Notícies

Gràcies per visitar el contingut de fibra de cabron de fibra de vidre dispersa.Esteu utilitzant una versió del navegador amb suport CSS limitat.Per obtenir la millor experiència, us recomanem que utilitzeu un navegador actualitzat (o desactiveu el mode de compatibilitat a Internet Explorer).A més, per garantir un suport permanent, mostrem el lloc sense estils ni JavaScript.
El formigó reforçat amb polímers (FRP) es considera un mètode innovador i econòmic de reparació estructural.En aquest estudi, es van seleccionar dos materials típics [polímer reforçat amb fibra de carboni (CFRP) i polímer reforçat amb fibra de vidre (GFRP)] per estudiar l'efecte de reforç del formigó en entorns durs.S'ha discutit la resistència del formigó que conté FRP a l'atac de sulfat i els cicles de congelació-descongelació relacionats.Microscòpia electrònica per estudiar la degradació superficial i interna del formigó durant l'erosió conjugada.El grau i el mecanisme de corrosió del sulfat de sodi es van analitzar mitjançant el valor del pH, la microscòpia electrònica SEM i l'espectre d'energia EMF.S'han utilitzat proves de resistència a la compressió axial per avaluar el reforç de columnes de formigó restringides per FRP, i s'han derivat relacions tensió-deformació per a diversos mètodes de retenció de FRP en un entorn acoblat erosiu.Es va realitzar una anàlisi d'errors per calibrar els resultats de les proves experimentals mitjançant quatre models predictius existents.Totes les observacions indiquen que el procés de degradació del formigó restringit amb FRP és complex i dinàmic sota tensions conjugues.El sulfat de sodi inicialment augmenta la resistència del formigó en la seva forma bruta.Tanmateix, els cicles de congelació i descongelació posteriors poden agreujar l'esquerdament del formigó i el sulfat de sodi redueix encara més la resistència del formigó afavorint l'esquerdament.Es proposa un model numèric precís per simular la relació tensió-deformació, que és fonamental per dissenyar i avaluar el cicle de vida del formigó restringit per FRP.
Com a mètode innovador de reforç de formigó que s'ha investigat des de la dècada de 1970, el FRP té els avantatges de pes lleuger, alta resistència, resistència a la corrosió, resistència a la fatiga i construcció còmoda1,2,3.A mesura que els costos disminueixen, és cada cop més comú en aplicacions d'enginyeria com la fibra de vidre (GFRP), la fibra de carboni (CFRP), la fibra de basalt (BFRP) i la fibra d'aramida (AFRP), que són els FRP més utilitzats per al reforç estructural4, 5. El mètode de retenció de FRP proposat pot millorar el rendiment del formigó i evitar el col·lapse prematur.No obstant això, diversos entorns externs en enginyeria mecànica sovint afecten la durabilitat del formigó limitat per FRP, fent que la seva resistència es vegi compromesa.
Diversos investigadors han estudiat els canvis de tensió i deformació del formigó amb diferents formes i mides de secció transversal.Yang et al.6 va trobar que l'estrès i la tensió finals es correlacionaven positivament amb el creixement del gruix del teixit fibrós.Wu et al.7 van obtenir corbes tensió-deformació per al formigó restringit per FRP utilitzant diversos tipus de fibres per predir les deformacions i càrregues últimes.Lin et al.8 van trobar que els models de tensió-deformació de FRP per a barres rodones, quadrades, rectangulars i el·líptiques també difereixen molt i van desenvolupar un nou model de tensió-deformació orientat al disseny utilitzant la relació entre l'amplada i el radi de la cantonada com a paràmetres.Lam et al.9 van observar que la superposició i la curvatura no uniformes del FRP van donar lloc a menys tensió i tensió de fractura en el FRP que en les proves de tracció de lloses.A més, els científics han estudiat restriccions parcials i nous mètodes de restricció segons diferents necessitats de disseny del món real.Wang et al.[10] va realitzar proves de compressió axial en formigó total, parcial i sense restriccions en tres modes limitats.S'ha desenvolupat un model de "tensió-deformació" i es donen els coeficients de l'efecte limitant per al formigó parcialment tancat.Wu et al.11 va desenvolupar un mètode per predir la dependència de tensió-deformació del formigó restringit per FRP que té en compte els efectes de la mida.Moran et al.12 van avaluar les propietats de compressió monotònica axial del formigó restringit amb tires helicoïdals de FRP i van derivar les seves corbes tensió-deformació.Tanmateix, l'estudi anterior examina principalment la diferència entre el formigó parcialment tancat i el formigó totalment tancat.El paper dels FRP limitant parcialment les seccions de formigó no s'ha estudiat amb detall.
A més, l'estudi va avaluar el rendiment del formigó restringit amb FRP en termes de resistència a la compressió, canvi de tensió, mòdul inicial d'elasticitat i mòdul d'enduriment per deformació en diverses condicions.Tijani et al.13,14 van trobar que la reparació del formigó limitat amb FRP disminueix amb l'augment del dany en els experiments de reparació de FRP en formigó danyat inicialment.Ma et al.[15] va estudiar l'efecte del dany inicial en columnes de formigó restringides per FRP i va considerar que l'efecte del grau de dany sobre la resistència a la tracció era insignificant, però tenia un efecte significatiu en les deformacions laterals i longitudinals.Tanmateix, Cao et al.16 van observar corbes tensió-deformació i corbes d'embolcall de tensió-deformació del formigó restringit per FRP afectat pel dany inicial.A més dels estudis sobre la fallada inicial del formigó, també s'han realitzat alguns estudis sobre la durabilitat del formigó limitat amb FRP en condicions ambientals dures.Aquests científics van estudiar la degradació del formigó restringit amb FRP en condicions dures i van utilitzar tècniques d'avaluació de danys per crear models de degradació per predir la vida útil.Xie et al.17 va col·locar formigó restringit per FRP en un entorn hidrotèrmic i va trobar que les condicions hidrotermals afectaven significativament les propietats mecàniques de FRP, donant lloc a una disminució gradual de la seva resistència a la compressió.En un entorn àcid-base, la interfície entre CFRP i formigó es deteriora.A mesura que augmenta el temps d'immersió, la velocitat d'alliberament de l'energia de destrucció de la capa de CFRP disminueix significativament, la qual cosa condueix finalment a la destrucció de mostres interfacials18,19,20.A més, alguns científics també han estudiat els efectes de la congelació i la descongelació en el formigó limitat amb FRP.Liu et al.21 van assenyalar que la barra d'armadura de CFRP té una bona durabilitat sota cicles de congelació-descongelació basada en el mòdul dinàmic relatiu, la resistència a la compressió i la relació tensió-deformació.A més, es proposa un model associat al deteriorament de les propietats mecàniques del formigó.Tanmateix, Peng et al.22 van calcular la vida útil dels adhesius de CFRP i formigó utilitzant dades de temperatura i cicle de congelació-descongelació.Guang et al.23 va realitzar proves ràpides de congelació-descongelació del formigó i va proposar un mètode per avaluar la resistència a les gelades en funció del gruix de la capa danyada sota l'exposició al gel-desgel.Yazdani et al.24 van estudiar l'efecte de les capes de FRP sobre la penetració dels ions clorur al formigó.Els resultats mostren que la capa de FRP és resistent químicament i aïlla el formigó interior dels ions de clorur exteriors.Liu et al.25 van simular les condicions de prova de pelat per a formigó FRP corroït per sulfat, van crear un model de lliscament i van predir la degradació de la interfície FRP-formigó.Wang et al.26 va establir un model de tensió-deformació per al formigó erosionat per sulfat restringit per FRP mitjançant proves de compressió uniaxial.Zhou et al.[27] van estudiar els danys al formigó no confinat causats pels cicles combinats de congelació-descongelació de la sal i per primera vegada van utilitzar una funció logística per descriure el mecanisme de fallada.Aquests estudis han fet un avenç significatiu en l'avaluació de la durabilitat del formigó limitat amb FRP.Tanmateix, la majoria dels investigadors s'han centrat a modelar medis erosius en una condició desfavorable.El formigó sovint es fa malbé a causa de l'erosió associada causada per diverses condicions ambientals.Aquestes condicions ambientals combinades degraden greument el rendiment del formigó restringit amb FRP.
Els cicles de sulfatació i congelació-descongelació són dos paràmetres importants típics que afecten la durabilitat del formigó.La tecnologia de localització FRP pot millorar les propietats del formigó.S'utilitza àmpliament en enginyeria i investigació, però actualment té les seves limitacions.Diversos estudis s'han centrat en la resistència del formigó restringit amb FRP a la corrosió per sulfat a les regions fredes.El procés d'erosió del formigó totalment tancat, semi-tancat i obert per sulfat de sodi i congelació-descongelació mereix un estudi més detallat, especialment el nou mètode semi-tancat descrit en aquest article.També s'ha estudiat l'efecte de reforç en columnes de formigó intercanviant l'ordre de retenció i erosió de FRP.Els canvis microcòsmics i macroscòpics a la mostra causats per l'erosió de l'enllaç es van caracteritzar per microscopi electrònic, prova de pH, microscopi electrònic SEM, anàlisi de l'espectre d'energia EMF i prova mecànica uniaxial.A més, aquest estudi analitza les lleis que regeixen la relació tensió-deformació que es produeix en les proves mecàniques uniaxials.Els valors de tensió i deformació límit verificats experimentalment es van validar mitjançant anàlisi d'errors mitjançant quatre models de tensió-deformació límit existents.El model proposat pot predir completament la tensió i la resistència finals del material, la qual cosa és útil per a la futura pràctica de reforç de FRP.Finalment, serveix com a base conceptual per al concepte de resistència a les gelades de sal de formigó FRP.
Aquest estudi avalua el deteriorament del formigó limitat en FRP mitjançant la corrosió de la solució de sulfat en combinació amb cicles de congelació-descongelació.Els canvis microscòpics i macroscòpics causats per l'erosió del formigó s'han demostrat mitjançant microscòpia electrònica d'escaneig, proves de pH, espectroscòpia d'energia EDS i proves mecàniques uniaxials.A més, es van investigar les propietats mecàniques i els canvis de tensió-deformació del formigó restringit per FRP sotmès a erosió lligada mitjançant experiments de compressió axial.
El formigó confinat FRP consta de formigó en brut, material d'embolcall exterior de FRP i adhesiu epoxi.Es van seleccionar dos materials d'aïllament extern: CFRP i GRP, les propietats dels materials es mostren a la Taula 1. Es van utilitzar resines epoxi A i B com a adhesius (proporció de mescla 2:1 en volum).Arròs.1 il·lustra els detalls de la construcció de materials de mescla de formigó.A la figura 1a, es va utilitzar ciment Portland Swan PO 42.5.Els agregats gruixuts són pedra de basalt triturada amb un diàmetre de 5-10 i 10-19 mm, respectivament, tal com es mostra a la fig.1b i c.Com a farciment fi a la figura 1g s'utilitza sorra natural de riu amb un mòdul de finesa de 2,3.Prepareu una solució de sulfat de sodi a partir dels grànuls de sulfat de sodi anhidre i una certa quantitat d'aigua.
La composició de la mescla de formigó: a - ciment, b - agregat 5-10 mm, c - agregat 10-19 mm, d - sorra de riu.
La resistència de disseny del formigó és de 30 MPa, la qual cosa resulta en un assentament del formigó de ciment fresc de 40 a 100 mm.La relació de mescla de formigó es mostra a la taula 2, i la proporció d'àrids gruixuts de 5-10 mm i 10-20 mm és de 3:7.L'efecte de la interacció amb l'entorn es va modelar preparant primer una solució de NaSO4 al 10% i després abocant la solució a una cambra de cicle de congelació-descongelació.
Les mescles de formigó es van preparar en una batedora forçada de 0,5 m3 i es va utilitzar tot el lot de formigó per col·locar les mostres requerides.En primer lloc, es preparen els ingredients del formigó segons la Taula 2, i el ciment, la sorra i l'àrid gruixut es barregen durant tres minuts.A continuació, repartiu l'aigua de manera uniforme i remeneu-ho durant 5 minuts.A continuació, es van colar mostres de formigó en motlles cilíndrics i es van compactar sobre una taula vibratòria (diàmetre del motlle 10 cm, alçada 20 cm).
Després de curar-se durant 28 dies, les mostres es van embolicar amb material FRP.Aquest estudi analitza tres mètodes per a columnes de formigó armat, incloent totalment tancats, semi-restringits i sense restriccions.S'utilitzen dos tipus, CFRP i GFRP, per a materials limitats.FRP Carcassa de formigó FRP totalment tancada, de 20 cm d'alçada i 39 cm de llarg.La part superior i inferior del formigó lligat a FRP no estaven segellades amb epoxi.El procés de proves semihermètiques com a tecnologia hermètica proposada recentment es descriu a continuació.
(2) Amb un regle, dibuixeu una línia a la superfície cilíndrica de formigó per determinar la posició de les tires de FRP, la distància entre les tires és de 2,5 cm.A continuació, emboliqueu la cinta al voltant de les zones de formigó on no es necessita FRP.
(3) La superfície de formigó es polida llisa amb paper de vidre, s'eixuga amb llana d'alcohol i es recobreix amb epoxi.A continuació, enganxeu manualment les tires de fibra de vidre a la superfície de formigó i premeu els buits perquè la fibra de vidre s'adhereixi completament a la superfície de formigó i eviti bombolles d'aire.Finalment, enganxeu les tires de FRP a la superfície de formigó de dalt a baix, segons les marques fetes amb un regle.
(4) Després de mitja hora, comproveu si el formigó s'ha separat del FRP.Si el FRP llisca o sobresurt, s'ha de solucionar immediatament.Les mostres modelades s'han de curar durant 7 dies per garantir la seva resistència.
(5) Després de curar, utilitzeu un ganivet per treure la cinta de la superfície de formigó i, finalment, obteniu una columna de formigó FRP semihermètica.
Els resultats sota diverses limitacions es mostren a la fig.2. La figura 2a mostra un formigó de CFRP totalment tancat, la figura 2b mostra un formigó de CFRP semigeneralitzat, la figura 2c mostra un formigó de GFRP totalment tancat i la figura 2d un formigó de CFRP semi-restringit.
Estils tancats: (a) CFRP totalment tancat;(b) fibra de carboni semitancada;(c) completament tancat en fibra de vidre;(d) fibra de vidre semi-tancada.
Hi ha quatre paràmetres principals dissenyats per investigar l'efecte de les restriccions de FRP i les seqüències d'erosió sobre el rendiment del control de l'erosió dels cilindres.La taula 3 mostra el nombre de mostres de columnes de formigó.Les mostres de cada categoria constaven de tres mostres d'estat idèntiques per mantenir les dades coherents.Es va analitzar la mitjana de tres mostres per a tots els resultats experimentals d'aquest article.
(1) El material hermètic es classifica com a fibra de carboni o fibra de vidre.Es va fer una comparació de l'efecte de dos tipus de fibres sobre el reforç del formigó.
(2) Els mètodes de contenció de columnes de formigó es divideixen en tres tipus: totalment limitat, semilimitat i il·limitat.Es va comparar la resistència a l'erosió de les columnes de formigó semi-tancades amb altres dues varietats.
(3) Les condicions d'erosió són cicles de congelació-descongelació més solució de sulfat, i el nombre de cicles de congelació-descongelació és de 0, 50 i 100 vegades, respectivament.S'ha estudiat l'efecte de l'erosió acoblada en columnes de formigó restringides per FRP.
(4) Les peces de prova es divideixen en tres grups.El primer grup és l'embolcall de FRP i després la corrosió, el segon grup és la corrosió primer i després l'embolcall, i el tercer grup és la corrosió primer i després l'embolcall i després la corrosió.
El procediment experimental utilitza una màquina de prova universal, una màquina de prova de tracció, una unitat de cicle de congelació-descongelació (tipus CDR-Z), un microscopi electrònic, un mesurador de pH, un extensòmetre, un dispositiu de desplaçament, un microscopi electrònic SEM i un Analitzador d'espectre d'energia EDS en aquest estudi.La mostra és una columna de formigó de 10 cm d'alçada i 20 cm de diàmetre.El formigó es va curar en un termini de 28 dies després de l'abocament i la compactació, tal com es mostra a la figura 3a.Totes les mostres es van desemmotllar després de la fosa i es van mantenir durant 28 dies a 18-22 ° C i 95% d'humitat relativa, i després algunes mostres es van embolicar amb fibra de vidre.
Mètodes d'assaig: (a) equips per mantenir constants la temperatura i la humitat;(b) una màquina de cicle de congelació-descongelació;(c) màquina de prova universal;(d) provador de pH;(e) observació microscòpica.
L'experiment de congelació-descongelació utilitza el mètode de congelació flash tal com es mostra a la figura 3b.Segons GB/T 50082-2009 "Normes de durabilitat per al formigó convencional", les mostres de formigó es van submergir completament en una solució de sulfat de sodi al 10% a 15-20 ° C durant 4 dies abans de congelar-les i descongelar-les.Després d'això, l'atac de sulfat comença i acaba simultàniament amb el cicle de congelació-descongelació.El temps del cicle de congelació-descongelació és de 2 a 4 hores i el temps de descongelació no ha de ser inferior a 1/4 del temps del cicle.La temperatura del nucli de la mostra s'ha de mantenir dins del rang de (-18±2) a (5±2) °С.La transició de la congelació a la descongelació no hauria de durar més de deu minuts.Es van utilitzar tres mostres cilíndriques idèntiques de cada categoria per estudiar la pèrdua de pes i el canvi de pH de la solució durant 25 cicles de congelació-descongelació, tal com es mostra a la figura 3d.Després de cada 25 cicles de congelació-descongelació, es van retirar les mostres i es van netejar les superfícies abans de determinar el seu pes fresc (Wd).Tots els experiments es van dur a terme per triplicat de les mostres i es van utilitzar els valors mitjans per discutir els resultats de la prova.Les fórmules per a la pèrdua de massa i força de la mostra es determinen de la següent manera:
A la fórmula, ΔWd és la pèrdua de pes (%) de la mostra després de cada 25 cicles de congelació-descongelació, W0 és el pes mitjà de la mostra de formigó abans del cicle de congelació-descongelació (kg), Wd és el pes mitjà del formigó.pes de la mostra després de 25 cicles de congelació-descongelació (kg).
El coeficient de degradació de la força de la mostra es caracteritza per Kd i la fórmula de càlcul és la següent:
A la fórmula, ΔKd és la taxa de pèrdua de resistència (%) de la mostra després de cada 50 cicles de congelació-descongelació, f0 és la resistència mitjana de la mostra de formigó abans del cicle de congelació-descongelació (MPa), fd és la força mitjana de la mostra de formigó per a 50 cicles de congelació-descongelació (MPa).
A la fig.La figura 3c mostra una màquina d'assaig de compressió per a mostres de formigó.D'acord amb la "Norma de mètodes d'assaig per a les propietats físiques i mecàniques del formigó" (GBT50081-2019), es defineix un mètode per provar columnes de formigó per a la resistència a la compressió.La velocitat de càrrega a la prova de compressió és de 0,5 MPa/s i s'utilitza una càrrega contínua i seqüencial durant tota la prova.La relació càrrega-desplaçament de cada mostra es va registrar durant les proves mecàniques.Es van col·locar extensometres a les superfícies exteriors de les capes de formigó i FRP de les mostres per mesurar les tensions axials i horitzontals.La cèl·lula de tensió s'utilitza en proves mecàniques per registrar el canvi en la tensió de la mostra durant una prova de compressió.
Cada 25 cicles de congelació-descongelació, es va treure una mostra de la solució de congelació-descongelació i es va col·locar en un recipient.A la fig.La figura 3d mostra una prova de pH d'una solució de mostra en un recipient.L'examen microscòpic de la superfície i la secció transversal de la mostra en condicions de congelació-descongelació es mostra a la figura 3d.L'estat de la superfície de diverses mostres després de 50 i 100 cicles de congelació-descongelació en solució de sulfat es va observar al microscopi.El microscopi utilitza un augment de 400x.Quan s'observa la superfície de la mostra, s'observa principalment l'erosió de la capa de FRP i la capa exterior de formigó.L'observació de la secció transversal de la mostra selecciona bàsicament les condicions d'erosió a una distància de 5, 10 i 15 mm de la capa exterior.La formació de productes de sulfat i cicles de congelació-descongelació requereix més proves.Per tant, la superfície modificada de les mostres seleccionades es va examinar mitjançant un microscopi electrònic d'escaneig (SEM) equipat amb un espectròmetre dispersiu d'energia (EDS).
Inspeccioneu visualment la superfície de la mostra amb un microscopi electrònic i seleccioneu un augment de 400X.El grau de dany superficial en el formigó de GRP semi-tancat i sense juntes sota cicles de congelació-descongelació i exposició a sulfats és bastant alt, mentre que en formigó totalment tancat és insignificant.La primera categoria es refereix a l'ocurrència de l'erosió del formigó de flux lliure per sulfat de sodi i de 0 a 100 cicles de congelació-descongelació, tal com es mostra a la figura 4a.Les mostres de formigó sense exposició a gelades tenen una superfície llisa sense característiques visibles.Després de 50 erosions, el bloc de polpa a la superfície es va pelar parcialment, deixant al descobert la closca blanca de la polpa.Després de 100 erosions, les closques de les solucions van caure completament durant una inspecció visual de la superfície de formigó.L'observació microscòpica va mostrar que la superfície del formigó erosionat per congelació-descongelació 0 era llisa i l'àrid superficial i el morter estaven en el mateix pla.Es va observar una superfície irregular i rugosa sobre una superfície de formigó erosionada per 50 cicles de congelació-descongelació.Això es pot explicar pel fet que part del morter es destrueix i una petita quantitat de cristalls granulars blancs s'adhereixen a la superfície, que es compon principalment d'àrids, morter i cristalls blancs.Després de 100 cicles de congelació-descongelació, una gran àrea de cristalls blancs va aparèixer a la superfície del formigó, mentre que l'àrid fosc fos exposat a l'entorn extern.Actualment, la superfície del formigó és majoritàriament àrids exposats i cristalls blancs.
Morfologia d'una columna erosiva de formigó gel-descongelat: (a) columna de formigó sense restriccions;(b) formigó armat amb fibra de carboni semi-tancat;(c) formigó semi-tancat de GRP;(d) formigó CFRP totalment tancat;(e) Formigó semi-tancat de formigó GRP.
La segona categoria és la corrosió de columnes de formigó semihermètiques CFRP i GRP sota cicles de congelació-descongelació i exposició a sulfats, tal com es mostra a la figura 4b, c.La inspecció visual (ampliació 1x) va mostrar que es va formar gradualment una pols blanca a la superfície de la capa fibrosa, que va caure ràpidament amb un augment del nombre de cicles de congelació-descongelació.L'erosió superficial sense restriccions del formigó semihermètic FRP es va fer més pronunciada a mesura que augmentava el nombre de cicles de congelació-descongelació.El fenomen visible de "inflor" (la superfície oberta de la solució de la columna de formigó està a punt de col·lapse).Tanmateix, el fenomen de pelatge es veu parcialment obstaculitzat pel recobriment de fibra de carboni adjacent).Sota el microscopi, les fibres de carboni sintètiques apareixen com a fils blancs sobre un fons negre amb un augment de 400x.A causa de la forma rodona de les fibres i de l'exposició a la llum desigual, semblen blanques, però els mateixos paquets de fibra de carboni són negres.La fibra de vidre és inicialment semblant a un fil blanc, però en entrar en contacte amb l'adhesiu es torna transparent i l'estat del formigó dins de la fibra de vidre és clarament visible.La fibra de vidre és de color blanc brillant i l'aglutinant és groguenc.Tots dos són de color molt clar, de manera que el color de la cola amagarà els fils de fibra de vidre, donant a l'aspecte general un to groguenc.Les fibres de carboni i vidre estan protegides dels danys per una resina epoxi externa.A mesura que augmentava el nombre d'atacs de congelació i descongelació, es van fer visibles més buits i uns quants cristalls blancs a la superfície.A mesura que augmenta el cicle de congelació del sulfat, l'aglutinant es fa més prim, el color groguenc desapareix i les fibres es fan visibles.
La tercera categoria és la corrosió del formigó CFRP i GRP totalment tancat sota cicles de congelació-descongelació i exposició a sulfats, tal com es mostra a la figura 4d, e.De nou, els resultats observats són similars als del segon tipus de secció restringida de la columna de formigó.
Compareu els fenòmens observats després d'aplicar els tres mètodes de contenció descrits anteriorment.Els teixits fibrosos del formigó FRP totalment aïllat es mantenen estables a mesura que augmenta el nombre de cicles de congelació-descongelació.D'altra banda, la capa d'anell adhesiu és més prima a la superfície.Les resines epoxi reaccionen majoritàriament amb ions d'hidrogen actiu en àcid sulfúric d'anell obert i gairebé no reaccionen amb sulfats28.Així, es pot considerar que l'erosió canvia principalment les propietats de la capa adhesiva com a resultat dels cicles de congelació-descongelació, canviant així l'efecte de reforç del FRP.La superfície de formigó del formigó semihermètic FRP té el mateix fenomen d'erosió que la superfície de formigó sense restriccions.La seva capa de FRP correspon a la capa de FRP de formigó totalment tancat, i el dany no és evident.Tanmateix, en el formigó semi-segellat de GRP, es produeixen esquerdes erosionades extenses on les tires de fibra es creuen amb el formigó exposat.L'erosió de les superfícies de formigó exposades es fa més severa a mesura que augmenta el nombre de cicles de congelació-descongelació.
Els interiors del formigó FRP totalment tancat, semi-tancat i sense restriccions van mostrar diferències significatives quan es van sotmetre a cicles de congelació-descongelació i exposició a solucions de sulfat.La mostra es va tallar transversalment i es va observar la secció transversal mitjançant un microscopi electrònic amb un augment de 400x.A la fig.La figura 5 mostra imatges microscòpiques a una distància de 5 mm, 10 mm i 15 mm del límit entre el formigó i el morter, respectivament.S'ha observat que quan es combina la solució de sulfat de sodi amb la congelació-descongelació, els danys del formigó es descomponen progressivament des de la superfície fins a l'interior.Com que les condicions d'erosió interna del formigó restringit CFRP i GFRP són les mateixes, aquesta secció no compara els dos materials de contenció.
Observació microscòpica de l'interior de la secció de formigó de la columna: (a) completament limitada per fibra de vidre;(b) semi-tancat amb fibra de vidre;(c) il·limitat.
L'erosió interna del formigó totalment tancat de FRP es mostra a la fig.5a.Les esquerdes són visibles a 5 mm, la superfície és relativament llisa, no hi ha cristal·lització.La superfície és llisa, sense cristalls, de 10 a 15 mm de gruix.L'erosió interna del formigó semihermètic FRP es mostra a la fig.5 B. Les esquerdes i els cristalls blancs són visibles a 5 mm i 10 mm, i la superfície és llisa a 15 mm.La figura 5c mostra seccions de columnes de FRP de formigó on es van trobar esquerdes a 5, 10 i 15 mm.Uns quants cristalls blancs a les esquerdes es van fer cada cop més rars a mesura que les esquerdes es van traslladar des de l'exterior del formigó cap a l'interior.Les columnes de formigó sense fi van mostrar la majoria d'erosió, seguides de les columnes de formigó de FRP semi-restringits.El sulfat de sodi va tenir poc efecte a l'interior de mostres de formigó FRP totalment tancades durant 100 cicles de congelació-descongelació.Això indica que la principal causa de l'erosió del formigó FRP totalment restringit és l'erosió per congelació-descongelació associada durant un període de temps.L'observació de la secció transversal va mostrar que la secció immediatament anterior a la congelació i descongelació era llisa i lliure d'àrids.A mesura que el formigó es congela i es descongela, les esquerdes són visibles, el mateix passa amb l'àrid, i els cristalls granulars blancs estan densament coberts d'esquerdes.Els estudis27 han demostrat que quan el formigó es col·loca en una solució de sulfat de sodi, el sulfat de sodi penetrarà al formigó, alguns dels quals precipitaran com a cristalls de sulfat de sodi, i alguns reaccionaran amb el ciment.Els cristalls de sulfat de sodi i els productes de reacció semblen grànuls blancs.
El FRP limita completament les esquerdes del formigó en l'erosió conjugada, però la secció és llisa sense cristal·lització.D'altra banda, els trams de formigó semitancat i sense restriccions de FRP han desenvolupat esquerdes internes i cristal·lització sota erosió conjugada.D'acord amb la descripció de la imatge i estudis anteriors29, el procés d'erosió conjunta del formigó FRP no restringit i semi-restringit es divideix en dues etapes.La primera etapa d'esquerdes del formigó s'associa amb l'expansió i la contracció durant la congelació-descongelació.Quan el sulfat penetra al formigó i es fa visible, el sulfat corresponent omple les esquerdes creades per la contracció de les reaccions de congelació-descongelació i hidratació.Per tant, el sulfat té un efecte protector especial sobre el formigó en una fase inicial i pot millorar les propietats mecàniques del formigó fins a cert punt.La segona etapa d'atac de sulfat continua, penetrant esquerdes o buits i reaccionant amb el ciment per formar alum.Com a resultat, l'esquerda augmenta de mida i causa danys.Durant aquest temps, les reaccions d'expansió i contracció associades a la congelació i el desgel agreujaran els danys interns del formigó, donant lloc a una reducció de la capacitat de càrrega.
A la fig.La figura 6 mostra els canvis de pH de les solucions d'impregnació de formigó per a tres mètodes limitats controlats després de 0, 25, 50, 75 i 100 cicles de congelació-descongelació.Els morters de formigó FRP sense restriccions i semitancats van mostrar l'augment més ràpid del pH de 0 a 25 cicles de congelació-descongelació.Els seus valors de pH van augmentar de 7,5 a 11,5 i 11,4, respectivament.A mesura que augmentava el nombre de cicles de congelació-descongelació, l'augment del pH es va reduir gradualment després de 25-100 cicles de congelació-descongelació.Els seus valors de pH van augmentar d'11,5 i 11,4 a 12,4 i 11,84, respectivament.Com que el formigó de FRP totalment adherit cobreix la capa de FRP, és difícil que la solució de sulfat de sodi penetri.Al mateix temps, és difícil que la composició del ciment penetri en solucions externes.Així, el pH va augmentar gradualment de 7,5 a 8,0 entre 0 i 100 cicles de congelació-descongelació.El motiu del canvi de pH s'analitza de la següent manera.El silicat del formigó es combina amb els ions d'hidrogen de l'aigua per formar àcid silícic, i l'OH- restant augmenta el pH de la solució saturada.El canvi de pH va ser més pronunciat entre 0-25 cicles de congelació-descongelació i menys pronunciat entre 25-100 cicles de congelació-descongelació30.Tanmateix, aquí es va trobar que el pH continuava augmentant després de 25-100 cicles de congelació-descongelació.Això es pot explicar pel fet que el sulfat de sodi reacciona químicament amb l'interior del formigó, canviant el pH de la solució.L'anàlisi de la composició química mostra que el formigó reacciona amb el sulfat de sodi de la següent manera.
Les fórmules (3) i (4) mostren que el sulfat de sodi i l'hidròxid de calci en el ciment formen guix (sulfat de calci) i el sulfat de calci reacciona encara més amb el metaaluminat de calci en el ciment per formar cristalls d'alum.La reacció (4) va acompanyada de la formació d'OH- bàsic, que comporta un augment del pH.A més, com que aquesta reacció és reversible, el pH augmenta en un moment determinat i canvia lentament.
A la fig.La figura 7a mostra la pèrdua de pes del formigó GRP totalment tancat, semi-tancat i entrellaçat durant els cicles de congelació-descongelació en solució de sulfat.El canvi més evident en la pèrdua de massa és el formigó sense restriccions.El formigó sense restriccions va perdre al voltant del 3,2% de la seva massa després de 50 atacs de congelació i descongelació i al voltant del 3,85% després de 100 atacs de congelació i descongelació.Els resultats mostren que l'efecte de l'erosió conjugada sobre la qualitat del formigó de flux lliure disminueix a mesura que augmenta el nombre de cicles de congelació-descongelació.Tanmateix, en observar la superfície de la mostra, es va trobar que la pèrdua de morter després de 100 cicles de congelació-descongelació era més gran que després de 50 cicles de congelació-descongelació.En combinació amb els estudis de l'apartat anterior, es pot plantejar la hipòtesi que la penetració de sulfats al formigó condueix a una desacceleració de la pèrdua de massa.Mentrestant, l'alum i el guix generats internament també donen lloc a una pèrdua de pes més lenta, tal com prediuen les equacions químiques (3) i (4).
Canvi de pes: (a) relació entre el canvi de pes i el nombre de cicles de congelació-descongelació;(b) relació entre el canvi de massa i el valor del pH.
El canvi en la pèrdua de pes del formigó semihermètic FRP primer disminueix i després augmenta.Després de 50 cicles de congelació-descongelació, la pèrdua de massa del formigó de fibra de vidre semihermètica és d'aproximadament l'1,3%.La pèrdua de pes després de 100 cicles va ser del 0,8%.Per tant, es pot concloure que el sulfat de sodi penetra en el formigó que flueix lliurement.A més, l'observació de la superfície de la peça d'assaig també va demostrar que les tires de fibra podien resistir el pelat del morter en una zona oberta, reduint així la pèrdua de pes.
El canvi en la pèrdua de massa del formigó FRP totalment tancat és diferent dels dos primers.La missa no perd, sinó que afegeix.Després de 50 erosions de gel-desgel, la massa va augmentar al voltant del 0,08%.Després de 100 vegades, la seva massa va augmentar aproximadament un 0,428%.Com que el formigó s'aboca completament, el morter de la superfície del formigó no es desenganxarà i és poc probable que provoqui una pèrdua de qualitat.D'altra banda, la penetració d'aigua i sulfats des de la superfície d'alt contingut a l'interior del formigó de baix contingut també millora la qualitat del formigó.
Anteriorment s'han realitzat diversos estudis sobre la relació entre el pH i la pèrdua de massa en el formigó restringit amb FRP en condicions erosives.La major part de la investigació discuteix principalment la relació entre la pèrdua de massa, el mòdul elàstic i la pèrdua de força.A la fig.La figura 7b mostra la relació entre el pH del formigó i la pèrdua de massa sota tres restriccions.Es proposa un model predictiu per predir la pèrdua de massa del formigó mitjançant tres mètodes de retenció a diferents valors de pH.Com es pot veure a la figura 7b, el coeficient de Pearson és alt, cosa que indica que efectivament hi ha una correlació entre el pH i la pèrdua de massa.Els valors r-quadrat per al formigó sense restriccions, semirestringits i totalment restringits eren 0,86, 0,75 i 0,96, respectivament.Això indica que el canvi de pH i la pèrdua de pes del formigó totalment aïllat és relativament lineal tant en condicions de sulfat com de congelació-descongelació.En el formigó sense restriccions i el formigó semihermètic FRP, el pH augmenta gradualment a mesura que el ciment reacciona amb la solució aquosa.Com a resultat, la superfície de formigó es destrueix gradualment, cosa que condueix a la ingravidesa.D'altra banda, el pH del formigó totalment tancat canvia poc perquè la capa de FRP alenteix la reacció química del ciment amb la solució d'aigua.Així, per a un formigó totalment tancat, no hi ha erosió superficial visible, però guanyarà pes a causa de la saturació a causa de l'absorció de solucions de sulfat.
A la fig.La figura 8 mostra els resultats d'una exploració SEM de mostres gravades amb sulfat de sodi congelació-descongelació.La microscòpia electrònica va examinar mostres recollides de blocs extrets de la capa exterior de columnes de formigó.La figura 8a és una imatge de microscopi electrònic d'escaneig de formigó no tancat abans de l'erosió.Cal assenyalar que hi ha molts forats a la superfície de la mostra, que afecten la resistència de la pròpia columna de formigó abans de la descongelació.A la fig.La figura 8b mostra una imatge de microscopi electrònic d'una mostra de formigó FRP totalment aïllada després de 100 cicles de congelació-descongelació.Es poden detectar esquerdes a la mostra a causa de la congelació i el desgel.Tanmateix, la superfície és relativament llisa i no hi ha cristalls.Per tant, les esquerdes sense farcir són més visibles.A la fig.La figura 8c mostra una mostra de formigó semihermètic GRP després de 100 cicles d'erosió per gelades.És evident que les esquerdes es van eixamplar i es van formar grans entre les esquerdes.Algunes d'aquestes partícules s'adhereixen a les esquerdes.A la figura 8d es mostra una exploració SEM d'una mostra d'una columna de formigó sense restriccions, un fenomen coherent amb la semi-restricció.Per dilucidar encara més la composició de les partícules, les partícules de les esquerdes es van ampliar i analitzar encara més mitjançant l'espectroscòpia EDS.Les partícules tenen bàsicament tres formes diferents.Segons l'anàlisi de l'espectre energètic, el primer tipus, tal com es mostra a la figura 9a, és un cristall de bloc regular, format principalment per O, S, Ca i altres elements.Combinant les fórmules anteriors (3) i (4), es pot determinar que el component principal del material és el guix (sulfat de calci).El segon es mostra a la figura 9b;segons l'anàlisi de l'espectre energètic, és un objecte acicular no direccional i els seus components principals són O, Al, S i Ca.Les receptes combinades mostren que el material consta principalment d'alum.El tercer bloc que es mostra a la figura 9c, és un bloc irregular, determinat per anàlisi de l'espectre d'energia, format principalment pels components O, Na i S. Va resultar que aquests són principalment cristalls de sulfat de sodi.La microscòpia electrònica d'escaneig va mostrar que la majoria dels buits estaven plens de cristalls de sulfat de sodi, com es mostra a la figura 9c, juntament amb petites quantitats de guix i alumini.
Imatges microscòpiques electrònices de mostres abans i després de la corrosió: (a) formigó obert abans de la corrosió;(b) després de la corrosió, la fibra de vidre està completament segellada;(c) després de la corrosió del formigó semi-tancat de GRP;(d) després de la corrosió del formigó obert.
L'anàlisi ens permet extreure les següents conclusions.Les imatges de microscopi electrònic de les tres mostres eren totes 1k× i es van trobar i observar esquerdes i productes d'erosió a les imatges.El formigó sense restriccions té les esquerdes més amples i conté molts grans.El formigó de semi-pressió FRP és inferior al formigó sense pressió en termes d'amplada de fissures i nombre de partícules.El formigó FRP totalment tancat té l'amplada d'esquerda més petita i no hi ha partícules després de l'erosió per congelació-descongelació.Tot això indica que el formigó FRP totalment tancat és el menys susceptible a l'erosió per congelació i descongelació.Els processos químics dins de columnes de formigó semi-tancades i obertes de FRP condueixen a la formació d'alum i guix, i la penetració de sulfat afecta la porositat.Si bé els cicles de congelació i descongelació són la principal causa de l'esquerdament del formigó, els sulfats i els seus productes omplen algunes de les esquerdes i els porus en primer lloc.Tanmateix, a mesura que augmenta la quantitat i el temps d'erosió, les esquerdes continuen expandint-se i el volum d'alum format augmenta, donant lloc a esquerdes per extrusió.En última instància, la congelació-descongelació i l'exposició al sulfat reduiran la força de la columna.