Νέα

Σας ευχαριστούμε που επισκεφθήκατε τα περιεχόμενα ινών cabron από ίνες γυαλιού scatter.Χρησιμοποιείτε μια έκδοση προγράμματος περιήγησης με περιορισμένη υποστήριξη CSS.Για την καλύτερη εμπειρία, συνιστούμε να χρησιμοποιήσετε ένα ενημερωμένο πρόγραμμα περιήγησης (ή να απενεργοποιήσετε τη λειτουργία συμβατότητας στον Internet Explorer).Επιπλέον, για να διασφαλίσουμε τη συνεχή υποστήριξη, εμφανίζουμε τον ιστότοπο χωρίς στυλ και JavaScript.
Το πολυμερές οπλισμένο σκυρόδεμα (FRP) θεωρείται μια καινοτόμος και οικονομική μέθοδος δομικής επισκευής.Σε αυτή τη μελέτη, επιλέχθηκαν δύο τυπικά υλικά [πολυμερές ενισχυμένο με ίνες άνθρακα (CFRP) και πολυμερές ενισχυμένο με ίνες υάλου (GFRP)] για τη μελέτη της ενισχυτικής επίδρασης του σκυροδέματος σε σκληρά περιβάλλοντα.Η αντίσταση του σκυροδέματος που περιέχει FRP στην προσβολή θειικών και σχετικών κύκλων κατάψυξης-απόψυξης έχει συζητηθεί.Ηλεκτρονική μικροσκοπία για τη μελέτη της επιφανειακής και εσωτερικής αποικοδόμησης του σκυροδέματος κατά τη συζευγμένη διάβρωση.Ο βαθμός και ο μηχανισμός της διάβρωσης του θειικού νατρίου αναλύθηκαν με τιμή pH, ηλεκτρονική μικροσκοπία SEM και ενεργειακό φάσμα EMF.Οι δοκιμές αξονικής θλιπτικής αντοχής έχουν χρησιμοποιηθεί για την αξιολόγηση του οπλισμού υποστυλωμάτων σκυροδέματος περιορισμένων με FRP και έχουν προκύψει σχέσεις τάσης-παραμόρφωσης για διάφορες μεθόδους συγκράτησης FRP σε διαβρωτικό συνδεδεμένο περιβάλλον.Πραγματοποιήθηκε ανάλυση σφαλμάτων για τη βαθμονόμηση των αποτελεσμάτων πειραματικών δοκιμών χρησιμοποιώντας τέσσερα υπάρχοντα μοντέλα πρόβλεψης.Όλες οι παρατηρήσεις δείχνουν ότι η διαδικασία αποικοδόμησης του σκυροδέματος περιορισμένου FRP είναι πολύπλοκη και δυναμική υπό συζυγικές τάσεις.Το θειικό νάτριο αρχικά αυξάνει την αντοχή του σκυροδέματος στην ακατέργαστη μορφή του.Ωστόσο, οι επόμενοι κύκλοι κατάψυξης-απόψυξης μπορούν να επιδεινώσουν τη ρηγμάτωση του σκυροδέματος και το θειικό νάτριο μειώνει περαιτέρω την αντοχή του σκυροδέματος προάγοντας τη ρηγμάτωση.Ένα ακριβές αριθμητικό μοντέλο προτείνεται για την προσομοίωση της σχέσης τάσης-παραμόρφωσης, η οποία είναι κρίσιμη για το σχεδιασμό και την αξιολόγηση του κύκλου ζωής του σκυροδέματος περιορισμένου FRP.
Ως μια καινοτόμος μέθοδος οπλισμού σκυροδέματος που έχει ερευνηθεί από τη δεκαετία του 1970, το FRP έχει τα πλεονεκτήματα του μικρού βάρους, της υψηλής αντοχής, της αντοχής στη διάβρωση, της αντοχής στην κόπωση και της βολικής κατασκευής1,2,3.Καθώς το κόστος μειώνεται, γίνεται όλο και πιο συνηθισμένο σε εφαρμογές μηχανικής όπως το fiberglass (GFRP), οι ίνες άνθρακα (CFRP), οι ίνες βασάλτη (BFRP) και οι ίνες αραμιδίου (AFRP), οι οποίες είναι οι πιο συχνά χρησιμοποιούμενες FRP για δομική ενίσχυση4, 5 Η προτεινόμενη μέθοδος συγκράτησης FRP μπορεί να βελτιώσει την απόδοση του σκυροδέματος και να αποφύγει την πρόωρη κατάρρευση.Ωστόσο, διάφορα εξωτερικά περιβάλλοντα στη μηχανολογία επηρεάζουν συχνά την ανθεκτικότητα του σκυροδέματος περιορισμένου σε FRP, με αποτέλεσμα να διακυβεύεται η αντοχή του.
Αρκετοί ερευνητές έχουν μελετήσει τις αλλαγές καταπόνησης και καταπόνησης στο σκυρόδεμα με διαφορετικά σχήματα και μεγέθη διατομής.Οι Yang et al.6 διαπίστωσε ότι το τελικό στρες και η καταπόνηση συσχετίστηκαν θετικά με την ανάπτυξη στο πάχος του ινώδους ιστού.Οι Wu et al.7 έλαβαν καμπύλες τάσης-παραμόρφωσης για σκυρόδεμα περιορισμένου FRP χρησιμοποιώντας διάφορους τύπους ινών για να προβλέψουν τις τελικές παραμορφώσεις και φορτία.Οι Lin et al.8 διαπίστωσαν ότι τα μοντέλα τάσης-παραμόρφωσης FRP για στρογγυλές, τετράγωνες, ορθογώνιες και ελλειπτικές ράβδους διαφέρουν επίσης πολύ και ανέπτυξαν ένα νέο μοντέλο τάσης-παραμόρφωσης προσανατολισμένο στο σχεδιασμό χρησιμοποιώντας ως παραμέτρους την αναλογία πλάτους και ακτίνας γωνίας.Οι Lam et al.9 παρατήρησαν ότι η ανομοιόμορφη επικάλυψη και καμπυλότητα του FRP είχε ως αποτέλεσμα μικρότερη καταπόνηση θραύσης και τάση στο FRP από ό,τι στις δοκιμές εφελκυσμού της πλάκας.Επιπλέον, οι επιστήμονες έχουν μελετήσει μερικούς περιορισμούς και νέες μεθόδους περιορισμού σύμφωνα με διαφορετικές ανάγκες σχεδιασμού του πραγματικού κόσμου.Οι Wang et al.[10] πραγματοποίησε δοκιμές αξονικής συμπίεσης σε πλήρες, μερικό και απεριόριστο σκυρόδεμα σε τρεις περιορισμένους τρόπους λειτουργίας.Έχει αναπτυχθεί ένα μοντέλο «καταπόνησης-καταπόνησης» και δίνονται οι συντελεστές του περιοριστικού αποτελέσματος για μερικώς κλειστό σκυρόδεμα.Οι Wu et al.11 ανέπτυξε μια μέθοδο για την πρόβλεψη της εξάρτησης τάσης-παραμόρφωσης του περιορισμένου με FRP σκυροδέματος που λαμβάνει υπόψη τις επιπτώσεις του μεγέθους.Οι Moran et al.12 αξιολόγησαν τις ιδιότητες αξονικής μονοτονικής συμπίεσης του περιορισμένου σκυροδέματος με ελικοειδείς λωρίδες FRP και εξήγαγαν τις καμπύλες τάσης-παραμόρφωσης του.Ωστόσο, η παραπάνω μελέτη εξετάζει κυρίως τη διαφορά μεταξύ μερικώς κλειστού σκυροδέματος και πλήρως κλειστού σκυροδέματος.Ο ρόλος των FRP που περιορίζουν μερικώς τις τομές σκυροδέματος δεν έχει μελετηθεί λεπτομερώς.
Επιπλέον, η μελέτη αξιολόγησε την απόδοση του περιορισμένου με FRP σκυροδέματος όσον αφορά τη θλιπτική αντοχή, την αλλαγή παραμόρφωσης, το αρχικό μέτρο ελαστικότητας και το μέτρο σκλήρυνσης σε παραμόρφωση υπό διάφορες συνθήκες.Οι Tijani et al.13,14 διαπίστωσαν ότι η επισκευασιμότητα του σκυροδέματος περιορισμένου FRP μειώνεται με την αύξηση της ζημιάς στα πειράματα επισκευής FRP σε αρχικά κατεστραμμένο σκυρόδεμα.Οι Ma et al.[15] μελέτησε την επίδραση της αρχικής ζημιάς σε κολώνες από σκυρόδεμα περιορισμένων με FRP και θεώρησε ότι η επίδραση του βαθμού βλάβης στην αντοχή σε εφελκυσμό ήταν αμελητέα, αλλά είχε σημαντική επίδραση στις πλευρικές και διαμήκεις παραμορφώσεις.Ωστόσο, οι Cao et al.16 παρατηρήθηκαν καμπύλες τάσης-παραμόρφωσης και καμπύλες περιβλήματος τάσης-παραμόρφωσης σκυροδέματος περιορισμένου FRP που επηρεάστηκαν από την αρχική ζημιά.Εκτός από τις μελέτες για την αρχική αστοχία σκυροδέματος, ορισμένες μελέτες έχουν επίσης διεξαχθεί σχετικά με την ανθεκτικότητα του σκυροδέματος περιορισμένου σε FRP υπό σκληρές περιβαλλοντικές συνθήκες.Αυτοί οι επιστήμονες μελέτησαν την αποδόμηση του σκυροδέματος περιορισμένου FRP υπό σκληρές συνθήκες και χρησιμοποίησαν τεχνικές εκτίμησης ζημιών για να δημιουργήσουν μοντέλα υποβάθμισης για να προβλέψουν τη διάρκεια ζωής.Xie et al.17 τοποθέτησε σκυρόδεμα περιορισμένου FRP σε υδροθερμικό περιβάλλον και διαπίστωσε ότι οι υδροθερμικές συνθήκες επηρέασαν σημαντικά τις μηχανικές ιδιότητες του FRP, με αποτέλεσμα τη σταδιακή μείωση της θλιπτικής αντοχής του.Σε ένα περιβάλλον οξέος-βάσης, η διεπαφή μεταξύ CFRP και σκυροδέματος επιδεινώνεται.Καθώς ο χρόνος βύθισης αυξάνεται, ο ρυθμός απελευθέρωσης της ενέργειας καταστροφής του στρώματος CFRP μειώνεται σημαντικά, γεγονός που οδηγεί τελικά στην καταστροφή των δειγμάτων διεπιφανείας18,19,20.Επιπλέον, ορισμένοι επιστήμονες έχουν επίσης μελετήσει τις επιπτώσεις της κατάψυξης και της απόψυξης σε σκυρόδεμα περιορισμένου FRP.Ο Liu et al.21 σημείωσε ότι ο οπλισμός CFRP έχει καλή αντοχή σε κύκλους ψύξης-απόψυξης με βάση το σχετικό δυναμικό μέτρο, τη θλιπτική αντοχή και την αναλογία τάσης-παραμόρφωσης.Επιπλέον, προτείνεται ένα μοντέλο που σχετίζεται με την επιδείνωση των μηχανικών ιδιοτήτων του σκυροδέματος.Ωστόσο, οι Peng et al.22 υπολόγισαν τη διάρκεια ζωής του CFRP και των συγκολλητικών σκυροδέματος χρησιμοποιώντας δεδομένα θερμοκρασίας και κύκλου ψύξης-απόψυξης.Οι Guang et al.23 διεξήγαγαν γρήγορες δοκιμές ψύξης-απόψυξης σκυροδέματος και πρότειναν μια μέθοδο για την εκτίμηση της αντοχής στον παγετό με βάση το πάχος της κατεστραμμένης στρώσης υπό την έκθεση σε παγετό-απόψυξη.Οι Yazdani et al.24 μελέτησε την επίδραση των στρωμάτων FRP στη διείσδυση ιόντων χλωρίου στο σκυρόδεμα.Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι το στρώμα FRP είναι χημικά ανθεκτικό και μονώνει το εσωτερικό σκυρόδεμα από τα εξωτερικά ιόντα χλωρίου.Οι Liu et al.25 προσομοίωσαν τις συνθήκες δοκιμής αποφλοίωσης για σκυρόδεμα FRP διαβρωμένο με θειικά, δημιούργησαν ένα μοντέλο ολίσθησης και προέβλεψαν την υποβάθμιση της διεπαφής FRP-σκυροδέματος.Οι Wang et al.26 καθιέρωσε ένα μοντέλο τάσης-παραμόρφωσης για σκυρόδεμα που έχει διαβρωθεί με θειικό περιορισμό FRP μέσω δοκιμών μονοαξονικής συμπίεσης.Οι Zhou et al.[27] μελέτησε τη ζημιά στο μη περιορισμένο σκυρόδεμα που προκαλείται από συνδυασμένους κύκλους ψύξης-απόψυξης αλατιού και για πρώτη φορά χρησιμοποίησε μια λογιστική συνάρτηση για να περιγράψει τον μηχανισμό αστοχίας.Αυτές οι μελέτες έχουν σημειώσει σημαντική πρόοδο στην αξιολόγηση της ανθεκτικότητας του σκυροδέματος περιορισμένου σε FRP.Ωστόσο, οι περισσότεροι ερευνητές έχουν επικεντρωθεί στη μοντελοποίηση διαβρωτικών μέσων υπό μια δυσμενή συνθήκη.Το σκυρόδεμα συχνά καταστρέφεται λόγω της σχετικής διάβρωσης που προκαλείται από διάφορες περιβαλλοντικές συνθήκες.Αυτές οι συνδυασμένες περιβαλλοντικές συνθήκες υποβαθμίζουν σοβαρά την απόδοση του σκυροδέματος περιορισμένου FRP.
Οι κύκλοι θείωσης και κατάψυξης-απόψυξης είναι δύο τυπικές σημαντικές παράμετροι που επηρεάζουν την ανθεκτικότητα του σκυροδέματος.Η τεχνολογία εντοπισμού FRP μπορεί να βελτιώσει τις ιδιότητες του σκυροδέματος.Χρησιμοποιείται ευρέως στη μηχανική και την έρευνα, αλλά επί του παρόντος έχει τους περιορισμούς του.Αρκετές μελέτες έχουν επικεντρωθεί στην αντοχή του σκυροδέματος περιορισμένου FRP στη θειική διάβρωση σε ψυχρές περιοχές.Η διαδικασία διάβρωσης πλήρως κλειστού, ημι-κλειστού και ανοιχτού σκυροδέματος από θειικό νάτριο και ψύξη-απόψυξη αξίζει λεπτομερέστερης μελέτης, ειδικά η νέα ημι-κλειστή μέθοδος που περιγράφεται σε αυτό το άρθρο.Η επίδραση οπλισμού σε κολώνες σκυροδέματος μελετήθηκε επίσης με την ανταλλαγή της σειράς κατακράτησης και διάβρωσης FRP.Οι μικροκοσμικές και μακροσκοπικές αλλαγές στο δείγμα που προκαλούνται από τη διάβρωση του δεσμού χαρακτηρίστηκαν με ηλεκτρονικό μικροσκόπιο, δοκιμή pH, ηλεκτρονικό μικροσκόπιο SEM, ανάλυση ενεργειακού φάσματος EMF και μονοαξονική μηχανική δοκιμή.Επιπλέον, αυτή η μελέτη συζητά τους νόμους που διέπουν τη σχέση τάσης-παραμόρφωσης που εμφανίζεται στη μονοαξονική μηχανική δοκιμή.Οι πειραματικά επαληθευμένες τιμές οριακής τάσης και παραμόρφωσης επικυρώθηκαν με ανάλυση σφάλματος χρησιμοποιώντας τέσσερα υπάρχοντα μοντέλα οριακής τάσης-παραμόρφωσης.Το προτεινόμενο μοντέλο μπορεί να προβλέψει πλήρως την τελική καταπόνηση και αντοχή του υλικού, κάτι που είναι χρήσιμο για μελλοντική πρακτική ενίσχυσης FRP.Τέλος, χρησιμεύει ως η εννοιολογική βάση για την αντίσταση παγετού σε αλάτι σκυροδέματος FRP.
Αυτή η μελέτη αξιολογεί τη φθορά του σκυροδέματος περιορισμένου σε FRP χρησιμοποιώντας διάβρωση θειικού διαλύματος σε συνδυασμό με κύκλους κατάψυξης-απόψυξης.Μικροσκοπικές και μακροσκοπικές αλλαγές που προκαλούνται από τη διάβρωση του σκυροδέματος έχουν αποδειχθεί χρησιμοποιώντας ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης, δοκιμή pH, ενεργειακή φασματοσκοπία EDS και μονοαξονική μηχανική δοκιμή.Επιπλέον, οι μηχανικές ιδιότητες και οι αλλαγές τάσης-παραμόρφωσης του περιορισμένου με FRP σκυροδέματος που υποβάλλεται σε δεσμευμένη διάβρωση διερευνήθηκαν χρησιμοποιώντας πειράματα αξονικής συμπίεσης.
Το FRP Confined Concrete αποτελείται από ακατέργαστο σκυρόδεμα, υλικό εξωτερικού περιτυλίγματος FRP και εποξειδική κόλλα.Επιλέχθηκαν δύο εξωτερικά μονωτικά υλικά: CFRP και GRP, οι ιδιότητες των υλικών φαίνονται στον Πίνακα 1. Οι εποξειδικές ρητίνες Α και Β χρησιμοποιήθηκαν ως κόλλες (αναλογία ανάμιξης 2:1 κατ' όγκο).Ρύζι.1 απεικονίζει τις λεπτομέρειες της κατασκευής των υλικών σκυροδέματος.Στο Σχήμα 1α, χρησιμοποιήθηκε τσιμέντο Portland Swan PO 42.5.Τα χοντρά αδρανή είναι θρυμματισμένη πέτρα βασάλτη με διάμετρο 5-10 και 10-19 mm, αντίστοιχα, όπως φαίνεται στο σχ.1β και γ.Ως λεπτό πληρωτικό στο Σχ. 1g χρησιμοποιήθηκε φυσική άμμος ποταμού με συντελεστή λεπτότητας 2,3.Παρασκευάστε ένα διάλυμα θειικού νατρίου από τους κόκκους του άνυδρου θειικού νατρίου και μια ορισμένη ποσότητα νερού.
Η σύσταση του μείγματος σκυροδέματος: α – τσιμέντο, β – αδρανή 5–10 mm, γ – αδρανή 10–19 mm, δ – άμμος ποταμού.
Η αντοχή σχεδιασμού του σκυροδέματος είναι 30 MPa, η οποία έχει ως αποτέλεσμα μια καθίζηση φρέσκου τσιμεντοκονίας από 40 έως 100 mm.Η αναλογία μίγματος σκυροδέματος φαίνεται στον Πίνακα 2 και η αναλογία χονδροειδών αδρανών 5-10 mm και 10-20 mm είναι 3:7.Η επίδραση της αλληλεπίδρασης με το περιβάλλον μοντελοποιήθηκε παρασκευάζοντας πρώτα ένα διάλυμα NaSO4 10% και στη συνέχεια χύνοντας το διάλυμα σε θάλαμο κύκλου κατάψυξης-απόψυξης.
Τα μίγματα σκυροδέματος παρασκευάστηκαν σε αναμεικτήρα 0,5 m3 και ολόκληρη η παρτίδα σκυροδέματος χρησιμοποιήθηκε για την τοποθέτηση των απαιτούμενων δειγμάτων.Πρώτα απ 'όλα, τα συστατικά του σκυροδέματος παρασκευάζονται σύμφωνα με τον Πίνακα 2 και το τσιμέντο, η άμμος και το χοντρό αδρανή προαναμιγνύονται για τρία λεπτά.Στη συνέχεια κατανέμετε ομοιόμορφα το νερό και ανακατεύετε για 5 λεπτά.Στη συνέχεια, δείγματα σκυροδέματος χυτεύτηκαν σε κυλινδρικά καλούπια και συμπιέστηκαν σε δονούμενο τραπέζι (διάμετρος καλουπιού 10 cm, ύψος 20 cm).
Μετά από σκλήρυνση για 28 ημέρες, τα δείγματα τυλίχτηκαν με υλικό FRP.Αυτή η μελέτη συζητά τρεις μεθόδους για υποστυλώματα από οπλισμένο σκυρόδεμα, συμπεριλαμβανομένων των πλήρως κλειστών, των ημι-περιορισμένων και των απεριόριστων.Δύο τύποι, CFRP και GFRP, χρησιμοποιούνται για περιορισμένα υλικά.FRP Πλήρως κλειστό κέλυφος από σκυρόδεμα FRP, ύψους 20 cm και μήκους 39 cm.Το πάνω και το κάτω μέρος του δεσμευμένου με FRP σκυροδέματος δεν σφραγίστηκαν με εποξειδικό.Η διαδικασία ημι-ερμητικής δοκιμής ως μια πρόσφατα προτεινόμενη αεροστεγής τεχνολογία περιγράφεται ως εξής.
(2) Χρησιμοποιώντας έναν χάρακα, σχεδιάστε μια γραμμή στην κυλινδρική επιφάνεια του σκυροδέματος για να προσδιορίσετε τη θέση των λωρίδων FRP, η απόσταση μεταξύ των λωρίδων είναι 2,5 cm.Στη συνέχεια τυλίξτε την ταινία γύρω από τις περιοχές από σκυρόδεμα όπου δεν χρειάζεται FRP.
(3) Η επιφάνεια του σκυροδέματος γυαλίζεται λεία με γυαλόχαρτο, σκουπίζεται με αλκοολικό μαλλί και επικαλύπτεται με εποξειδικό.Στη συνέχεια, κολλήστε χειροκίνητα τις λωρίδες από υαλοβάμβακα στην επιφάνεια του σκυροδέματος και πιέστε προς τα έξω τα κενά έτσι ώστε το υαλοβάμβακα να κολλήσει πλήρως στην επιφάνεια του σκυροδέματος και να αποφύγει τις φυσαλίδες αέρα.Τέλος, κολλάμε τις λωρίδες FRP στην επιφάνεια του σκυροδέματος από πάνω προς τα κάτω, σύμφωνα με τα σημάδια που γίνονται με χάρακα.
(4) Μετά από μισή ώρα, ελέγξτε εάν το σκυρόδεμα έχει διαχωριστεί από το FRP.Εάν το FRP γλιστρά ή προεξέχει, θα πρέπει να διορθωθεί αμέσως.Τα μορφοποιημένα δείγματα πρέπει να ωριμάσουν για 7 ημέρες για να εξασφαλιστεί η σκληρυνόμενη αντοχή.
(5) Μετά τη σκλήρυνση, χρησιμοποιήστε ένα βοηθητικό μαχαίρι για να αφαιρέσετε την ταινία από την επιφάνεια του σκυροδέματος και, τέλος, αποκτήστε μια ημι-ερμητική στήλη σκυροδέματος FRP.
Τα αποτελέσματα κάτω από διάφορους περιορισμούς φαίνονται στο σχήμα.2. Το Σχήμα 2α δείχνει ένα πλήρως κλειστό σκυρόδεμα CFRP, το Σχήμα 2β δείχνει ένα ημι-γενικευμένο σκυρόδεμα CFRP, το Σχήμα 2γ δείχνει ένα πλήρως κλειστό σκυρόδεμα GFRP και το Σχήμα 2δ δείχνει ένα ημι-περιορισμένο σκυρόδεμα CFRP.
Εσωκλειόμενα στυλ: (α) πλήρως κλειστό CFRP.β) ημίκλειστη ίνα άνθρακα·γ) πλήρως κλεισμένο σε υαλοβάμβακα·(δ) ημι-κλειστό υαλοβάμβακα.
Υπάρχουν τέσσερις κύριες παράμετροι που έχουν σχεδιαστεί για να διερευνήσουν την επίδραση των περιορισμών FRP και των ακολουθιών διάβρωσης στην απόδοση ελέγχου της διάβρωσης των κυλίνδρων.Ο Πίνακας 3 δείχνει τον αριθμό των δειγμάτων στηλών σκυροδέματος.Τα δείγματα για κάθε κατηγορία αποτελούνταν από τρία πανομοιότυπα δείγματα κατάστασης για να διατηρηθούν τα δεδομένα συνεπή.Ο μέσος όρος τριών δειγμάτων αναλύθηκε για όλα τα πειραματικά αποτελέσματα σε αυτό το άρθρο.
(1) Το αεροστεγές υλικό ταξινομείται ως ανθρακονήματα ή fiberglass.Έγινε σύγκριση της επίδρασης δύο τύπων ινών στον οπλισμό του σκυροδέματος.
(2) Οι μέθοδοι συγκράτησης υποστυλωμάτων από σκυρόδεμα χωρίζονται σε τρεις τύπους: πλήρως περιορισμένη, ημιπεριορισμένη και απεριόριστη.Η αντοχή στη διάβρωση των ημι-κλειστών στηλών από σκυρόδεμα συγκρίθηκε με δύο άλλες ποικιλίες.
(3) Οι συνθήκες διάβρωσης είναι κύκλοι κατάψυξης-απόψυξης συν θειικό διάλυμα και ο αριθμός των κύκλων κατάψυξης-απόψυξης είναι 0, 50 και 100 φορές, αντίστοιχα.Η επίδραση της συζευγμένης διάβρωσης σε κολώνες από σκυρόδεμα περιορισμένων με FRP έχει μελετηθεί.
(4) Τα δοκίμια χωρίζονται σε τρεις ομάδες.Η πρώτη ομάδα είναι η περιτύλιξη FRP και μετά η διάβρωση, η δεύτερη ομάδα είναι η διάβρωση πρώτα και μετά η περιτύλιξη και η τρίτη ομάδα είναι η διάβρωση πρώτα και μετά η περιτύλιξη και μετά η διάβρωση.
Η πειραματική διαδικασία χρησιμοποιεί μια μηχανή γενικής δοκιμής, μια μηχανή δοκιμής εφελκυσμού, μια μονάδα κύκλου ψύξης-απόψυξης (τύπου CDR-Z), ένα ηλεκτρονικό μικροσκόπιο, ένα pH μετρητή, ένα μετρητή τάσης, μια συσκευή μετατόπισης, ένα ηλεκτρονικό μικροσκόπιο SEM και ένα Αναλυτής φάσματος ενέργειας EDS σε αυτή τη μελέτη.Το δείγμα είναι στήλη από σκυρόδεμα ύψους 10 cm και διαμέτρου 20 cm.Το σκυρόδεμα σκληρύνθηκε εντός 28 ημερών μετά την έκχυση και τη συμπύκνωση, όπως φαίνεται στο Σχήμα 3α.Όλα τα δείγματα ξεκαλουπώθηκαν μετά τη χύτευση και διατηρήθηκαν για 28 ημέρες στους 18-22°C και σχετική υγρασία 95%, και στη συνέχεια ορισμένα δείγματα τυλίχτηκαν με υαλοβάμβακα.
Μέθοδοι δοκιμής: α) εξοπλισμός για τη διατήρηση σταθερής θερμοκρασίας και υγρασίας.β) μηχανή κύκλου κατάψυξης-απόψυξης·γ) καθολική μηχανή δοκιμών·(δ) μετρητής pH.(ε) μικροσκοπική παρατήρηση.
Το πείραμα ψύξης-απόψυξης χρησιμοποιεί τη μέθοδο flash freeze όπως φαίνεται στο Σχήμα 3β.Σύμφωνα με το GB/T 50082-2009 «Πρότυπα ανθεκτικότητας για το συμβατικό σκυρόδεμα», τα δείγματα σκυροδέματος βυθίστηκαν πλήρως σε διάλυμα θειικού νατρίου 10% στους 15-20°C για 4 ημέρες πριν από την κατάψυξη και την απόψυξη.Μετά από αυτό, η προσβολή των θειικών αρχίζει και τελειώνει ταυτόχρονα με τον κύκλο κατάψυξης-απόψυξης.Ο χρόνος του κύκλου κατάψυξης-απόψυξης είναι 2 έως 4 ώρες και ο χρόνος απόψυξης δεν πρέπει να είναι μικρότερος από το 1/4 του χρόνου κύκλου.Η θερμοκρασία του πυρήνα του δείγματος θα πρέπει να διατηρείται εντός της περιοχής από (-18±2) έως (5±2) °C.Η μετάβαση από την κατάψυξη στην απόψυξη δεν πρέπει να διαρκέσει περισσότερο από δέκα λεπτά.Τρία κυλινδρικά πανομοιότυπα δείγματα κάθε κατηγορίας χρησιμοποιήθηκαν για τη μελέτη της απώλειας βάρους και της αλλαγής του pH του διαλύματος σε 25 κύκλους κατάψυξης-απόψυξης, όπως φαίνεται στο Σχ. 3δ.Μετά από κάθε 25 κύκλους κατάψυξης-απόψυξης, τα δείγματα αφαιρούνταν και οι επιφάνειες καθαρίζονταν πριν προσδιοριστεί το φρέσκο ​​βάρος τους (Wd).Όλα τα πειράματα πραγματοποιήθηκαν εις τριπλούν από τα δείγματα και οι μέσες τιμές χρησιμοποιήθηκαν για να συζητηθούν τα αποτελέσματα των δοκιμών.Οι τύποι για την απώλεια μάζας και αντοχής του δείγματος προσδιορίζονται ως εξής:
Στον τύπο, ΔWd είναι η απώλεια βάρους (%) του δείγματος μετά από κάθε 25 κύκλους κατάψυξης-απόψυξης, W0 είναι το μέσο βάρος του δείγματος σκυροδέματος πριν από τον κύκλο κατάψυξης-απόψυξης (kg), Wd είναι το μέσο βάρος σκυροδέματος.βάρος του δείγματος μετά από 25 κύκλους κατάψυξης-απόψυξης (kg).
Ο συντελεστής υποβάθμισης αντοχής του δείγματος χαρακτηρίζεται από Kd και ο τύπος υπολογισμού έχει ως εξής:
Στον τύπο, ΔKd είναι ο ρυθμός απώλειας αντοχής (%) του δείγματος μετά από κάθε 50 κύκλους κατάψυξης-απόψυξης, f0 είναι η μέση αντοχή του δείγματος σκυροδέματος πριν από τον κύκλο κατάψυξης-απόψυξης (MPa), fd είναι η μέση αντοχή του το δείγμα σκυροδέματος για 50 κύκλους κατάψυξης-απόψυξης (MPa).
Στο σχ.Το 3γ δείχνει μια μηχανή δοκιμής συμπίεσης για δείγματα σκυροδέματος.Σύμφωνα με το «Πρότυπο για τις μεθόδους δοκιμής για τις φυσικές και μηχανικές ιδιότητες του σκυροδέματος» (GBT50081-2019), ορίζεται μέθοδος δοκιμής υποστυλωμάτων σκυροδέματος για αντοχή σε θλίψη.Ο ρυθμός φόρτισης στη δοκιμή συμπίεσης είναι 0,5 MPa/s και χρησιμοποιείται συνεχής και διαδοχική φόρτιση σε όλη τη διάρκεια της δοκιμής.Η σχέση φορτίου-μετατόπισης για κάθε δείγμα καταγράφηκε κατά τη μηχανική δοκιμή.Στις εξωτερικές επιφάνειες των στρωμάτων σκυροδέματος και FRP των δειγμάτων προσαρτήθηκαν μετρητές καταπόνησης για τη μέτρηση αξονικών και οριζόντιων καταπονήσεων.Το στοιχείο παραμόρφωσης χρησιμοποιείται σε μηχανικές δοκιμές για την καταγραφή της αλλαγής στην παραμόρφωση του δείγματος κατά τη διάρκεια μιας δοκιμής συμπίεσης.
Κάθε 25 κύκλους κατάψυξης-απόψυξης, ένα δείγμα του διαλύματος κατάψυξης-απόψυξης αφαιρούνταν και τοποθετούνταν σε ένα δοχείο.Στο σχ.Το 3d δείχνει μια δοκιμή pH ενός διαλύματος δείγματος σε ένα δοχείο.Η μικροσκοπική εξέταση της επιφάνειας και της διατομής του δείγματος υπό συνθήκες κατάψυξης-απόψυξης φαίνεται στο Σχ. 3δ.Η κατάσταση της επιφάνειας διαφόρων δειγμάτων μετά από 50 και 100 κύκλους ψύξης-απόψυξης σε θειικό διάλυμα παρατηρήθηκε με μικροσκόπιο.Το μικροσκόπιο χρησιμοποιεί μεγέθυνση 400x.Κατά την παρατήρηση της επιφάνειας του δείγματος παρατηρείται κυρίως η διάβρωση του στρώματος FRP και του εξωτερικού στρώματος σκυροδέματος.Η παρατήρηση της διατομής του δείγματος επιλέγει βασικά τις συνθήκες διάβρωσης σε απόσταση 5, 10 και 15 mm από το εξωτερικό στρώμα.Ο σχηματισμός θειικών προϊόντων και οι κύκλοι κατάψυξης-απόψυξης απαιτούν περαιτέρω δοκιμές.Ως εκ τούτου, η τροποποιημένη επιφάνεια των επιλεγμένων δειγμάτων εξετάστηκε χρησιμοποιώντας ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης (SEM) εξοπλισμένο με φασματόμετρο διασποράς ενέργειας (EDS).
Επιθεωρήστε οπτικά την επιφάνεια του δείγματος με ηλεκτρονικό μικροσκόπιο και επιλέξτε μεγέθυνση 400X.Ο βαθμός επιφανειακής ζημιάς στο ημίκλειστο και χωρίς αρμό σκυρόδεμα GRP υπό κύκλους ψύξης-απόψυξης και έκθεση σε θειικά άλατα είναι αρκετά υψηλός, ενώ στο πλήρως κλειστό σκυρόδεμα είναι αμελητέος.Η πρώτη κατηγορία αναφέρεται στην εμφάνιση διάβρωσης σκυροδέματος ελεύθερης ροής από θειικό νάτριο και από 0 έως 100 κύκλους ψύξης-απόψυξης, όπως φαίνεται στο Σχ. 4α.Τα δείγματα σκυροδέματος χωρίς έκθεση στον παγετό έχουν λεία επιφάνεια χωρίς ορατά χαρακτηριστικά.Μετά από 50 διαβρώσεις, το μπλοκ πολτού στην επιφάνεια αποκολλήθηκε μερικώς, εκθέτοντας το λευκό κέλυφος του πολτού.Μετά από 100 διαβρώσεις, τα κελύφη των διαλυμάτων έπεσαν εντελώς κατά την οπτική επιθεώρηση της επιφάνειας του σκυροδέματος.Η μικροσκοπική παρατήρηση έδειξε ότι η επιφάνεια του διαβρωμένου σκυροδέματος 0 με πάγωμα-απόψυξη ήταν λεία και το επιφανειακό αδρανή και το κονίαμα ήταν στο ίδιο επίπεδο.Παρατηρήθηκε μια ανώμαλη, τραχιά επιφάνεια σε μια επιφάνεια σκυροδέματος που διαβρώθηκε από 50 κύκλους ψύξης-απόψυξης.Αυτό μπορεί να εξηγηθεί από το γεγονός ότι ένα μέρος του κονιάματος καταστρέφεται και μια μικρή ποσότητα λευκών κοκκωδών κρυστάλλων προσκολλάται στην επιφάνεια, η οποία αποτελείται κυρίως από αδρανή, κονίαμα και λευκούς κρυστάλλους.Μετά από 100 κύκλους κατάψυξης-απόψυξης, μια μεγάλη περιοχή λευκών κρυστάλλων εμφανίστηκε στην επιφάνεια του σκυροδέματος, ενώ το σκούρο χονδροειδές αδρανή εκτέθηκε στο εξωτερικό περιβάλλον.Επί του παρόντος, η επιφάνεια του σκυροδέματος είναι ως επί το πλείστον εκτεθειμένα αδρανή και λευκά κρύσταλλα.
Μορφολογία διαβρωτικής στήλης σκυροδέματος ψύξης-απόψυξης: (α) στήλη σκυροδέματος χωρίς περιορισμούς.(β) ημίκλειστο σκυρόδεμα οπλισμένο με ανθρακονήματα.(γ) Ημίκλειστο σκυρόδεμα GRP.(δ) πλήρως κλειστό σκυρόδεμα CFRP.(ε) Ημίκλειστο σκυρόδεμα σκυροδέματος GRP.
Η δεύτερη κατηγορία είναι η διάβρωση ημιερμητικών στηλών σκυροδέματος CFRP και GRP υπό κύκλους ψύξης-απόψυξης και έκθεση σε θειικά άλατα, όπως φαίνεται στο Σχ. 4β, γ.Η οπτική επιθεώρηση (μεγέθυνση 1x) έδειξε ότι μια λευκή σκόνη σχηματίστηκε σταδιακά στην επιφάνεια του ινώδους στρώματος, η οποία έπεσε γρήγορα με αύξηση του αριθμού των κύκλων κατάψυξης-απόψυξης.Η απεριόριστη επιφανειακή διάβρωση του ημι-ερμητικού σκυροδέματος FRP έγινε πιο έντονη καθώς αυξανόταν ο αριθμός των κύκλων κατάψυξης-απόψυξης.Το ορατό φαινόμενο του «φουσκώματος» (η ανοιχτή επιφάνεια του διαλύματος της τσιμεντένιας στήλης βρίσκεται στα πρόθυρα της κατάρρευσης).Ωστόσο, το φαινόμενο της απολέπισης παρεμποδίζεται εν μέρει από την γειτονική επίστρωση από ανθρακονήματα).Κάτω από το μικροσκόπιο, οι συνθετικές ίνες άνθρακα εμφανίζονται ως λευκές κλωστές σε μαύρο φόντο σε μεγέθυνση 400x.Λόγω του στρογγυλού σχήματος των ινών και της έκθεσης σε ανομοιόμορφο φως, φαίνονται λευκές, αλλά οι ίδιες οι δέσμες από ανθρακονήματα είναι μαύρες.Το υαλοβάμβακα αρχικά μοιάζει με λευκό νήμα, αλλά κατά την επαφή με την κόλλα γίνεται διαφανές και η κατάσταση του σκυροδέματος μέσα στο υαλοβάμβακα φαίνεται καθαρά.Το fiberglass είναι φωτεινό λευκό και το συνδετικό είναι κιτρινωπό.Και τα δύο είναι πολύ ανοιχτόχρωμα, επομένως το χρώμα της κόλλας θα κρύψει τα νήματα από υαλοβάμβακα, δίνοντας στη συνολική εμφάνιση μια κιτρινωπή απόχρωση.Οι ίνες άνθρακα και γυαλιού προστατεύονται από φθορές από μια εξωτερική εποξειδική ρητίνη.Καθώς ο αριθμός των επιθέσεων κατάψυξης-απόψυξης αυξήθηκε, περισσότερα κενά και μερικοί λευκοί κρύσταλλοι έγιναν ορατά στην επιφάνεια.Καθώς αυξάνεται ο κύκλος κατάψυξης των θειικών, το συνδετικό υλικό γίνεται σταδιακά πιο λεπτό, το κιτρινωπό χρώμα εξαφανίζεται και οι ίνες γίνονται ορατές.
Η τρίτη κατηγορία είναι η διάβρωση του πλήρως κλειστού σκυροδέματος CFRP και GRP υπό κύκλους ψύξης-απόψυξης και έκθεση σε θειικά άλατα, όπως φαίνεται στο Σχ. 4δ, π.χ.Και πάλι, τα αποτελέσματα που παρατηρήθηκαν είναι παρόμοια με εκείνα του δεύτερου τύπου περιορισμένης διατομής της στήλης από σκυρόδεμα.
Συγκρίνετε τα φαινόμενα που παρατηρούνται μετά την εφαρμογή των τριών μεθόδων περιορισμού που περιγράφονται παραπάνω.Οι ινώδεις ιστοί στο πλήρως μονωμένο σκυρόδεμα FRP παραμένουν σταθεροί καθώς αυξάνεται ο αριθμός των κύκλων κατάψυξης-απόψυξης.Από την άλλη πλευρά, το στρώμα συγκολλητικού δακτυλίου είναι πιο λεπτό στην επιφάνεια.Οι εποξειδικές ρητίνες αντιδρούν κυρίως με ενεργά ιόντα υδρογόνου σε θειικό οξύ ανοικτού δακτυλίου και δύσκολα αντιδρούν με θειικά άλατα28.Έτσι, μπορεί να θεωρηθεί ότι η διάβρωση αλλάζει κυρίως τις ιδιότητες του συγκολλητικού στρώματος ως αποτέλεσμα των κύκλων κατάψυξης-απόψυξης, μεταβάλλοντας έτσι την ενισχυτική δράση του FRP.Η επιφάνεια σκυροδέματος του ημιερμητικού σκυροδέματος FRP έχει το ίδιο φαινόμενο διάβρωσης με την απεριόριστη επιφάνεια σκυροδέματος.Το στρώμα FRP του αντιστοιχεί στο στρώμα FRP του πλήρως κλειστού σκυροδέματος και η ζημιά δεν είναι εμφανής.Ωστόσο, στο ημι-σφραγισμένο σκυρόδεμα GRP, εμφανίζονται εκτεταμένες ρωγμές διάβρωσης όπου οι λωρίδες ινών τέμνονται με το εκτεθειμένο σκυρόδεμα.Η διάβρωση των εκτεθειμένων επιφανειών σκυροδέματος γίνεται πιο σοβαρή όσο αυξάνεται ο αριθμός των κύκλων κατάψυξης-απόψυξης.
Οι εσωτερικοί χώροι του πλήρως κλειστού, ημι-κλειστού και απεριόριστου σκυροδέματος FRP παρουσίασαν σημαντικές διαφορές όταν υποβλήθηκαν σε κύκλους κατάψυξης-απόψυξης και έκθεσης σε θειικά διαλύματα.Το δείγμα κόπηκε εγκάρσια και η διατομή παρατηρήθηκε χρησιμοποιώντας ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σε μεγέθυνση 400x.Στο σχ.Το σχήμα 5 δείχνει μικροσκοπικές εικόνες σε απόσταση 5 mm, 10 mm και 15 mm από το όριο μεταξύ σκυροδέματος και κονιάματος, αντίστοιχα.Έχει παρατηρηθεί ότι όταν το διάλυμα θειικού νατρίου συνδυάζεται με την κατάψυξη-απόψυξη, η ζημιά του σκυροδέματος διασπάται σταδιακά από την επιφάνεια προς το εσωτερικό.Επειδή οι συνθήκες εσωτερικής διάβρωσης του σκυροδέματος CFRP και του περιορισμένου με GFRP είναι οι ίδιες, αυτή η ενότητα δεν συγκρίνει τα δύο υλικά συγκράτησης.
Μικροσκοπική παρατήρηση του εσωτερικού του τμήματος από σκυρόδεμα της στήλης: (α) πλήρως περιορισμένη από υαλοβάμβακα.β) ημι-κλειστό με υαλοβάμβακα.(γ) απεριόριστο.
Η εσωτερική διάβρωση του πλήρως κλειστού σκυροδέματος FRP φαίνεται στο σχ.5α.Οι ρωγμές είναι ορατές στα 5 mm, η επιφάνεια είναι σχετικά λεία, δεν υπάρχει κρυστάλλωση.Η επιφάνεια είναι λεία, χωρίς κρυστάλλους, πάχους 10 έως 15 mm.Η εσωτερική διάβρωση του ημιερμητικού σκυροδέματος FRP φαίνεται στο σχ.5 Β. Ρωγμές και λευκοί κρύσταλλοι είναι ορατές στα 5mm και 10mm και η επιφάνεια είναι λεία στα 15mm.Το σχήμα 5γ δείχνει τμήματα υποστυλωμάτων από σκυρόδεμα FRP όπου βρέθηκαν ρωγμές στα 5, 10 και 15 mm.Μερικοί λευκοί κρύσταλλοι στις ρωγμές έγιναν προοδευτικά πιο σπάνιοι καθώς οι ρωγμές μετακινήθηκαν από το εξωτερικό του σκυροδέματος προς το εσωτερικό.Οι ατελείωτες κολώνες από σκυρόδεμα παρουσίασαν τη μεγαλύτερη διάβρωση, ακολουθούμενες από ημι-περιορισμένες κολώνες από σκυρόδεμα FRP.Το θειικό νάτριο είχε μικρή επίδραση στο εσωτερικό των πλήρως κλειστών δειγμάτων σκυροδέματος FRP για 100 κύκλους κατάψυξης-απόψυξης.Αυτό δείχνει ότι η κύρια αιτία της διάβρωσης του πλήρως περιορισμένου σκυροδέματος FRP σχετίζεται με τη διάβρωση κατάψυξης-απόψυξης για μια χρονική περίοδο.Η παρατήρηση της διατομής έδειξε ότι η τομή αμέσως πριν από την κατάψυξη και την απόψυξη ήταν λεία και χωρίς αδρανή.Καθώς το σκυρόδεμα παγώνει και ξεπαγώνει, οι ρωγμές είναι ορατές, το ίδιο ισχύει και για τα αδρανή και οι λευκοί κοκκώδεις κρύσταλλοι καλύπτονται πυκνά με ρωγμές.Μελέτες27 έχουν δείξει ότι όταν το σκυρόδεμα τοποθετείται σε διάλυμα θειικού νατρίου, το θειικό νάτριο θα διεισδύσει στο σκυρόδεμα, μερικά από τα οποία θα καθιζάνουν ως κρύσταλλοι θειικού νατρίου και μερικά θα αντιδράσουν με το τσιμέντο.Οι κρύσταλλοι θειικού νατρίου και τα προϊόντα αντίδρασης μοιάζουν με λευκούς κόκκους.
Το FRP περιορίζει πλήρως τις ρωγμές σκυροδέματος στη συζευγμένη διάβρωση, αλλά η τομή είναι λεία χωρίς κρυστάλλωση.Από την άλλη πλευρά, τα ημίκλειστα και απεριόριστα τμήματα σκυροδέματος FRP έχουν αναπτύξει εσωτερικές ρωγμές και κρυστάλλωση υπό συζευγμένη διάβρωση.Σύμφωνα με την περιγραφή της εικόνας και προηγούμενες μελέτες29, η διαδικασία διάβρωσης των αρμών απεριόριστου και ημιπεριορισμένου σκυροδέματος FRP χωρίζεται σε δύο στάδια.Το πρώτο στάδιο της ρωγμής του σκυροδέματος σχετίζεται με τη διαστολή και τη συστολή κατά την κατάψυξη-απόψυξη.Όταν το θειικό διεισδύει στο σκυρόδεμα και γίνεται ορατό, το αντίστοιχο θειικό γεμίζει τις ρωγμές που δημιουργούνται από τη συρρίκνωση από τις αντιδράσεις κατάψυξης-απόψυξης και ενυδάτωσης.Επομένως, το θειικό έχει ειδική προστατευτική δράση στο σκυρόδεμα σε πρώιμο στάδιο και μπορεί να βελτιώσει τις μηχανικές ιδιότητες του σκυροδέματος σε κάποιο βαθμό.Το δεύτερο στάδιο της προσβολής των θειικών συνεχίζεται, διεισδύοντας σε ρωγμές ή κενά και αντιδρώντας με το τσιμέντο για να σχηματίσει στυπτηρία.Ως αποτέλεσμα, η ρωγμή μεγαλώνει σε μέγεθος και προκαλεί ζημιά.Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, οι αντιδράσεις διαστολής και συστολής που σχετίζονται με την κατάψυξη και την απόψυξη θα επιδεινώσουν την εσωτερική βλάβη στο σκυρόδεμα, με αποτέλεσμα τη μείωση της φέρουσας ικανότητας.
Στο σχ.Το σχήμα 6 δείχνει τις αλλαγές του pH των διαλυμάτων εμποτισμού σκυροδέματος για τρεις περιορισμένες μεθόδους που παρακολουθούνται μετά από 0, 25, 50, 75 και 100 κύκλους κατάψυξης-απόψυξης.Τα απεριόριστα και ημίκλειστα κονιάματα σκυροδέματος FRP παρουσίασαν την ταχύτερη αύξηση του pH από 0 σε 25 κύκλους κατάψυξης-απόψυξης.Οι τιμές του pH αυξήθηκαν από 7,5 σε 11,5 και 11,4, αντίστοιχα.Καθώς αυξανόταν ο αριθμός των κύκλων κατάψυξης-απόψυξης, η αύξηση του pH επιβραδύνθηκε σταδιακά μετά από 25-100 κύκλους κατάψυξης-απόψυξης.Οι τιμές του pH αυξήθηκαν από 11,5 και 11,4 σε 12,4 και 11,84, αντίστοιχα.Επειδή το πλήρως συγκολλημένο σκυρόδεμα FRP καλύπτει το στρώμα FRP, είναι δύσκολο να διεισδύσει το διάλυμα θειικού νατρίου.Ταυτόχρονα, είναι δύσκολο για τη σύνθεση του τσιμέντου να διεισδύσει σε εξωτερικά διαλύματα.Έτσι, το ρΗ αυξήθηκε σταδιακά από 7,5 σε 8,0 μεταξύ 0 και 100 κύκλων κατάψυξης-απόψυξης.Ο λόγος της αλλαγής του pH αναλύεται ως εξής.Το πυριτικό άλας στο σκυρόδεμα συνδυάζεται με ιόντα υδρογόνου στο νερό για να σχηματίσει πυριτικό οξύ, και το υπόλοιπο ΟΗ- αυξάνει το pH του κορεσμένου διαλύματος.Η αλλαγή στο pH ήταν πιο έντονη μεταξύ 0-25 κύκλων κατάψυξης-απόψυξης και λιγότερο έντονη μεταξύ 25-100 κύκλων κατάψυξης-απόψυξης30.Ωστόσο, βρέθηκε εδώ ότι το pH συνέχισε να αυξάνεται μετά από 25-100 κύκλους κατάψυξης-απόψυξης.Αυτό μπορεί να εξηγηθεί από το γεγονός ότι το θειικό νάτριο αντιδρά χημικά με το εσωτερικό του σκυροδέματος, αλλάζοντας το pH του διαλύματος.Η ανάλυση της χημικής σύνθεσης δείχνει ότι το σκυρόδεμα αντιδρά με το θειικό νάτριο με τον ακόλουθο τρόπο.
Οι τύποι (3) και (4) δείχνουν ότι το θειικό νάτριο και το υδροξείδιο του ασβεστίου στο τσιμέντο σχηματίζουν γύψο (θειικό ασβέστιο) και το θειικό ασβέστιο αντιδρά περαιτέρω με το μετααργιλικό ασβέστιο στο τσιμέντο για να σχηματίσει κρυστάλλους στυπτηρίας.Η αντίδραση (4) συνοδεύεται από το σχηματισμό βασικού ΟΗ-, που οδηγεί σε αύξηση του pH.Επίσης, δεδομένου ότι αυτή η αντίδραση είναι αναστρέψιμη, το pH αυξάνεται σε μια συγκεκριμένη χρονική στιγμή και αλλάζει αργά.
Στο σχ.Το Σχήμα 7α δείχνει την απώλεια βάρους του πλήρως κλειστού, ημι-κλειστού και συμπλεγμένου σκυροδέματος GRP κατά τη διάρκεια των κύκλων κατάψυξης-απόψυξης σε θειικό διάλυμα.Η πιο εμφανής αλλαγή στην απώλεια μάζας είναι το απεριόριστο σκυρόδεμα.Το απεριόριστο σκυρόδεμα έχασε περίπου το 3,2% της μάζας του μετά από 50 επιθέσεις κατάψυξης-απόψυξης και περίπου το 3,85% μετά από 100 επιθέσεις κατάψυξης-απόψυξης.Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι η επίδραση της συζευγμένης διάβρωσης στην ποιότητα του σκυροδέματος ελεύθερης ροής μειώνεται όσο αυξάνεται ο αριθμός των κύκλων κατάψυξης-απόψυξης.Ωστόσο, κατά την παρατήρηση της επιφάνειας του δείγματος, διαπιστώθηκε ότι η απώλεια κονιάματος μετά από 100 κύκλους κατάψυξης-απόψυξης ήταν μεγαλύτερη από ό,τι μετά από 50 κύκλους κατάψυξης-απόψυξης.Σε συνδυασμό με τις μελέτες στην προηγούμενη ενότητα, μπορεί να υποτεθεί ότι η διείσδυση θειικών αλάτων στο σκυρόδεμα οδηγεί σε επιβράδυνση της απώλειας μάζας.Εν τω μεταξύ, η στυπτηρία και ο γύψος που παράγονται εσωτερικά έχουν επίσης ως αποτέλεσμα πιο αργή απώλεια βάρους, όπως προβλέπεται από τις χημικές εξισώσεις (3) και (4).
Αλλαγή βάρους: (α) σχέση μεταξύ της αλλαγής βάρους και του αριθμού των κύκλων κατάψυξης-απόψυξης.(β) σχέση μεταξύ μεταβολής μάζας και τιμής pH.
Η μεταβολή στην απώλεια βάρους του ημιερμητικού σκυροδέματος FRP αρχικά μειώνεται και μετά αυξάνεται.Μετά από 50 κύκλους κατάψυξης-απόψυξης, η απώλεια μάζας του ημιερμητικού σκυροδέματος από υαλοβάμβακα είναι περίπου 1,3%.Η απώλεια βάρους μετά από 100 κύκλους ήταν 0,8%.Επομένως, μπορεί να συναχθεί το συμπέρασμα ότι το θειικό νάτριο διεισδύει στο σκυρόδεμα ελεύθερης ροής.Επιπλέον, η παρατήρηση της επιφάνειας του δοκιμίου έδειξε επίσης ότι οι λωρίδες ινών μπορούσαν να αντισταθούν στο ξεφλούδισμα του κονιάματος σε ανοιχτό χώρο, μειώνοντας έτσι την απώλεια βάρους.
Η αλλαγή στην απώλεια μάζας του πλήρως κλειστού σκυροδέματος FRP είναι διαφορετική από τις δύο πρώτες.Η μάζα δεν χάνει, αλλά προσθέτει.Μετά από 50 διαβρώσεις παγετού-απόψυξης, η μάζα αυξήθηκε κατά περίπου 0,08%.Μετά από 100 φορές, η μάζα του αυξήθηκε κατά περίπου 0,428%.Εφόσον το σκυρόδεμα χύνεται πλήρως, το κονίαμα στην επιφάνεια του σκυροδέματος δεν θα αποκολληθεί και είναι απίθανο να οδηγήσει σε απώλεια ποιότητας.Από την άλλη πλευρά, η διείσδυση νερού και θειικών αλάτων από την επιφάνεια υψηλής περιεκτικότητας στο εσωτερικό του σκυροδέματος χαμηλής περιεκτικότητας βελτιώνει επίσης την ποιότητα του σκυροδέματος.
Αρκετές μελέτες έχουν διεξαχθεί στο παρελθόν σχετικά με τη σχέση μεταξύ του pH και της απώλειας μάζας σε σκυρόδεμα περιορισμένου FRP υπό συνθήκες διάβρωσης.Το μεγαλύτερο μέρος της έρευνας συζητά κυρίως τη σχέση μεταξύ απώλειας μάζας, συντελεστή ελαστικότητας και απώλειας δύναμης.Στο σχ.Το 7b δείχνει τη σχέση μεταξύ του pH του σκυροδέματος και της απώλειας μάζας κάτω από τρεις περιορισμούς.Προτείνεται ένα μοντέλο πρόβλεψης για την πρόβλεψη απώλειας μάζας σκυροδέματος χρησιμοποιώντας τρεις μεθόδους συγκράτησης σε διαφορετικές τιμές pH.Όπως φαίνεται στο Σχήμα 7β, ο συντελεστής Pearson είναι υψηλός, υποδεικνύοντας ότι υπάρχει πράγματι συσχέτιση μεταξύ του pH και της απώλειας μάζας.Οι τιμές r-τετράγωνου για απεριόριστο, ημι-περιορισμένο και πλήρως περιορισμένο σκυρόδεμα ήταν 0,86, 0,75 και 0,96, αντίστοιχα.Αυτό δείχνει ότι η μεταβολή του pH και η απώλεια βάρους του πλήρως μονωμένου σκυροδέματος είναι σχετικά γραμμική τόσο σε συνθήκες θειικού όσο και σε συνθήκες παγώματος-απόψυξης.Στο σκυρόδεμα χωρίς περιορισμούς και στο ημιερμητικό σκυρόδεμα FRP, το pH αυξάνεται σταδιακά καθώς το τσιμέντο αντιδρά με το υδατικό διάλυμα.Ως αποτέλεσμα, η επιφάνεια του σκυροδέματος καταστρέφεται σταδιακά, γεγονός που οδηγεί σε έλλειψη βαρύτητας.Από την άλλη πλευρά, το pH του πλήρως κλειστού σκυροδέματος αλλάζει ελάχιστα επειδή το στρώμα FRP επιβραδύνει τη χημική αντίδραση του τσιμέντου με το υδατικό διάλυμα.Έτσι, για ένα πλήρως κλειστό σκυρόδεμα, δεν υπάρχει ορατή επιφανειακή διάβρωση, αλλά θα αποκτήσει βάρος λόγω κορεσμού λόγω της απορρόφησης θειικών διαλυμάτων.
Στο σχ.8 δείχνει τα αποτελέσματα μιας σάρωσης SEM δειγμάτων χαραγμένων με θειικό νάτριο κατάψυξης-απόψυξης.Η ηλεκτρονική μικροσκοπία εξέτασε δείγματα που συλλέχθηκαν από μπλοκ που ελήφθησαν από το εξωτερικό στρώμα των στηλών από σκυρόδεμα.Το Σχήμα 8α είναι μια εικόνα ηλεκτρονικού μικροσκοπίου σάρωσης μη κλειστού σκυροδέματος πριν από τη διάβρωση.Σημειώνεται ότι υπάρχουν πολλές οπές στην επιφάνεια του δείγματος, οι οποίες επηρεάζουν την αντοχή της ίδιας της κολώνας από σκυρόδεμα πριν την παγωνιά-απόψυξη.Στο σχ.Το 8b δείχνει μια εικόνα ηλεκτρονικού μικροσκοπίου ενός πλήρως μονωμένου δείγματος σκυροδέματος FRP μετά από 100 κύκλους κατάψυξης-απόψυξης.Μπορεί να ανιχνευθούν ρωγμές στο δείγμα λόγω κατάψυξης και απόψυξης.Ωστόσο, η επιφάνεια είναι σχετικά λεία και δεν υπάρχουν κρύσταλλα πάνω της.Επομένως, οι μη γεμάτες ρωγμές είναι πιο ορατές.Στο σχ.Το 8c δείχνει ένα δείγμα ημι-ερμητικού σκυροδέματος GRP μετά από 100 κύκλους διάβρωσης με παγετό.Είναι σαφές ότι οι ρωγμές διευρύνθηκαν και σχηματίστηκαν κόκκοι ανάμεσα στις ρωγμές.Μερικά από αυτά τα σωματίδια προσκολλώνται σε ρωγμές.Μια σάρωση SEM ενός δείγματος μιας στήλης σκυροδέματος χωρίς περιορισμούς φαίνεται στο Σχήμα 8δ, ένα φαινόμενο που συνάδει με τον ημι-περιορισμό.Για να διευκρινιστεί περαιτέρω η σύνθεση των σωματιδίων, τα σωματίδια στις ρωγμές μεγεθύνθηκαν περαιτέρω και αναλύθηκαν χρησιμοποιώντας φασματοσκοπία EDS.Τα σωματίδια έχουν βασικά τρία διαφορετικά σχήματα.Σύμφωνα με την ανάλυση του ενεργειακού φάσματος, ο πρώτος τύπος, όπως φαίνεται στο Σχήμα 9α, είναι ένας κανονικός μπλοκ κρύσταλλος, που αποτελείται κυρίως από O, S, Ca και άλλα στοιχεία.Συνδυάζοντας τους προηγούμενους τύπους (3) και (4), μπορεί να προσδιοριστεί ότι το κύριο συστατικό του υλικού είναι ο γύψος (θειικό ασβέστιο).Το δεύτερο φαίνεται στο Σχήμα 9β.Σύμφωνα με την ανάλυση του ενεργειακού φάσματος, είναι ένα βελονωτό μη κατευθυντικό αντικείμενο και τα κύρια συστατικά του είναι το O, το Al, το S και το Ca.Οι συνδυαστικές συνταγές δείχνουν ότι το υλικό αποτελείται κυρίως από στυπτηρία.Το τρίτο μπλοκ που φαίνεται στο Σχ. 9γ, είναι ένα ακανόνιστο μπλοκ, που προσδιορίζεται με ανάλυση φάσματος ενέργειας, που αποτελείται κυρίως από συστατικά Ο, Na και S. Αποδείχθηκε ότι αυτοί είναι κυρίως κρύσταλλοι θειικού νατρίου.Η ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης έδειξε ότι τα περισσότερα από τα κενά ήταν γεμάτα με κρυστάλλους θειικού νατρίου, όπως φαίνεται στο σχήμα 9γ, μαζί με μικρές ποσότητες γύψου και στυπτηρίας.
Ηλεκτρονικές μικροσκοπικές εικόνες δειγμάτων πριν και μετά τη διάβρωση: (α) ανοιχτό σκυρόδεμα πριν από τη διάβρωση.(β) μετά τη διάβρωση, το fiberglass σφραγίζεται πλήρως.(γ) μετά από διάβρωση ημικλειστού σκυροδέματος GRP.(δ) μετά από διάβρωση ανοιχτού σκυροδέματος.
Η ανάλυση μας επιτρέπει να βγάλουμε τα ακόλουθα συμπεράσματα.Οι εικόνες με ηλεκτρονικό μικροσκόπιο των τριών δειγμάτων ήταν όλες 1k× και ρωγμές και προϊόντα διάβρωσης βρέθηκαν και παρατηρήθηκαν στις εικόνες.Το απεριόριστο σκυρόδεμα έχει τις μεγαλύτερες ρωγμές και περιέχει πολλούς κόκκους.Το σκυρόδεμα ημιπίεσης FRP είναι κατώτερο από το σκυρόδεμα χωρίς πίεση όσον αφορά το πλάτος της ρωγμής και τον αριθμό σωματιδίων.Το πλήρως κλειστό σκυρόδεμα FRP έχει το μικρότερο πλάτος ρωγμής και καθόλου σωματίδια μετά από διάβρωση κατάψυξης-απόψυξης.Όλα αυτά δείχνουν ότι το πλήρως κλειστό σκυρόδεμα FRP είναι το λιγότερο ευαίσθητο στη διάβρωση από το πάγωμα και την απόψυξη.Οι χημικές διεργασίες μέσα σε ημίκλειστες και ανοιχτές στήλες σκυροδέματος FRP οδηγούν στο σχηματισμό στυπτηρίας και γύψου και η διείσδυση θειικών αλάτων επηρεάζει το πορώδες.Ενώ οι κύκλοι κατάψυξης-απόψυξης είναι η κύρια αιτία ρωγμών του σκυροδέματος, τα θειικά άλατα και τα προϊόντα τους γεμίζουν ορισμένες από τις ρωγμές και τους πόρους αρχικά.Ωστόσο, καθώς αυξάνεται η ποσότητα και ο χρόνος της διάβρωσης, οι ρωγμές συνεχίζουν να διαστέλλονται και ο όγκος της στυπτηρίας που σχηματίζεται αυξάνεται, με αποτέλεσμα ρωγμές εξώθησης.Τελικά, η έκθεση σε ψύξη-απόψυξη και θειικά άλατα θα μειώσει την αντοχή της στήλης.