жаңалықтар

Каброн талшығының құрамындағы шашыраңқы шыны талшыққа барғаныңыз үшін рахмет.Сіз шектеулі CSS қолдауы бар шолғыш нұсқасын пайдаланып жатырсыз.Ең жақсы тәжірибе үшін жаңартылған шолғышты пайдалануды ұсынамыз (немесе Internet Explorer шолғышында үйлесімділік режимін өшіріңіз).Оған қоса, тұрақты қолдауды қамтамасыз ету үшін біз сайтты стильсіз және JavaScriptсіз көрсетеміз.
Полимерлі-темірбетон (ҚТҚ) конструкцияларды жөндеудің инновациялық және үнемді әдісі болып саналады.Бұл зерттеуде қатал ортадағы бетонның күшейтетін әсерін зерттеу үшін екі типтік материал [көміртекті талшықты арматураланған полимер (CFRP) және шыны талшықты арматураланған полимер (GFRP)] таңдалды.Құрамында FRP бар бетонның сульфатты әсерге төзімділігі және онымен байланысты мұздату-еріту циклдері талқыланды.Конъюгацияланған эрозия кезінде бетонның бетін және ішкі деградациясын зерттеуге арналған электронды микроскопия.Натрий сульфатының коррозиясының дәрежесі мен механизмі рН мәні, SEM электрондық микроскопиясы және ЭҚК энергетикалық спектрі бойынша талданды.FRP шектелген бетон бағандарының арматурасын бағалау үшін осьтік қысу күші сынақтары қолданылды және эрозиялық байланыстырылған ортада FRP ұстаудың әртүрлі әдістері үшін кернеу-деформация қатынастары алынды.Қолданыстағы төрт болжамды үлгіні пайдаланып эксперименттік сынақ нәтижелерін калибрлеу үшін қателік талдау жасалды.Барлық бақылаулар FRP шектелген бетонның деградация процесі конъюгаттық кернеулер кезінде күрделі және динамикалық екенін көрсетеді.Натрий сульфаты бастапқыда оның шикізат түрінде бетонның беріктігін арттырады.Дегенмен, кейінгі мұздату-еріту циклдары бетонның крекингін күшейтуі мүмкін, ал натрий сульфаты крекингке ықпал ету арқылы бетонның беріктігін одан әрі төмендетеді.FRP шектелген бетонның өмірлік циклін жобалау және бағалау үшін маңызды болып табылатын кернеу мен деформация байланысын имитациялау үшін дәл сандық модель ұсынылады.
1970 жылдардан бері зерттеліп келе жатқан бетонды арматураның инновациялық әдісі ретінде, FRP жеңіл салмақ, жоғары беріктік, коррозияға төзімділік, шаршауға төзімділік және ыңғайлы құрылыс1,2,3 артықшылықтарына ие.Шығындар азайған сайын ол құрылымдық арматура үшін ең жиі қолданылатын FRP болып табылатын шыны талшық (GFRP), көміртекті талшық (CFRP), базальт талшығы (BFRP) және арамид талшығы (AFRP) сияқты инженерлік қолданбаларда жиі кездеседі. Ұсынылған FRP сақтау әдісі бетон өнімділігін жақсартады және мерзімінен бұрын құлауды болдырмайды.Дегенмен, машина жасаудағы әртүрлі сыртқы орталар көбінесе FRP шектелген бетонның беріктігіне әсер етіп, оның беріктігін төмендетеді.
Бірнеше зерттеушілер көлденең қимасының пішіні мен өлшемдері әртүрлі бетондағы кернеу мен деформацияның өзгеруін зерттеді.Ян т.б.6 соңғы стресс пен штамм талшықты тін қалыңдығының өсуімен оң корреляцияланғанын анықтады.Wu et al.7 түпкілікті деформациялар мен жүктемелерді болжау үшін әртүрлі талшық түрлерін пайдалана отырып, FRP шектелген бетон үшін кернеу-деформация қисықтарын алды.Lin et al.8 дөңгелек, шаршы, тікбұрышты және эллиптикалық жолақтарға арналған FRP кернеу-деформация үлгілері де айтарлықтай ерекшеленетінін анықтады және параметрлер ретінде ені мен бұрыш радиусының қатынасын пайдалана отырып, дизайнға бағытталған жаңа кернеу-деформация үлгісін әзірледі.Лам және т.б.9 FRP біркелкі емес қабаттасуы мен қисаюы тақталардың созылу сынауларына қарағанда FRP-де аз сыну деформациясы мен кернеуге әкелетінін байқады.Сонымен қатар, ғалымдар әртүрлі нақты әлемдегі дизайн қажеттіліктеріне сәйкес ішінара шектеулерді және жаңа шектеу әдістерін зерттеді.Ван т.б.[10] үш шектеулі режимде толық, ішінара және шектеусіз бетонға осьтік қысу сынақтарын жүргізді.«Кернеу-деформация» моделі әзірленіп, жартылай тұйық бетон үшін шекті әсер ету коэффициенттері келтірілген.Ву және т.б.11 өлшем әсерлерін ескере отырып, FRP шектелген бетонның кернеуге деформацияға тәуелділігін болжау әдісін әзірледі.Moran және т.б.12 FRP бұрандалы жолақтары бар шектелген бетонның осьтік монотонды қысу қасиеттерін бағалады және оның кернеу-деформация қисықтарын шығарды.Дегенмен, жоғарыдағы зерттеу негізінен жартылай жабық бетон мен толық жабық бетон арасындағы айырмашылықты зерттейді.Бетон бөліктерін ішінара шектейтін FRP рөлі егжей-тегжейлі зерттелмеген.
Сонымен қатар, зерттеуде әртүрлі жағдайларда қысымға төзімділік, деформацияның өзгеруі, серпімділіктің бастапқы модулі және деформациялану модулі бойынша FRP шектелген бетонның өнімділігі бағаланды.Тижани және т.б.13,14 бастапқы зақымдалған бетонда FRP жөндеу тәжірибелерінде зақымдану артуымен FRP шектелген бетонның жөндеуге қабілеттілігі төмендейтінін анықтады.Ма және т.б.[15] FRP-мен шектелген бетон бағандарға бастапқы зақымданудың әсерін зерттеді және зақымдану дәрежесінің созылу беріктігіне әсері шамалы, бірақ бүйірлік және бойлық деформацияларға айтарлықтай әсер етті деп есептеді.Дегенмен, Cao et al.16 бастапқы зақымданудан зардап шеккен FRP шектелген бетонның кернеу-деформация қисығы мен кернеу-деформация конверті қисықтары байқалды.Бетонның бастапқы бұзылуы бойынша зерттеулерден басқа, қатал қоршаған орта жағдайында FRP шектелген бетонның төзімділігі бойынша кейбір зерттеулер де жүргізілді.Бұл ғалымдар қатал жағдайларда FRP шектелген бетонның деградациясын зерттеді және қызмет ету мерзімін болжау үшін тозу үлгілерін жасау үшін зақымдануды бағалау әдістерін қолданды.Xie және т.б.17 гидротермиялық ортаға FRP шектелген бетонды орналастырды және гидротермиялық жағдайлар FRP механикалық қасиеттеріне айтарлықтай әсер ететінін анықтады, нәтижесінде оның қысу беріктігі біртіндеп төмендейді.Қышқыл-негіз ортада CFRP мен бетон арасындағы интерфейс нашарлайды.Батыру уақыты ұлғайған сайын CFRP қабатының бұзылу энергиясының бөліну жылдамдығы айтарлықтай төмендейді, бұл ақыр соңында фазааралық үлгілердің бұзылуына әкеледі18,19,20.Сонымен қатар, кейбір ғалымдар мұздату мен ерітудің FRP шектелген бетонға әсерін де зерттеді.Liu және т.б.21 CFRP арматурасының салыстырмалы динамикалық модульге, қысу беріктігіне және кернеу-деформацияға қатынасына негізделген мұздату-еріту циклдерінде жақсы төзімділікке ие екенін атап өтті.Сонымен қатар, бетонның механикалық қасиеттерінің нашарлауымен байланысты модель ұсынылады.Дегенмен, Peng және т.б.22 температура мен мұздату-еріту циклінің деректерін пайдалана отырып, CFRP және бетон желімдерінің қызмет ету мерзімін есептеді.Гуанг және т.б.23 бетонның жылдам қату-еріту сынақтарын жүргізді және мұздату-еріту әсерінен зақымдалған қабаттың қалыңдығына негізделген аязға төзімділікті бағалау әдісін ұсынды.Яздани және т.б.24 хлорид иондарының бетонға енуіне FRP қабаттарының әсерін зерттеді.Нәтижелер FRP қабатының химиялық төзімділігін және ішкі бетонды сыртқы хлорид иондарынан оқшаулайтынын көрсетеді.Liu және т.б.25 сульфатпен коррозияға ұшыраған FRP бетонының қабығын сынау шарттарын модельдеді, сырғанау үлгісін жасады және FRP-бетон интерфейсінің деградациясын болжады.Ван т.б.26 бір осьті сығымдау сынақтары арқылы FRP шектелген сульфатты эрозияға ұшыраған бетон үшін кернеу-деформация үлгісін белгіледі.Чжоу және т.б.[27] тұздың біріктірілген қату-еріту циклдерінен туындаған шектелмеген бетонның зақымдалуын зерттеді және алғаш рет бұзылу механизмін сипаттау үшін логистикалық функцияны пайдаланды.Бұл зерттеулер FRP шектелген бетонның беріктігін бағалауда айтарлықтай прогреске қол жеткізді.Дегенмен, зерттеушілердің көпшілігі бір қолайсыз жағдайда эрозиялық ортаны модельдеуге назар аударды.Бетон көбінесе қоршаған ортаның әртүрлі жағдайларынан туындаған байланысты эрозияға байланысты бұзылады.Бұл аралас қоршаған орта жағдайлары FRP шектелген бетонның өнімділігін айтарлықтай төмендетеді.
Сульфаттану және мұздату-еріту циклдері бетонның беріктігіне әсер ететін екі типтік маңызды параметр болып табылады.FRP оқшаулау технологиясы бетонның қасиеттерін жақсарта алады.Ол инженерлік және ғылыми зерттеулерде кеңінен қолданылады, бірақ қазіргі уақытта оның шектеулері бар.Бірнеше зерттеулер суық аймақтарда FRP шектелген бетонның сульфатты коррозияға төзімділігіне бағытталған.Толығымен жабық, жартылай жабық және ашық бетонның натрий сульфатымен және мұздату-еріммен эрозиясы процесі, әсіресе осы мақалада сипатталған жаңа жартылай жабық әдіспен толығырақ зерттеуге лайық.Бетон бағандарға күшейту әсері де FRP ұстау және эрозия тәртібімен алмасу арқылы зерттелді.Байланыс эрозиясынан туындаған үлгідегі микроғарыштық және макроскопиялық өзгерістер электронды микроскоппен, рН сынағымен, SEM электронды микроскоппен, ЭҚК энергия спектрін талдаумен және бір осьті механикалық сынақпен сипатталды.Сонымен қатар, бұл зерттеуде бір осьті механикалық сынақта орын алатын кернеу-деформация қатынастарын реттейтін заңдар талқыланады.Эксперименталды түрде тексерілген шекті кернеу мен деформация мәндері қолданыстағы төрт шекті кернеу-деформация үлгісін пайдаланып қателік талдау арқылы расталды.Ұсынылған модель материалдың соңғы деформациясы мен беріктігін толық болжай алады, бұл болашақ FRP күшейту тәжірибесі үшін пайдалы.Ақырында, ол FRP бетон тұзының аязға төзімділігі тұжырымдамасының тұжырымдамалық негізі болып табылады.
Бұл зерттеу мұздату-еріту циклдерімен үйлесімде сульфат ерітіндісінің коррозиясын пайдалана отырып, FRP шектелген бетонның тозуын бағалайды.Бетон эрозиясынан туындаған микроскопиялық және макроскопиялық өзгерістер сканерлеуші ​​электронды микроскопия, рН сынағы, EDS энергетикалық спектроскопиясы және бір осьті механикалық сынау арқылы көрсетілді.Сонымен қатар, осьтік сығу тәжірибелері арқылы байланыстырылған эрозияға ұшыраған FRP шектелген бетонның механикалық қасиеттері мен кернеу-деформациялану өзгерістері зерттелді.
FRP Confined Concrete шикі бетоннан, FRP сыртқы қаптама материалынан және эпоксидті желімнен тұрады.Екі сыртқы оқшаулағыш материал таңдалды: CFRP және GRP, материалдардың қасиеттері 1-кестеде көрсетілген. Желімдер ретінде эпоксидті шайырлар A және B қолданылды (араласу қатынасы көлемі бойынша 2:1).Күріш.1 бетон қоспасы материалдарының құрылысының бөлшектерін көрсетеді.1а суретте Swan PO 42.5 портландцементі қолданылған.Дөрекі толтырғыштар диаметрі 5-10 және 10-19 мм, күріште көрсетілгендей ұсақталған базальт тасы болып табылады.1b және c.1г-суретте жұқа толтырғыш ретінде ұсақтық модулі 2,3 болатын табиғи өзен құмы пайдаланылды.Сусыз натрий сульфатының түйіршіктерінен және белгілі бір мөлшерде судан натрий сульфатының ерітіндісін дайындаңыз.
Бетон қоспасының құрамы: а – цемент, б – толтырғыш 5–10 мм, в – толтырғыш 10–19 мм, г – өзен құмы.
Бетонның жобалық беріктігі 30 МПа, бұл 40-тан 100 мм-ге дейінгі жаңа цемент бетонының шөгуіне әкеледі.Бетон қоспасының қатынасы 2-кестеде көрсетілген, ал 5-10 мм және 10-20 мм ірі толтырғыштың қатынасы 3:7 құрайды.Қоршаған ортамен әрекеттесу әсері алдымен 10% NaSO4 ерітіндісін дайындау, содан кейін ерітіндіні мұздату-еріту циклінің камерасына құю арқылы модельденді.
Бетон қоспалары 0,5 м3 мәжбүрлі араластырғышта дайындалды және бетонның барлық партиясы қажетті үлгілерді төсеу үшін пайдаланылды.Ең алдымен, бетон ингредиенттері 2-кестеге сәйкес дайындалады, цемент, құм және ірі толтырғыш үш минут бойы алдын ала араластырылады.Содан кейін суды біркелкі таратып, 5 минут бойы араластырыңыз.Содан кейін бетон үлгілері цилиндрлік қалыптарға құйылады және дірілдеу үстелінде тығыздалады (қалыптың диаметрі 10 см, биіктігі 20 см).
28 күн қатайғаннан кейін үлгілер FRP материалымен оралған.Бұл зерттеуде темірбетонды бағандарға арналған үш әдіс, соның ішінде толық жабық, жартылай шектелген және шектеусіз қарастырылған.Шектеулі материалдар үшін CFRP және GFRP екі түрі қолданылады.FRP Толығымен жабылған FRP бетон қабығы, биіктігі 20 см және ұзындығы 39 см.FRP-мен байланыстырылған бетонның үстіңгі және астыңғы жағы эпоксидпен жабылмаған.Жақында ұсынылған ауа өткізбейтін технология ретінде жартылай герметикалық сынау процесі келесідей сипатталған.
(2) Бетон цилиндрлік бетінде сызғышты пайдаланып, FRP жолақтарының орнын анықтау үшін сызық сызыңыз, жолақтар арасындағы қашықтық 2,5 см.Содан кейін таспаны FRP қажет емес бетонды жерлерге ораңыз.
(3) Бетон беті тегістеуішпен тегістеледі, спирт жүнімен сүртіледі және эпоксидпен қапталған.Содан кейін шыны талшықты жолақтарды бетон бетіне қолмен жабыстырыңыз және шыны талшық бетон бетіне толығымен жабысып, ауа көпіршіктерін болдырмас үшін бос жерлерді басыңыз.Соңында, сызғышпен жасалған белгілерге сәйкес, FRP жолақтарын бетон бетіне жоғарыдан төменге жабыстырыңыз.
(4) Жарты сағаттан кейін бетонның FRP-ден бөлінгенін тексеріңіз.Егер FRP сырғып кетсе немесе сыртқа шығып кетсе, оны дереу бекіту керек.Қалыптастырылған үлгілерді беріктікті қамтамасыз ету үшін 7 күн бойы өңдеу керек.
(5) Кептірілгеннен кейін бетон бетінен таспаны алып тастау үшін пышақ пайдаланыңыз және соңында жартылай герметикалық FRP бетон бағанасын алыңыз.
Әртүрлі шектеулердегі нәтижелер күріште көрсетілген.2. 2а суретте толық жабық ҚҚЖБ бетоны, 2б суретте жартылай жалпыланған ҚЖҚБ бетон, 2c суретте толық жабық ГФРБ бетон және 2d суретте жартылай шектелген ҚҚҚ бетон көрсетілген.
Жабық стильдер: (а) толығымен жабық CFRP;(b) жартылай тұйық көміртекті талшық;(c) толығымен шыны талшықпен қоршалған;(d) жартылай жабық шыны талшық.
FRP шектеулері мен эрозия реттілігінің цилиндрлердің эрозиясын бақылау өнімділігіне әсерін зерттеуге арналған төрт негізгі параметр бар.3-кестеде бетон бағандарының үлгілерінің саны көрсетілген.Деректерді сәйкестендіру үшін әрбір санат үшін үлгілер үш бірдей күй үлгісінен тұрды.Осы мақаладағы барлық эксперимент нәтижелері үшін үш үлгінің орташа мәні талданған.
(1) Ауа өткізбейтін материал көміртекті талшық немесе шыны талшық ретінде жіктеледі.Бетонның арматурасына талшықтардың екі түрінің әсерін салыстыру жүргізілді.
(2) Бетон бағанасын ұстау әдістері үш түрге бөлінеді: толық шектеулі, жартылай шектеулі және шектеусіз.Жартылай жабық бетон бағандарының эрозияға төзімділігі басқа екі сортпен салыстырылды.
(3) Эрозия жағдайлары мұздату-еріту циклдары плюс сульфат ерітіндісі болып табылады және мұздату-еріту циклдарының саны тиісінше 0, 50 және 100 рет.FRP шектелген бетон бағандарға біріктірілген эрозияның әсері зерттелді.
(4) Сынақ бөліктері үш топқа бөлінеді.Бірінші топ - FRP орау, содан кейін коррозия, екінші топ - алдымен коррозия, содан кейін орау, үшінші топ - алдымен коррозия, содан кейін орау, содан кейін коррозия.
Тәжірибелік процедурада әмбебап сынау машинасы, созуды сынау машинасы, мұздату-еріту циклінің қондырғысы (CDR-Z түрі), электронды микроскоп, рН метр, тензометр, орын ауыстыру құрылғысы, SEM электронды микроскоп және Осы зерттеудегі EDS энергетикалық спектр анализаторы.Үлгі - биіктігі 10 см және диаметрі 20 см болатын бетон бағанасы.Бетон 3а суретте көрсетілгендей құйып, нығыздағаннан кейін 28 күн ішінде қатып қалды.Барлық үлгілер құйылғаннан кейін қалыптан шығарылды және 28 күн бойы 18-22°C және 95% салыстырмалы ылғалдылықта ұсталды, содан кейін кейбір үлгілер шыны талшықпен оралған.
Сынақ әдістері: (а) тұрақты температура мен ылғалдылықты сақтауға арналған жабдық;(b) мұздату-еріту циклінің машинасы;(c) әмбебап сынақ машинасы;(d) рН сынаушы;(e) микроскопиялық бақылау.
Мұздату-еріту тәжірибесі 3b-суретте көрсетілгендей флэш мұздату әдісін пайдаланады.GB/T 50082-2009 «Кәдімгі бетонға төзімділік стандарттарына» сәйкес бетон үлгілері мұздату және еріту алдында 4 күн бойы 15-20 ° C температурада 10% натрий сульфатының ерітіндісіне толығымен батырылды.Осыдан кейін сульфат шабуылы мұздату-еріту циклімен бір мезгілде басталып, аяқталады.Мұздату-еріту циклінің уақыты 2-ден 4 сағатқа дейін, ал жібіту уақыты цикл уақытының 1/4 бөлігінен кем болмауы керек.Үлгінің ішкі температурасы (-18±2) және (5±2) °С аралығында болуы керек.Мұздатылған күйден жібітуге көшу он минуттан аспауы керек.3d-суретте көрсетілгендей, 25 мұздату-еріту циклі бойынша ерітіндінің салмақ жоғалтуы мен рН өзгеруін зерттеу үшін әр санаттың үш цилиндрлік бірдей үлгілері пайдаланылды.Әрбір 25 мұздату-еріту циклынан кейін үлгілер алынып тасталды және олардың жаңа салмағын (Wd) анықтау алдында беттер тазартылды.Барлық эксперименттер үлгілердің үш данасында жүргізілді және сынақ нәтижелерін талқылау үшін орташа мәндер пайдаланылды.Үлгінің массасы мен беріктігін жоғалту формулалары келесідей анықталады:
Формуладағы ΔWd – әрбір 25 мұздату-еріту циклінен кейінгі үлгі салмағының жоғалуы (%), W0 – қату-еріту цикліне дейінгі бетон үлгісінің орташа салмағы (кг), Wd – бетонның орташа салмағы.25 мұздату-еріту циклінен кейінгі үлгі салмағы (кг).
Үлгінің беріктігінің тозу коэффициенті Kd-мен сипатталады, ал есептеу формуласы келесідей:
Формуладағы ΔKd - әрбір 50 қату-еріту циклінен кейінгі үлгінің беріктігінің жоғалу жылдамдығы (%), f0 - қату-еріту цикліне дейінгі бетон үлгісінің орташа беріктігі (МПа), fd - орташа беріктігі 50 мұздату-еріту циклі (МПа) үшін бетон үлгісі.
Суретте.3c бетон үлгілерін қысу сынау машинасын көрсетеді.«Бетонның физикалық және механикалық қасиеттерін сынау әдістерінің стандартына» (GBT50081-2019) сәйкес бетон бағандарын қысу беріктігіне сынау әдісі анықталған.Сығымдау сынауындағы жүктеу жылдамдығы 0,5 МПа/с құрайды және сынақ бойы үздіксіз және дәйекті жүктеу қолданылады.Әрбір үлгі үшін жүктеме-орын ауыстыру қатынасы механикалық сынақ кезінде жазылды.Осьтік және көлденең деформацияларды өлшеу үшін үлгілердің бетон және FRP қабаттарының сыртқы беттеріне тензометрлер бекітілді.Деформация ұяшығы қысу сынағы кезінде үлгі деформациясының өзгеруін тіркеу үшін механикалық сынақта қолданылады.
Әрбір 25 мұздату-еріту циклінде мұздату-еріту ерітіндісінің үлгісі алынып, контейнерге орналастырылды.Суретте.3d контейнердегі үлгі ерітіндісінің рН сынамасын көрсетеді.Мұздату-еріту жағдайында үлгінің беті мен көлденең қимасын микроскопиялық зерттеу 3d-суретте көрсетілген.Сульфат ерітіндісіндегі 50 және 100 мұздату-еріту циклдарынан кейінгі әртүрлі үлгілердің бетінің күйі микроскоппен бақыланды.Микроскоп 400 есе үлкейтуді пайдаланады.Үлгінің бетін бақылағанда, негізінен, FRP қабатының және бетонның сыртқы қабатының эрозиясы байқалады.Үлгінің көлденең қимасын бақылау негізінен сыртқы қабаттан 5, 10 және 15 мм қашықтықта эрозия жағдайларын таңдайды.Сульфат өнімдерінің қалыптасуы және мұздату-еріту циклдері қосымша сынақтарды қажет етеді.Сондықтан таңдалған үлгілердің модификацияланған беті энергия дисперсиялық спектрометрімен (EDS) жабдықталған сканерлеуші ​​электрондық микроскоптың (SEM) көмегімен зерттелді.
Үлгі бетін электронды микроскоппен визуалды түрде тексеріп, 400X үлкейтуді таңдаңыз.Жартылай жабық және түйіспесіз ГРП бетонында мұздату-еріту циклдері мен сульфаттардың әсерінен бетінің зақымдану дәрежесі айтарлықтай жоғары, ал толық жабық бетонда ол шамалы.Бірінші категория 4а-суретте көрсетілгендей, натрий сульфатымен және 0-ден 100-ге дейінгі мұздату-еріту циклдерімен еркін ағынды бетонның эрозиясының пайда болуына жатады.Аязға ұшырамайтын бетон үлгілері көрінетін белгілері жоқ тегіс бетке ие.50 эрозиядан кейін бетіндегі пульпа блогы ішінара қабыршақтанып, пульпаның ақ қабығын ашады.100 эрозиядан кейін бетон бетін визуалды тексеру кезінде ерітінділердің қабықшалары толығымен құлап кетті.Микроскопиялық бақылау 0 қатып-еріген бетонның беті тегіс және беткі толтырғыш пен ерітінді бір жазықтықта болатынын көрсетті.50 мұздату-еріту циклімен эрозияға ұшыраған бетон бетінде біркелкі емес, кедір-бұдыр бет байқалды.Мұны ерітіндінің біраз бөлігі бұзылып, ақ түйіршікті кристалдардың аздаған мөлшерінің бетіне жабысуымен түсіндіруге болады, ол негізінен агрегат, ерітінді және ақ кристалдардан тұрады.100 мұздату-еріту циклінен кейін бетон бетінде ақ кристалдардың үлкен ауданы пайда болды, ал қара дөрекі толтырғыш сыртқы ортаның әсеріне ұшырады.Қазіргі уақытта бетонның бетінде көбінесе ашық толтырғыш және ақ кристалдар бар.
Эрозиялық мұздатылған бетон бағанының морфологиясы: (а) шектеусіз бетон бағанасы;(b) жартылай жабық көміртекті талшықты темірбетон;(c) ЖӨБ жартылай жабық бетон;(d) толығымен жабық ҚҚҚ бетон;(е) ЖБП бетонды жартылай жабық бетон.
Екінші категория 4б, в-суретте көрсетілгендей, мұздату-еріту циклдері мен сульфаттардың әсерінен жартылай герметикалық CFRP және GRP бетон бағандарының коррозиясы.Көрнекі тексеру (1 есе үлкейту) талшықты қабаттың бетінде біртіндеп ақ ұнтақ пайда болғанын көрсетті, ол мұздату-еріту циклдерінің санының артуы кезінде тез түсіп кетті.Жартылай герметикалық FRP бетонының шектеусіз беткі эрозиясы мұздату-еріту циклдерінің саны артқан сайын айқынырақ болды.Көзге көрінетін «қабыну» құбылысы (бетон бағанының ерітіндісінің ашық беті құлау алдында).Дегенмен, пиллинг құбылысы ішінара көрші көміртекті талшық жабыны арқылы кедергі келтіреді).Микроскоп астында синтетикалық көміртекті талшықтар 400 есе үлкейту кезінде қара фонда ақ жіптер түрінде көрінеді.Талшықтардың дөңгелек пішіні және біркелкі емес жарықтың әсерінен олар ақ болып көрінеді, бірақ көміртекті талшық шоғырларының өзі қара болады.Шыны талшық бастапқыда ақ жіп тәрізді, бірақ желіммен жанасқанда ол мөлдір болады және шыны талшық ішіндегі бетонның күйі анық көрінеді.Шыны талшық ашық ақ, ал байланыстырғыш сарғыш.Екеуі де өте ашық түсті, сондықтан желімнің түсі шыны талшықты жіптерді жасырып, жалпы көрініске сарғыш реңк береді.Көміртекті және шыны талшықтары сыртқы эпоксидті шайырмен зақымданудан қорғалған.Мұздату-еріту шабуылдарының саны артқан сайын, бетінде көбірек бос орындар мен бірнеше ақ кристалдар көріне бастады.Сульфатты мұздату циклі ұлғайған сайын байланыстырғыш зат бірте-бірте жіңішкереді, сарғыш түс жоғалып, талшықтар көрінеді.
Үшінші категория - 4d, е-суретте көрсетілгендей, мұздату-еріту циклдері мен сульфаттардың әсерінен толығымен жабық CFRP және GRP бетонының коррозиясы.Тағы да, байқалған нәтижелер бетон бағанының шектелген учаскесінің екінші түрі үшін ұқсас.
Жоғарыда сипатталған үш оқшаулау әдісін қолданғаннан кейін байқалған құбылыстарды салыстырыңыз.Толық оқшауланған FRP бетонындағы талшықты тіндер мұздату-еріту циклдерінің саны артқан сайын тұрақты болып қалады.Екінші жағынан, жабысқақ сақина қабаты бетінде жұқа.Эпоксидті шайырлар көбінесе ашық сақиналы күкірт қышқылында белсенді сутегі иондарымен әрекеттеседі және сульфаттармен әрең әрекеттеседі28.Осылайша, эрозия негізінен жабысқақ қабаттың қасиеттерін мұздату-еріту циклдері нәтижесінде өзгертеді, осылайша FRP күшейткіш әсерін өзгертеді деп санауға болады.FRP жартылай герметикалық бетонның бетон беті шектеусіз бетон беті сияқты эрозия құбылысына ие.Оның FRP қабаты толығымен жабық бетонның FRP қабатына сәйкес келеді және зақымдануы анық емес.Дегенмен, жартылай тығыздалған ЖӨБ бетонында талшықты жолақтар ашық бетонмен қиылысатын жерлерде кең эрозиялы жарықтар пайда болады.Бетонның ашық беттерінің эрозиясы қату-еріту циклдерінің саны артқан сайын күшейе түседі.
Толығымен жабық, жартылай жабық және шектеусіз FRP бетонының ішкі бөліктері мұздату-еріту циклдарына және сульфат ерітінділерінің әсеріне ұшыраған кезде айтарлықтай айырмашылықтар көрсетті.Үлгі көлденең кесілген және көлденең қимасы 400 есе үлкейту кезінде электронды микроскоптың көмегімен бақыланған.Суретте.5 бетон мен ерітінді арасындағы шекарадан тиісінше 5 мм, 10 мм және 15 мм қашықтықта микроскопиялық кескіндерді көрсетеді.Натрий сульфаты ерітіндісін мұздату-ерітумен біріктіргенде, бетонның зақымдалуы беткейден ішкі бөлікке қарай біртіндеп ыдырайтыны байқалды.CFRP және GFRP шектелген бетонның ішкі эрозия жағдайлары бірдей болғандықтан, бұл бөлімде екі оқшаулау материалдары салыстырылмайды.
Колоннаның бетон қимасының ішкі жағын микроскопиялық бақылау: (а) шыны талшықпен толығымен шектелген;(b) шыны талшықпен жартылай қоршалған;(c) шексіз.
FRP толығымен жабық бетонның ішкі эрозиясы күріште көрсетілген.5а.5 мм-де жарықтар көрінеді, беті салыстырмалы түрде тегіс, кристалдану жоқ.Беті тегіс, кристалдарсыз, қалыңдығы 10-15 мм.FRP жартылай герметикалық бетонның ішкі эрозиясы күріште көрсетілген.5 B. Жарықтар мен ақ кристалдар 5мм және 10мм-де көрінеді, ал беті 15мм-де тегіс.5c суретте 5, 10 және 15 мм-де жарықтар табылған бетон FRP бағандарының қималары көрсетілген.Жарықтардағы бірнеше ақ кристалдар бірте-бірте сирек болды, өйткені жарықтар бетонның сыртынан ішкі жағына қарай жылжиды.Шексіз бетон бағаналары ең көп эрозияны көрсетті, одан кейін жартылай шектелген FRP бетон бағандары.Натрий сульфаты 100 мұздату-еріту циклінен астам толық жабық FRP бетон үлгілерінің ішкі бөлігіне аз әсер етті.Бұл толық шектелген FRP бетонының эрозиясының негізгі себебі белгілі бір уақыт аралығындағы қату-еріу эрозиясы екенін көрсетеді.Көлденең қиманы бақылау мұздату және еріту алдында тікелей кесінді тегіс және толтырғышсыз екенін көрсетті.Бетон қатып, еріген кезде жарықтар көрінеді, толтырғыш үшін де солай, ал ақ түйіршікті кристалдар жарықтармен тығыз жабылған.Зерттеулер27 көрсеткендей, бетонды натрий сульфаты ерітіндісіне салғанда натрий сульфаты бетонға еніп, олардың бір бөлігі натрий сульфатының кристалдары түрінде тұнбаға түседі, ал кейбіреулері цементпен әрекеттеседі.Натрий сульфатының кристалдары мен реакция өнімдері ақ түйіршіктерге ұқсайды.
FRP конъюгацияланған эрозиядағы бетон сызаттарын толығымен шектейді, бірақ қимасы кристалданусыз тегіс болады.Екінші жағынан, FRP жартылай тұйық және шектеусіз бетон бөліктері конъюгацияланған эрозия кезінде ішкі жарықтар мен кристалдануды дамытты.Кескіннің сипаттамасы және алдыңғы зерттеулер29 бойынша шектелмеген және жартылай шектелген ҚТҚ бетонының бірлескен эрозия процесі екі кезеңге бөлінеді.Бетон крекингінің бірінші кезеңі мұздату-еріту кезіндегі кеңею және жиырылуымен байланысты.Сульфат бетонға еніп, көрінген кезде сәйкес сульфат қату-еріу және гидратация реакцияларының шөгуінен пайда болған жарықтарды толтырады.Сондықтан сульфат бетонға ерте кезеңде ерекше қорғаныш әсер етеді және бетонның механикалық қасиеттерін белгілі бір дәрежеде жақсарта алады.Сульфат шабуылының екінші кезеңі жалғасады, жарықтар немесе бос жерлерге еніп, цементпен әрекеттесіп, алюминий түзеді.Нәтижесінде жарықшақтың көлемі ұлғаяды және зақым келтіреді.Осы уақыт ішінде мұздату және ерітуге байланысты кеңею және жиырылу реакциялары бетонның ішкі зақымдалуын күшейтеді, соның нәтижесінде жүк көтеру қабілеті төмендейді.
Суретте.6 0, 25, 50, 75 және 100 мұздату-еріту циклдарынан кейін бақыланатын үш шектеулі әдіс үшін бетонды сіңдіру ерітінділерінің рН өзгерістерін көрсетеді.Шектеусіз және жартылай жабық FRP бетон ерітінділері 0-ден 25 мұздату-еріту цикліне дейін рН ең жылдам көтерілуін көрсетті.Олардың рН мәндері тиісінше 7,5-тен 11,5 және 11,4-ке дейін өсті.Мұздату-еріту циклдарының саны артқан сайын, рН көтерілуі 25-100 мұздату-еріту циклінен кейін бірте-бірте баяулады.Олардың рН мәндері сәйкесінше 11,5 және 11,4-тен 12,4 және 11,84-ке дейін өсті.Толығымен жабыстырылған FRP бетоны FRP қабатын жабатындықтан, натрий сульфаты ерітіндісінің енуі қиын.Сонымен қатар цемент құрамының сыртқы ерітінділерге енуі қиын.Осылайша, 0 және 100 мұздату-еріту циклдары арасында рН біртіндеп 7,5-тен 8,0-ге дейін өсті.РН өзгеру себебі келесідей талданады.Бетондағы силикат судағы сутегі иондарымен қосылып кремний қышқылын түзеді, ал қалған OH- қаныққан ерітіндінің рН деңгейін жоғарылатады.рН өзгеруі 0-25 мұздату-еріту циклдері арасында айқынырақ және 25-100 мұздату-еріту циклдері арасында азырақ байқалды30.Дегенмен, мұнда рН 25-100 мұздату-еріту циклінен кейін жоғарылайтыны анықталды.Мұны натрий сульфатының бетонның ішкі бөлігімен химиялық реакцияға түсіп, ерітіндінің рН мәнін өзгертуімен түсіндіруге болады.Химиялық құрамын талдау бетонның натрий сульфатымен келесі жолмен әрекеттесетінін көрсетеді.
(3) және (4) формулалар цементтегі натрий сульфаты мен кальций гидроксиді гипс (кальций сульфаты) түзетінін, ал кальций сульфаты одан әрі цементтегі кальций метаалюминатымен әрекеттесіп, алюминий кристалдарын түзетінін көрсетеді.Реакция (4) негізгі OH- түзілуімен жүреді, бұл рН жоғарылауына әкеледі.Сондай-ақ, бұл реакция қайтымды болғандықтан, рН белгілі бір уақытта көтеріледі және баяу өзгереді.
Суретте.7а сульфат ерітіндісіндегі мұздату-еріту циклдері кезінде толық жабық, жартылай жабық және бір-бірімен жабылған ГРП бетонының салмақ жоғалтуын көрсетеді.Массаның жоғалуындағы ең айқын өзгеріс - шектеусіз бетон.Шектеусіз бетон 50 мұздату-еріту шабуылынан кейін массасының шамамен 3,2% және 100 мұздату-еріту шабуылынан кейін шамамен 3,85% жоғалтты.Нәтижелер конъюгацияланған эрозияның еркін ағынды бетон сапасына әсері қату-еріту циклдерінің саны артқан сайын төмендейтінін көрсетеді.Дегенмен, үлгінің бетін бақылаған кезде, 100 мұздату-еріту циклінен кейінгі ерітіндінің жоғалуы 50 мұздату-еріту циклінен кейінгіге қарағанда көп екені анықталды.Алдыңғы бөлімдегі зерттеулермен біріктіріп, сульфаттардың бетонға енуі массаның жоғалуының баяулауына әкеледі деп болжауға болады.Сонымен қатар, (3) және (4) химиялық теңдеулермен болжанғандай, ішкі өндірілген алюминий және гипс те салмақ жоғалтудың баяулауына әкеледі.
Салмақтың өзгеруі: (а) салмақтың өзгеруі мен мұздату-еріту циклдерінің саны арасындағы байланыс;(b) массаның өзгеруі мен рН мәні арасындағы байланыс.
FRP жартылай герметикалық бетонның салмақ жоғалтуының өзгеруі алдымен төмендейді, содан кейін артады.50 мұздату-еріту циклінен кейін жартылай герметикалық шыны талшықты бетонның массалық жоғалуы шамамен 1,3% құрайды.100 циклден кейін салмақ жоғалту 0,8% құрады.Демек, натрий сульфаты еркін ағынды бетонға енеді деген қорытынды жасауға болады.Сонымен қатар, сынақ бөлігінің бетін бақылау талшық жолақтары ашық жерде ерітіндінің қабығына қарсы тұра алатынын көрсетті, осылайша салмақ жоғалтуды азайтады.
Толығымен жабылған FRP бетонының массалық жоғалуының өзгеруі алғашқы екеуінен ерекшеленеді.Масса жоғалтпайды, бірақ қосады.50 аязды-еріту эрозиясынан кейін масса шамамен 0,08%-ға өсті.100 еседен кейін оның массасы шамамен 0,428% өсті.Бетон толығымен құйылғандықтан, бетон бетіндегі ерітінді кетпейді және оның сапасын жоғалтуы екіталай.Екінші жағынан, су мен сульфаттардың жоғары мазмұн бетінен төмен мазмұнды бетонның ішкі бөлігіне енуі де бетонның сапасын жақсартады.
Эрозиялық жағдайларда FRP шектелген бетондағы рН мен массаның жоғалуы арасындағы байланыс туралы бұрын бірнеше зерттеулер жүргізілген.Зерттеулердің көпшілігі негізінен массаның жоғалуы, серпімділік модулі және беріктік жоғалуы арасындағы байланысты талқылайды.Суретте.7b бетонның рН мен үш шектеудегі масса жоғалту арасындағы қатынасты көрсетеді.Әртүрлі рН мәндерінде ұстаудың үш әдісін қолдана отырып, бетон массасының жоғалуын болжау үшін болжамды модель ұсынылады.7b-суретте көрініп тұрғандай, Пирсон коэффициенті жоғары, бұл шын мәнінде рН мен масса жоғалту арасында корреляция бар екенін көрсетеді.Шектеусіз, жартылай шектелген және толық шектелген бетон үшін r-квадрат мәндері сәйкесінше 0,86, 0,75 және 0,96 болды.Бұл толық оқшауланған бетонның рН өзгеруі мен салмағының төмендеуі сульфатты және мұздату-еріту жағдайында салыстырмалы түрде сызықты екенін көрсетеді.Шектеусіз бетонда және жартылай герметикалық FRP бетонында цемент сулы ерітіндімен әрекеттескенде рН біртіндеп артады.Нәтижесінде бетон беті бірте-бірте бұзылады, бұл салмақсыздыққа әкеледі.Екінші жағынан, толық жабық бетонның рН аз өзгереді, өйткені FRP қабаты цементтің су ерітіндісімен химиялық реакциясын баяулатады.Осылайша, толығымен жабық бетон үшін беттің көзге көрінетін эрозиясы жоқ, бірақ сульфат ерітінділерінің сіңірілуіне байланысты қанықтыру есебінен салмақ артады.
Суретте.8 натрий сульфатының мұздату-ерітуімен оюланған үлгілердің SEM сканерлеуінің нәтижелерін көрсетеді.Электрондық микроскопия бетон бағандарының сыртқы қабатынан алынған блоктардан алынған үлгілерді зерттеді.8а-сурет эрозияға дейін жабылмаған бетонның сканерлеуші ​​электронды микроскоптағы суреті.Үлгінің бетінде аязды ерітуге дейін бетон бағанының өзінің беріктігіне әсер ететін көптеген саңылаулар бар екендігі атап өтіледі.Суретте.8b 100 мұздату-еріту циклінен кейін толық оқшауланған FRP бетон үлгісінің электронды микроскоптағы кескінін көрсетеді.Мұздату мен ерітуге байланысты үлгідегі жарықтар анықталуы мүмкін.Дегенмен, беті салыстырмалы түрде тегіс және оның үстінде кристалдар жоқ.Сондықтан толтырылмаған жарықтар көбірек көрінеді.Суретте.8c аяз эрозиясының 100 циклінен кейінгі жартылай герметикалық ЖӨБ бетон үлгісін көрсетеді.Жарықтар кеңейіп, жарықшақтардың арасында дәндер пайда болғаны анық.Бұл бөлшектердің кейбіреулері жарықтарға жабысады.Шектеусіз бетон бағанының үлгісінің SEM сканерлеуі жартылай шектеуге сәйкес құбылыс 8d суретте көрсетілген.Бөлшектердің құрамын одан әрі түсіндіру үшін жарықтардағы бөлшектер одан әрі үлкейтілді және EDS спектроскопиясы арқылы талданды.Бөлшектер негізінен үш түрлі пішінде болады.Энергетикалық спектр талдауына сәйкес, бірінші түрі, 9а суретте көрсетілгендей, негізінен O, S, Ca және басқа элементтерден тұратын қалыпты блокты кристалл.Алдыңғы формулаларды (3) және (4) біріктіру арқылы материалдың негізгі компоненті гипс (кальций сульфаты) екенін анықтауға болады.Екіншісі 9б-суретте көрсетілген;энергетикалық спектр талдауына сәйкес, ол иық бағытта емес объект болып табылады және оның негізгі компоненттері O, Al, S және Ca.Аралас рецепттер материалдың негізінен алюминийден тұратынын көрсетеді.9в-суретте көрсетілген үшінші блок, негізінен O, Na және S компоненттерінен тұратын энергетикалық спектрлік талдау арқылы анықталатын тұрақты емес блок болып табылады. Бұл негізінен натрий сульфатының кристалдары екені белгілі болды.Сканерлеуші ​​электронды микроскопия бос орындардың көпшілігі 9в-суретте көрсетілгендей натрий сульфаты кристалдарымен және аз мөлшерде гипс пен алюминиймен толтырылғанын көрсетті.
Коррозияға дейінгі және кейінгі үлгілердің электронды микроскопиялық суреттері: (а) коррозияға дейінгі ашық бетон;(b) коррозиядан кейін шыны талшық толығымен жабылады;(c) ГРП жартылай жабық бетон коррозиясынан кейін;(d) ашық бетон коррозиясынан кейін.
Талдау мынадай қорытынды жасауға мүмкіндік береді.Үш үлгінің электронды микроскоптағы суреттері барлығы 1к× болды және суреттерде жарықтар мен эрозия өнімдері табылды және байқалды.Шектеусіз бетонда ең кең жарықтар бар және көптеген дәндер бар.FRP жартылай қысымды бетон жарықшақтың ені мен бөлшектердің саны бойынша қысымсыз бетоннан төмен.Толығымен жабық FRP бетоны ең аз жарықшақ еніне ие және мұздату-еріту эрозиясынан кейін ешқандай бөлшектер болмайды.Мұның бәрі толығымен жабық FRP бетонының қату мен еріуден эрозияға ең аз сезімтал екенін көрсетеді.Жартылай жабық және ашық FRP бетон бағандарының ішіндегі химиялық процестер алюминий мен гипстің пайда болуына әкеледі, ал сульфаттың енуі кеуектілікке әсер етеді.Мұздату-еріту циклдері бетонның жарылуының негізгі себебі болса да, сульфаттар мен олардың өнімдері бірінші кезекте кейбір жарықтар мен тесіктерді толтырады.Алайда, эрозия мөлшері мен уақыты ұлғайған сайын, жарықтар кеңейе береді және түзілген алюминий көлемі артады, нәтижесінде экструзия жарықтары пайда болады.Сайып келгенде, мұздату-еріту және сульфаттың әсері колоннаның беріктігін төмендетеді.