мазна површина без видливи карактеристики.По 50 ерозии, блокот на пулпата на површината делумно се олупи, изложувајќи ја белата обвивка на пулпата.По 100 ерозии, лушпите од растворите целосно паднале при визуелна проверка на бетонската површина.Микроскопското набљудување покажа дека површината на еродираниот бетон со 0 замрзнување-одмрзнување е мазна, а агрегатот на површината и малтерот се во иста рамнина.Беше забележана нерамна, груба површина на бетонска површина еродирана од 50 циклуси на замрзнување-одмрзнување.Тоа може да се објасни со фактот дека дел од малтерот е уништен и мала количина бели зрнести кристали се лепат на површината, која главно е составена од агрегат, малтер и бели кристали.По 100 циклуси на замрзнување-одмрзнување, на површината на бетонот се појави голема површина од бели кристали, додека темниот груб агрегат беше изложен на надворешната средина.Во моментов, бетонската површина е претежно изложена на агрегат и бели кристали.
Морфологија на ерозивен бетонски столб за замрзнување-одмрзнување: (а) неограничен бетонски столб;(б) полузатворен армиран бетон со јаглеродни влакна;(в) GRP полузаграден бетон;(г) целосно затворен CFRP бетон;(д) GRP бетон полузаграден бетон.
Втората категорија е корозија на полухерметички CFRP и GRP бетонски столбови под циклуси на замрзнување-одмрзнување и изложеност на сулфати, како што е прикажано на Сл. 4б, в.Визуелната инспекција (1x зголемување) покажа дека на површината на влакнестиот слој постепено се формирал бел прав, кој брзо паднал со зголемување на бројот на циклуси на замрзнување-одмрзнување.Неограничената површинска ерозија на полухерметичкиот FRP бетон стана поизразена како што се зголемуваше бројот на циклуси на замрзнување-одмрзнување.Видливиот феномен на „надуеност“ (отворената површина на растворот на бетонскиот столб е на работ на колапс).Сепак, феноменот на лупење е делумно попречен од соседната обвивка од јаглеродни влакна).Под микроскоп, синтетичките јаглеродни влакна се појавуваат како бели нишки на црна позадина со 400x зголемување.Поради тркалезната форма на влакната и изложеноста на нерамна светлина, тие изгледаат бели, но самите снопови од јаглеродни влакна се црни.Стаклените влакна првично имаат бел конец, но по контакт со лепилото станува проѕирен и состојбата на бетонот во внатрешноста на фибергласот е јасно видлива.Фибергласот е светло бело, а врзивото е жолтеникаво.И двете се многу светли во боја, така што бојата на лепилото ќе ги скрие жиците од фиберглас, давајќи му на целокупниот изглед жолтеникава нијанса.Јаглеродните и стаклените влакна се заштитени од оштетување со надворешна епоксидна смола.Како што се зголемуваше бројот на напади на замрзнување-одмрзнување, повеќе празнини и неколку бели кристали станаа видливи на површината.Како што се зголемува циклусот на замрзнување на сулфатите, врзивно средство постепено станува потенка, жолтеникавата боја исчезнува и влакната стануваат видливи.
Третата категорија е корозија на целосно затворен CFRP и GRP бетон при циклуси на замрзнување-одмрзнување и изложеност на сулфати, како што е прикажано на Сл. 4г, д.Повторно, забележаните резултати се слични на оние за вториот тип на ограничен дел од бетонскиот столб.
Споредете ги појавите забележани по примената на трите методи на задржување опишани погоре.Фиброзните ткива во целосно изолираниот FRP бетон остануваат стабилни како што се зголемува бројот на циклуси на замрзнување-одмрзнување.Од друга страна, лепливиот прстенест слој е потенок на површината.Епоксидните смоли најчесто реагираат со активни водородни јони во сулфурна киселина со отворен прстен и тешко реагираат со сулфати28.Така, може да се смета дека ерозијата главно ги менува својствата на адхезивниот слој како резултат на циклусите на замрзнување-одмрзнување, а со тоа го менува зајакнувачкиот ефект на FRP.Бетонската површина на полухерметички бетон со FRP го има истиот феномен на ерозија како неограничената бетонска површина.Неговиот FRP слој одговара на слојот FRP на целосно затворен бетон, а штетата не е очигледна.Меѓутоа, кај полузапечатениот GRP бетон, се јавуваат екстензивни ерозивни пукнатини каде што лентите со влакна се вкрстуваат со изложениот бетон.Ерозијата на изложените бетонски површини станува потешка како што се зголемува бројот на циклуси на замрзнување-одмрзнување.
Ентериерите на целосно затворен, полузатворен и неограничен FRP бетон покажаа значителни разлики кога беа подложени на циклуси на замрзнување-одмрзнување и изложеност на раствори на сулфат.Примерокот беше пресечен попречно и пресекот беше забележан со помош на електронски микроскоп при 400x зголемување.На сл.5 прикажува микроскопски слики на растојание од 5 mm, 10 mm и 15 mm од границата помеѓу бетон и малтер, соодветно.Забележано е дека кога растворот на натриум сулфат се комбинира со замрзнување-одмрзнување, оштетувањето на бетонот постепено се распаѓа од површината до внатрешноста.Бидејќи условите за внатрешна ерозија на CFRP и на бетонот со ограничен GFRP се исти, овој дел не ги споредува двата материјали за задржување.
Микроскопско набљудување на внатрешноста на бетонскиот дел од столбот: (а) целосно ограничен со фиберглас;(б) полу-заграден со фиберглас;(в) неограничено.
Внатрешната ерозија на целосно затворениот бетон со FRP е прикажана на сл.5а.Пукнатините се видливи на 5 mm, површината е релативно мазна, нема кристализација.Површината е мазна, без кристали, со дебелина од 10 до 15 mm.Внатрешна ерозија на FRP полухерметички бетон е прикажана на сл.5 Б. Пукнатини и бели кристали се видливи на 5mm и 10mm, а површината е мазна на 15mm.Слика 5в прикажува делови од бетонски FRP столбови каде што се пронајдени пукнатини на 5, 10 и 15 mm.Неколку бели кристали во пукнатините станаа постепено поретки како што пукнатините се поместуваа од надворешната страна на бетонот кон внатре.Бескрајните бетонски столбови покажаа најмногу ерозија, а по нив следуваа полуограничените бетонски столбови FRP.Натриум сулфат имаше мало влијание врз внатрешноста на целосно затворените примероци од бетон FRP во текот на 100 циклуси на замрзнување-одмрзнување.Ова укажува дека главната причина за ерозија на целосно ограничен FRP бетон е поврзана со ерозија замрзнување-одмрзнување во одреден временски период.Набљудувањето на пресекот покажа дека делот непосредно пред замрзнувањето и одмрзнувањето бил мазен и без агрегати.Како што бетонот замрзнува и одмрзнува, пукнатините се видливи, истото важи и за агрегатот, а белите зрнести кристали се густо покриени со пукнатини.Студиите27 покажаа дека кога бетонот се става во раствор на натриум сулфат, натриум сулфатот ќе навлезе во бетонот, од кои некои ќе таложат како кристали на натриум сулфат, а некои ќе реагираат со цемент.Кристалите на натриум сулфат и производите за реакција изгледаат како бели гранули.
FRP целосно ги ограничува бетонските пукнатини при конјугирана ерозија, но делот е мазен без кристализација.Од друга страна, FRP полузатворените и неограничени бетонски пресеци имаат развиено внатрешни пукнатини и кристализација при конјугирана ерозија.Според описот на сликата и претходните студии29, процесот на заедничка ерозија на неограничен и полуограничен FRP бетон е поделен во две фази.Првата фаза на пукање на бетонот е поврзана со експанзија и контракција за време на замрзнување-одмрзнување.Кога сулфатот продира во бетонот и станува видлив, соодветниот сулфат ги пополнува пукнатините настанати со собирање од реакциите на замрзнување-одмрзнување и хидратација.Затоа, сулфатот има посебен заштитен ефект врз бетонот во рана фаза и може да ги подобри механичките својства на бетонот до одреден степен.Втората фаза на напад на сулфат продолжува, продирајќи во пукнатини или празнини и реагирајќи со цементот за да формира стипса.Како резултат на тоа, пукнатината расте во големина и предизвикува оштетување.За тоа време, реакциите на експанзија и контракција поврзани со замрзнување и одмрзнување ќе го влошат внатрешното оштетување на бетонот, што ќе резултира со намалување на носивоста.
На сл.6 ги прикажува промените на pH на растворите за импрегнација на бетон за три ограничени методи следени по 0, 25, 50, 75 и 100 циклуси на замрзнување-одмрзнување.Неограничените и полузатворените бетонски малтери FRP покажаа најбрз пораст на pH вредноста од 0 до 25 циклуси на замрзнување-одмрзнување.Нивните pH вредности се зголемија од 7,5 на 11,5 и 11,4, соодветно.Како што се зголемуваше бројот на циклуси на замрзнување-одмрзнување, порастот на pH постепено се забавува по 25-100 циклуси на замрзнување-одмрзнување.Нивните pH вредности се зголемија од 11,5 и 11,4 на 12,4 и 11,84, соодветно.Бидејќи целосно врзаниот FRP бетон го покрива слојот FRP, тешко е растворот на натриум сулфат да навлезе.Во исто време, тешко е цементниот состав да навлезе во надворешни раствори.Така, рН постепено се зголемуваше од 7,5 на 8,0 помеѓу 0 и 100 циклуси на замрзнување-одмрзнување.Причината за промената на рН се анализира на следниов начин.Силикатот во бетонот се комбинира со водородни јони во вода за да формира силициумска киселина, а преостанатиот OH- ја зголемува pH вредноста на заситениот раствор.Промената на рН беше поизразена помеѓу 0-25 циклуси на замрзнување-одмрзнување и помалку изразена помеѓу 25-100 циклуси на замрзнување-одмрзнување30.Сепак, овде беше откриено дека pH вредноста продолжи да се зголемува по 25-100 циклуси на замрзнување-одмрзнување.Ова може да се објасни со фактот дека натриум сулфатот хемиски реагира со внатрешноста на бетонот, менувајќи ја pH вредноста на растворот.Анализата на хемискиот состав покажува дека бетонот реагира со натриум сулфат на следниот начин.
Формулите (3) и (4) покажуваат дека натриум сулфат и калциум хидроксид во цемент формираат гипс (калциум сулфат), а калциум сулфатот дополнително реагира со калциум метаалуминат во цементот за да формира кристали од стипса.Реакцијата (4) е придружена со формирање на основен OH-, што доведува до зголемување на pH вредноста.Исто така, бидејќи оваа реакција е реверзибилна, pH вредноста се зголемува во одредено време и полека се менува.
На сл.7а го прикажува губењето на тежината на целосно затворен, полузаграден и испреплетен GRP бетон за време на циклусите на замрзнување-одмрзнување во раствор на сулфат.Најочигледната промена во загубата на маса е неограничениот бетон.Неограничениот бетон изгуби околу 3,2% од својата маса по 50 напади на замрзнување-одмрзнување и околу 3,85% по 100 напади на замрзнување-одмрзнување.Резултатите покажуваат дека ефектот на конјугирана ерозија врз квалитетот на бетонот со слободен проток се намалува како што се зголемува бројот на циклуси на замрзнување-одмрзнување.Меѓутоа, при набљудување на површината на примерокот, беше откриено дека загубата на малтерот по 100 циклуси на замрзнување-одмрзнување е поголема отколку по 50 циклуси на замрзнување-одмрзнување.Во комбинација со студиите во претходниот дел, може да се претпостави дека пенетрацијата на сулфатите во бетонот доведува до забавување на загубата на маса.Во меѓувреме, внатрешно генерираните стипса и гипс, исто така, резултираат со побавно губење на тежината, како што е предвидено со хемиските равенки (3) и (4).
Промена на тежината: (а) врска помеѓу промената на тежината и бројот на циклуси на замрзнување-одмрзнување;(б) односот помеѓу промената на масата и pH вредноста.
Промената на губењето на тежината на FRP полухерметички бетон прво се намалува, а потоа се зголемува.По 50 циклуси на замрзнување-одмрзнување, загубата на маса на полухерметички бетон од фиберглас е околу 1,3%.Губењето на тежината по 100 циклуси беше 0,8%.Според тоа, може да се заклучи дека натриум сулфат навлегува во бетон со слободен проток.Дополнително, набљудувањето на површината на пробното парче, исто така, покажа дека лентите со влакна може да се спротивстават на лупењето на малтерот на отворено, со што се намалува губењето на тежината.
Промената на загубата на маса на целосно затворениот FRP бетон е различна од првите две.Масата не губи, туку додава.По 50 ерозии од мраз-одмрзнување, масата се зголемила за околу 0,08%.По 100 пати, неговата маса се зголемила за околу 0,428%.Бидејќи бетонот е целосно истурен, малтерот од површината на бетонот нема да се откине и веројатно нема да резултира со губење на квалитетот.Од друга страна, навлегувањето на вода и сулфати од површината со висока содржина во внатрешноста на нискосодржиниот бетон исто така го подобрува квалитетот на бетонот.
Претходно беа спроведени неколку студии за односот помеѓу pH и загубата на маса во бетон ограничен со FRP под ерозивни услови.Повеќето од истражувањата главно ја дискутираат врската помеѓу губењето на масата, модулот на еластичност и губењето на силата.На сл.7б ја покажува врската помеѓу pH на бетонот и загубата на маса под три ограничувања.Предложен е модел за предвидување за да се предвиди загубата на бетонска маса користејќи три методи на задржување при различни pH вредности.Како што може да се види на Слика 7б, Пирсоновиот коефициент е висок, што покажува дека навистина постои корелација помеѓу pH и загубата на маса.Вредностите на р-квадрат за неограничен, полуограничен и целосно ограничен бетон беа 0,86, 0,75 и 0,96, соодветно.Ова покажува дека промената на pH вредноста и губењето на тежината на целосно изолираниот бетон е релативно линеарна и во услови на сулфат и во услови на замрзнување-одмрзнување.Кај неограничениот бетон и полухерметичкиот FRP бетон, рН постепено се зголемува како што цементот реагира со водениот раствор.Како резултат на тоа, бетонската површина постепено се уништува, што доведува до бестежинска состојба.Од друга страна, pH вредноста на целосно затворениот бетон малку се менува бидејќи слојот FRP ја забавува хемиската реакција на цементот со водениот раствор.Така, за целосно затворен бетон, нема видлива површинска ерозија, но ќе добие тежина поради заситеноста поради апсорпцијата на сулфатните раствори.
На сл.8 ги прикажува резултатите од SEM скенирање на примероци гравирани со натриум сулфат замрзнување-одмрзнување.Електронската микроскопија испитуваше примероци собрани од блокови земени од надворешниот слој на бетонски столбови.Слика 8а е слика со електронски микроскоп за скенирање на неограден бетон пред ерозија.Забележано е дека има многу дупки на површината на примерокот, кои влијаат на јачината на самиот бетонски столб пред одмрзнување.На сл.8б покажува слика со електронски микроскоп на целосно изолиран примерок од бетон FRP по 100 циклуси на замрзнување-одмрзнување.Може да се откријат пукнатини во примерокот поради замрзнување и одмрзнување.Сепак, површината е релативно мазна и на неа нема кристали.Затоа, неисполнетите пукнатини се повидливи.На сл.8в покажува примерок од полухерметички GRP бетон по 100 циклуси на ерозија на мраз.Јасно е дека пукнатините се прошириле и помеѓу пукнатините се формирале зрна.Некои од овие честички се прикачуваат на пукнатини.SEM скенирање на примерок од неограничен бетонски столб е прикажано на Слика 8г, феномен што е во согласност со полурестрикција.За дополнително да се разјасни составот на честичките, честичките во пукнатините беа дополнително зголемени и анализирани со помош на спектроскопија EDS.Честичките во основа доаѓаат во три различни форми.Според анализата на енергетскиот спектар, првиот тип, како што е прикажано на слика 9а, е редовен блок кристал, главно составен од O, S, Ca и други елементи.Со комбинирање на претходните формули (3) и (4), може да се утврди дека главната компонента на материјалот е гипсот (калциум сулфат).Вториот е прикажан на Слика 9б;според анализата на енергетскиот спектар тој е ацикуларен ненасочен објект, а неговите главни компоненти се O, Al, S и Ca.Комбинираните рецепти покажуваат дека материјалот главно се состои од стипса.Третиот блок прикажан на Сл. 9в, е неправилен блок, определен со анализа на енергетскиот спектар, главно составен од компоненти O, Na и S. Се покажа дека тоа се главно кристали на натриум сулфат.Електронската микроскопија со скенирање покажа дека повеќето празнини се исполнети со кристали на натриум сулфат, како што е прикажано на Слика 9в, заедно со мали количини гипс и стипса.
Електронски микроскопски слики на примероци пред и по корозија: (а) отворен бетон пред корозија;(б) по корозија, фибергласот е целосно запечатен;(в) по корозија на GRP полузаграден бетон;(г) по корозија на отворен бетон.
Анализата ни овозможува да ги извлечеме следните заклучоци.Сликите со електронски микроскоп од трите примероци беа сите 1k× и на сликите беа пронајдени и забележани пукнатини и производи од ерозија.Неограничениот бетон има најшироки пукнатини и содржи многу зрна.Полупритисен бетон со FRP е инфериорен во однос на бетонот без притисок во однос на ширината на пукнатините и бројот на честички.Целосно затворениот FRP бетон има најмала ширина на пукнатини и нема честички по ерозијата на замрзнување-одмрзнување.Сето ова покажува дека целосно затворениот FRP бетон е најмалку подложен на ерозија од замрзнување и одмрзнување.Хемиските процеси во полузатворените и отворени бетонски столбови од FRP доведуваат до формирање на стипса и гипс, а пенетрацијата на сулфатот влијае на порозноста.Додека циклусите на замрзнување-одмрзнување се главната причина за пукање на бетонот, сулфатите и нивните производи на прво место пополнуваат дел од пукнатините и порите.Меѓутоа, како што се зголемува количината и времето на ерозија, пукнатините продолжуваат да се шират и обемот на формираната стипса се зголемува, што резултира со истиснување пукнатини.На крајот, изложеноста на замрзнување-одмрзнување и сулфат ќе ја намали јачината на столбот.