fréttir

Þakka þér fyrir að heimsækja dreifðu innihaldi glertrefja cabron trefja.Þú ert að nota vafraútgáfu með takmarkaðan CSS stuðning.Til að fá bestu upplifunina mælum við með því að þú notir uppfærðan vafra (eða slökkva á eindrægnistillingu í Internet Explorer).Að auki, til að tryggja áframhaldandi stuðning, sýnum við síðuna án stíla og JavaScript.
Fjölliða járnbentri steinsteypu (FRP) er talin nýstárleg og hagkvæm aðferð til að gera við burðarvirki.Í þessari rannsókn voru tvö dæmigerð efni [koltrefjastyrkt fjölliða (CFRP) og glertrefjastyrkt fjölliða (GFRP)] valin til að rannsaka styrkingaráhrif steypu í erfiðu umhverfi.Rætt hefur verið um viðnám steypu sem inniheldur FRP gegn súlfatárás og tengdum frost-þíðingarlotum.Rafeindasmásjá til að rannsaka yfirborð og innra niðurbrot steypu við samtengda rof.Stig og aðferð natríumsúlfat tæringar voru greind með pH gildi, SEM rafeinda smásjá og EMF orku litróf.Ásþrýstiþolspróf hafa verið notuð til að meta styrkingu á FRP-þvinguðum steypusúlum og spennu-þynningartengsl hafa verið fengin fyrir ýmsar aðferðir við FRP varðveislu í rofbundnu umhverfi.Villugreining var gerð til að kvarða niðurstöður tilraunaprófa með því að nota fjögur fyrirliggjandi forspárlíkön.Allar athuganir benda til þess að niðurbrotsferlið FRP-takmarkaðrar steypu sé flókið og kraftmikið undir samtengdu álagi.Natríumsúlfat eykur upphaflega styrk steypu í hráu formi.Hins vegar geta síðari frost-þíðingarlotur aukið sprungur á steypu og natríumsúlfat dregur enn frekar úr styrk steypu með því að stuðla að sprungu.Lagt er til nákvæmt tölulegt líkan til að líkja eftir spennu-álagssambandi, sem er mikilvægt fyrir hönnun og mat á lífsferli FRP-þvingaðrar steypu.
Sem nýstárleg steypustyrktaraðferð sem hefur verið rannsökuð síðan á áttunda áratugnum, hefur FRP kosti þess að vera létt, hár styrkur, tæringarþol, þreytuþol og þægilega byggingu1,2,3.Eftir því sem kostnaður lækkar verður það algengara í verkfræðinotkun eins og trefjagleri (GFRP), koltrefjum (CFRP), basalttrefjum (BFRP) og aramíðtrefjum (AFRP), sem eru algengustu FRP fyrir burðarstyrkingar4, 5 Fyrirhuguð FRP varðveisluaðferð getur bætt frammistöðu steypu og forðast ótímabært hrun.Hins vegar hefur ýmis ytri umhverfi í vélaverkfræði oft áhrif á endingu FRP-takmarkaðrar steypu, sem veldur því að styrkleiki hennar er í hættu.
Nokkrir vísindamenn hafa rannsakað álags- og álagsbreytingar í steinsteypu með mismunandi þversniðsformum og stærðum.Yang o.fl.6 komst að því að endanlegt streita og álag tengdist jákvætt fylgni við vöxt í trefjaþykkt.Wu o.fl.7 öðluðust álags-þynningarferlar fyrir FRP-þvingaða steypu með því að nota ýmsar trefjagerðir til að spá fyrir um endanlegt álag og álag.Lin o.fl.8 komust að því að FRP álags-álagslíkön fyrir kringlóttar, ferhyrndar, ferhyrndar og sporöskjulaga stangir eru einnig mjög mismunandi og þróuðu nýtt hönnunarmiðað álag-þynningarlíkan sem notar hlutfall breiddar og hornradíus sem færibreytur.Lam o.fl.9 sáu að ójöfn skörun og sveigjanleiki FRP leiddi til minni brotþynningar og streitu í FRP en í togprófum á plötum.Að auki hafa vísindamenn rannsakað hlutaþvingun og nýjar þvingunaraðferðir í samræmi við mismunandi raunverulegar hönnunarþarfir.Wang o.fl.[10] framkvæmdi ásþjöppunarprófanir á steypu að fullu, að hluta og ótakmarkaðri í þremur takmörkuðum hætti.„Stress-strain“ líkan hefur verið þróað og eru gefnir upp stuðlar takmarkandi áhrifa fyrir að hluta lokaða steinsteypu.Wu o.fl.11 þróaði aðferð til að spá fyrir um álag-álagsfíkn FRP-þvingaðrar steypu sem tekur tillit til stærðaráhrifa.Moran o.fl.12 mátu axial eintóna þjöppunareiginleika þvingaðrar steypu með FRP-heilískum ræmum og leiddu út álags-álagsferla hennar.Hins vegar er í ofangreindri rannsókn aðallega skoðaður munurinn á steypu að hluta og lokinni steypu.Hlutverk FRP sem takmarka steypuhluta að hluta hefur ekki verið rannsakað í smáatriðum.
Auk þess var í rannsókninni metið frammistöðu FRP-takmarkaðrar steypu með tilliti til þrýstistyrks, togbreytingar, upphafsmýktarstuðuls og togherðingarstuðuls við ýmsar aðstæður.Tijani o.fl.13,14 kom í ljós að viðgerðarhæfni FRP-takmarkaðrar steypu minnkar með auknum skemmdum í tilraunum FRP-viðgerðar á upphaflega skemmdri steypu.Ma o.fl.[15] rannsakaði áhrif upphafsskemmda á FRP-þvingaðar steypusúlur og taldi að áhrif skaðastigs á togstyrk væru hverfandi, en hefðu veruleg áhrif á hliðar- og lengdaraflögun.Hins vegar, Cao o.fl.16 álags-álagsferlar og álagsþynningarferlar af FRP-þvinguðu steypu sem hafa áhrif á upphafsskemmdir.Til viðbótar við rannsóknir á fyrstu steypubilun hafa nokkrar rannsóknir einnig verið gerðar á endingu FRP-takmarkaðrar steypu við erfiðar umhverfisaðstæður.Þessir vísindamenn rannsökuðu niðurbrot FRP-takmarkaðrar steypu við erfiðar aðstæður og notuðu skemmdamatsaðferðir til að búa til niðurbrotslíkön til að spá fyrir um endingartíma.Xie o.fl.17 setti FRP-þvingaða steypu í vatnshitaumhverfi og komst að því að vatnshitaskilyrði höfðu veruleg áhrif á vélræna eiginleika FRP, sem leiddi til smám saman minnkandi þrýstistyrks þess.Í sýru-basa umhverfi versnar viðmótið milli CFRP og steypu.Eftir því sem dýfingartíminn eykst minnkar losunarhraði eyðingarorku CFRP-lagsins verulega, sem leiðir að lokum til eyðingar sýnishorna á viðmótum18,19,20.Að auki hafa sumir vísindamenn einnig rannsakað áhrif frystingar og þíðingar á FRP-takmörkuð steypu.Liu o.fl.21 benti á að CFRP járnstöngin hafi góða endingu við frost-þíðingarlotur byggt á hlutfallslegum kraftmiklum stuðli, þrýstistyrk og álags-álagshlutfalli.Að auki er lagt til líkan sem tengist rýrnun á vélrænni eiginleikum steinsteypu.Hins vegar, Peng o.fl.22 reiknuðu út endingartíma CFRP og steypulíma með því að nota hitastig og frost-þíðu lotugögn.Guang o.fl.23 gerðu hraðfrysti-þíðuprófanir á steypu og lögðu til aðferð til að meta frostþol út frá þykkt skemmda lagsins við frost-þíðingu.Yazdani o.fl.24 rannsakað áhrif FRP-laga á ígengni klóríðjóna í steinsteypu.Niðurstöðurnar sýna að FRP lagið er efnaþolið og einangrar innri steypuna frá ytri klóríðjónum.Liu o.fl.25 líktu eftir afhýðingarprófunarskilyrðum fyrir súlfat-tærð FRP steypu, bjuggu til sleðalíkan og spáðu fyrir um niðurbrot á FRP-steypu viðmótinu.Wang o.fl.26 setti á laggirnar álagslíkan fyrir FRP-þvingaða súlfatvefða steypu með einása þjöppunarprófum.Zhou o.fl.[27] rannsakaði skemmdir á óbundinni steinsteypu af völdum samsettrar frost-þíðingarlota salts og notaði í fyrsta skipti skipulagsaðgerð til að lýsa bilunarferlinu.Þessar rannsóknir hafa náð umtalsverðum árangri við mat á endingu FRP-takmarkaðrar steypu.Hins vegar hafa flestir vísindamenn einbeitt sér að því að móta veðrandi miðla við eitt óhagstætt ástand.Steinsteypa skemmist oft vegna tilheyrandi rofs af völdum ýmissa umhverfisaðstæðna.Þessar samsettu umhverfisaðstæður skerða verulega frammistöðu FRP-takmarkaðrar steypu.
Súlfun og frost-þíðingarlotur eru tvær dæmigerðar mikilvægar breytur sem hafa áhrif á endingu steypu.FRP staðsetningartækni getur bætt eiginleika steinsteypu.Það er mikið notað í verkfræði og rannsóknum, en hefur nú takmarkanir sínar.Nokkrar rannsóknir hafa beinst að viðnám FRP-takmarkaðrar steypu gegn súlfattæringu á köldum svæðum.Ferlið við veðrun fulllokaðrar, hálflokaðrar og opinnar steinsteypu með natríumsúlfati og frostþíðingu á skilið ítarlegri rannsókn, sérstaklega nýja hálflokuðu aðferðina sem lýst er í þessari grein.Styrkingaráhrif á steyptar súlur voru einnig rannsökuð með því að skiptast á röð FRP varðveislu og rofs.Ör- og stórsæ breytingar í sýninu af völdum rofs bindis einkenndust af rafeindasmásjá, pH prófi, SEM rafeindasmásjá, EMF orkurófsgreiningu og einása vélrænni prófun.Að auki fjallar þessi rannsókn um lögmálin sem stjórna álags-álagssambandinu sem á sér stað í einása vélrænni prófun.Tilraunastaðfestu mörk álags- og álagsgildin voru staðfest með villugreiningu með því að nota fjögur núverandi mörk álags-álagslíkön.Fyrirhugað líkan getur að fullu spáð fyrir um endanlegt álag og styrk efnisins, sem er gagnlegt fyrir framtíðarþjálfun á FRP styrkingu.Að lokum þjónar það sem hugmyndafræðilegur grunnur fyrir frostþolshugtakið FRP steypu salt.
Þessi rannsókn metur rýrnun steypu sem takmarkast við FRP með því að nota súlfatlausn tæringu ásamt frystingu og þíðingu.Sýnt hefur verið fram á smásæjar og stórsæjar breytingar af völdum steypu rofs með því að nota skanna rafeindasmásjár, pH próf, EDS orku litrófsgreiningu og einása vélrænni prófun.Að auki voru vélrænir eiginleikar og álags-álagsbreytingar FRP-þvingaðrar steypu sem varð fyrir bundnu rofi rannsakaðir með axial þjöppunartilraunum.
FRP Confined Concrete samanstendur af óunninni steinsteypu, FRP ytra umbúðaefni og epoxý lími.Tvö ytri einangrunarefni voru valin: CFRP og GRP, eiginleikar efnanna eru sýndir í töflu 1. Epoxýplastefni A og B voru notuð sem lím (blöndunarhlutfall 2:1 miðað við rúmmál).Hrísgrjón.1 sýnir upplýsingar um smíði steypublönduefna.Á mynd 1a var Swan PO 42.5 Portland sement notað.Gróft malarefni er mulið basaltsteinn með þvermál 5-10 og 10-19 mm, í sömu röð, eins og sýnt er á mynd.1b og c.Sem fínt fylliefni á mynd 1g var notaður náttúrulegur ársandur með fínleikastuðul upp á 2,3.Undirbúið lausn af natríumsúlfati úr kornunum af vatnsfríu natríumsúlfati og ákveðnu magni af vatni.
Samsetning steypublöndunnar: a – sement, b – malarefni 5–10 mm, c – malarefni 10–19 mm, d – ársandur.
Hönnunarstyrkur steypu er 30 MPa, sem gefur ferskt sementsteypulag 40 til 100 mm.Steypublöndunarhlutfallið er sýnt í töflu 2 og hlutfall gróft malarefnis 5-10 mm og 10-20 mm er 3:7.Áhrif víxlverkunar við umhverfið voru mótuð með því að útbúa fyrst 10% NaSO4 lausn og síðan hella lausninni í frysti-þíðu hringrásarhólf.
Steypublöndur voru unnar í 0,5 m3 nauðungarblöndunartæki og öll steypulotan var notuð til að leggja tilskilin sýni.Fyrst af öllu eru steypuefnin undirbúin samkvæmt töflu 2 og sementi, sandur og gróft malarefni er forblandað í þrjár mínútur.Dreifið síðan vatninu jafnt og hrærið í 5 mínútur.Því næst voru steypusýni steypt í sívöl mót og þjappað á titringsborð (þvermál móts 10 cm, hæð 20 cm).
Eftir þurrkun í 28 daga var sýnunum pakkað inn í FRP efni.Þessi rannsókn fjallar um þrjár aðferðir fyrir járnbentri steinsteypu súlur, þar á meðal að fullu lokuðum, hálf-þröngum og ótakmörkuðum.Tvær gerðir, CFRP og GFRP, eru notaðar fyrir takmarkað efni.FRP Allokuð FRP steypt skel, 20 cm á hæð og 39 cm á lengd.Efsti og botninn á FRP-bundinni steypu voru ekki þéttir með epoxý.Hálfþéttu prófunarferlinu sem nýlega fyrirhugaðri loftþéttri tækni er lýst sem hér segir.
(2) Notaðu reglustiku til að draga línu á steypta sívala yfirborðið til að ákvarða staðsetningu FRP ræmanna, fjarlægðin á milli ræmanna er 2,5 cm.Vefðu síðan límbandinu utan um steypt svæði þar sem FRP er ekki þörf.
(3) Steypuyfirborðið er slétt slétt með sandpappír, þurrkað með sprittull og húðað með epoxý.Límdu síðan trefjaplastræmurnar handvirkt á steypuflötinn og þrýstu út eyðurnar þannig að trefjaglerið festist að fullu við steypuflötið og forðast loftbólur.Að lokum skal líma FRP ræmurnar ofan á steypuflötinn frá toppi til botns, samkvæmt merkingum sem gerðar eru með reglustiku.
(4) Eftir hálftíma skaltu athuga hvort steypa hafi losnað frá FRP.Ef FRP er að renna eða standa út, ætti að laga það strax.Mótuð sýni verða að lækna í 7 daga til að tryggja styrkleika.
(5) Eftir herðingu, notaðu gagnahníf til að fjarlægja límbandið af steypuyfirborðinu og fáðu að lokum hálfþétta FRP steypusúlu.
Niðurstöðurnar undir ýmsum takmörkunum eru sýndar á mynd.2. Mynd 2a sýnir fullkomlega lokaða CFRP steypu, mynd 2b sýnir hálf-alhæfða CFRP steypu, mynd 2c sýnir fullkomlega lokaða GFRP steypu og mynd 2d sýnir hálfgerða CFRP steypu.
Meðfylgjandi stílar: (a) að fullu lokuð CFRP;(b) hálflokaðar koltrefjar;(c) algjörlega lokað í trefjagleri;d) hálflokað trefjagler.
Það eru fjórar aðalfæribreytur sem eru hannaðar til að kanna áhrif FRP-takmarkana og rofraðar á rofvarnarafköst strokka.Tafla 3 sýnir fjölda steyptra súlusýna.Sýnin fyrir hvern flokk samanstóð af þremur eins stöðusýnum til að halda gögnunum í samræmi.Meðaltal þriggja sýna var greint fyrir allar tilraunaniðurstöður í þessari grein.
(1) Loftþétt efni er flokkað sem koltrefjar eða trefjagler.Samanburður var gerður á áhrifum tveggja tegunda trefja á styrkingu steypu.
(2) Aðferðir til að inniloka steinsteypu eru skipt í þrjár gerðir: að fullu takmörkuð, hálftakmörkuð og ótakmörkuð.Rofþol hálflokaðra steinsteyptra súlna var borið saman við tvö önnur afbrigði.
(3) Rofskilyrðin eru frystingar-þíðingarlotur auk súlfatlausnar og fjöldi frystingar-þíðingarlota er 0, 50 og 100 sinnum, í sömu röð.Áhrif samsettrar rofs á FRP-þvingaðar steypusúlur hafa verið rannsökuð.
(4) Prófunarhlutunum er skipt í þrjá hópa.Fyrsti hópurinn er FRP umbúðir og síðan tæring, annar hópurinn er tæring fyrst og síðan umbúðir og þriðji hópurinn er tæring fyrst og síðan umbúðir og síðan tæring.
Tilraunaaðferðin notar alhliða prófunarvél, togprófunarvél, frysti-þíðingarlotu (CDR-Z gerð), rafeindasmásjá, pH-mæli, álagsmæli, tilfærslubúnað, SEM rafeindasmásjá og EDS orkurófsgreiningartæki í þessari rannsókn.Sýnið er steypt súla 10 cm á hæð og 20 cm í þvermál.Steinsteypan var hert innan 28 daga eftir steypingu og þjöppun, eins og sýnt er á mynd 3a.Öll sýnin voru tekin úr form eftir steypu og þau geymd í 28 daga við 18-22°C og 95% raka og síðan voru nokkur sýni vafið með trefjaplasti.
Prófunaraðferðir: a) búnaður til að viðhalda stöðugu hitastigi og raka;(b) vél með frystingu og þíðingu;(c) alhliða prófunarvél;d) pH prófunartæki;e) smásjárskoðun.
Frost-þíða tilraunin notar leifturfrystingaraðferðina eins og sýnt er á mynd 3b.Samkvæmt GB/T 50082-2009 „Endingastaðla fyrir hefðbundna steinsteypu“ voru steinsteypusýni algjörlega sökkt í 10% natríumsúlfatlausn við 15-20°C í 4 daga áður en þau voru fryst og þiðnuð.Eftir það byrjar súlfatárásin og endar samtímis frystingar-þíðingarlotunni.Frost-þíðingartíminn er 2 til 4 klukkustundir og afþíðingartíminn ætti ekki að vera styttri en 1/4 af lotutímanum.Halda skal sýniskjarnahitanum á bilinu frá (-18±2) til (5±2) °С.Skiptingin frá frosnu yfir í afþíðingu ætti ekki að taka meira en tíu mínútur.Þrjú sívalur eins sýni úr hverjum flokki voru notuð til að rannsaka þyngdartap og pH-breytingu lausnarinnar yfir 25 frystingar-þíðingarlotur, eins og sýnt er á mynd 3d.Eftir hverjar 25 frystingar-þíðingarlotur voru sýnin fjarlægð og yfirborðin hreinsuð áður en nýþyngd þeirra (Wd) var ákveðin.Allar tilraunir voru gerðar í þríriti af sýnunum og meðaltalsgildin voru notuð til að ræða niðurstöðurnar.Formúlurnar fyrir tap á massa og styrk sýnisins eru ákvörðuð sem hér segir:
Í formúlunni er ΔWd þyngdartap (%) sýnisins eftir hverjar 25 frystingar-þíðingarlotur, W0 er meðalþyngd steypusýnisins fyrir frost-þíðingarlotuna (kg), Wd er meðalþyngd steypu.þyngd sýnis eftir 25 frystingar-þíðingarlotur (kg).
Styrk niðurbrotsstuðull sýnisins einkennist af Kd og útreikningsformúlan er sem hér segir:
Í formúlunni er ΔKd hraði styrkleikataps (%) sýnis eftir hverjar 50 frystingar-þíðingarlotur, f0 er meðalstyrkur steypusýnis fyrir frost-þíðingarlotuna (MPa), fd er meðalstyrkur steypusýnið fyrir 50 frost-þíðingarlotur (MPa).
Á mynd.3c sýnir þjöppunarprófunarvél fyrir steypusýni.Í samræmi við „Staðla fyrir prófunaraðferðir fyrir eðlisfræðilega og vélræna eiginleika steinsteypu“ (GBT50081-2019) er skilgreind aðferð til að prófa steypusúlur með tilliti til þrýstistyrks.Hleðsluhraði í þjöppunarprófinu er 0,5 MPa/s og stöðug og raðhleðsla er notuð í gegnum prófið.Samband álags-tilfærslu fyrir hvert sýni var skráð við vélrænni prófun.Álagsmælir voru festir á ytra yfirborð steypu- og FRP-laga sýnishornanna til að mæla ás- og lárétta álag.Álagsfruman er notuð í vélrænni prófun til að skrá breytinguna á álagi sýnisins meðan á þjöppunarprófi stendur.
Á 25 fresti frysti-þíðingarlotum var sýnishorn af frysti-þíðingu lausninni fjarlægt og sett í ílát.Á mynd.3d sýnir pH próf á sýnislausn í íláti.Smásjárskoðun á yfirborði og þversniði sýnisins við frost-þíðu aðstæður er sýnd á mynd 3d.Ástand yfirborðs ýmissa sýna eftir 50 og 100 frystingar-þíðingarlotur í súlfatlausn kom fram í smásjá.Smásjáin notar 400x stækkun.Þegar fylgst er með yfirborði sýnisins sést aðallega rof á FRP laginu og ytra laginu af steypu.Athugun á þversniði sýnisins velur í grundvallaratriðum rofskilyrði í fjarlægð 5, 10 og 15 mm frá ytra lagi.Myndun súlfatafurða og frystingar-þíðingarlotur krefst frekari prófunar.Þess vegna var breytt yfirborð valinna sýnanna skoðað með skanna rafeindasmásjá (SEM) búin orkudreifandi litrófsmæli (EDS).
Skoðaðu yfirborð sýnisins sjónrænt með rafeindasmásjá og veldu 400X stækkun.Mikið yfirborðsskemmda í hálflokinni og samskeytalausri GRP steypu við frost-þíðingu og útsetningu fyrir súlfötum er nokkuð mikil, en í fulllokinni steypu er það hverfandi.Fyrsti flokkurinn vísar til rofs á frjálsrennandi steinsteypu af völdum natríumsúlfats og frá 0 til 100 frost-þíðingarlotum, eins og sýnt er á mynd 4a.Steypusýni án frosts eru með slétt yfirborð án sýnilegra eiginleika.Eftir 50 veðrun flagnaði kvoðablokkin á yfirborðinu að hluta til og afhjúpaði hvíta skel kvoðans.Eftir 100 rof féllu skeljar lausnanna alveg af við sjónræna skoðun á steypuyfirborði.Smásjáathugun sýndi að yfirborð 0 frostþíðu veðruðu steypunnar var slétt og yfirborðsmassa og steypuhræra í sama plani.Ójafnt, gróft yfirborð sást á steyptu yfirborði sem rofið var með 50 frost-þíðingarlotum.Þetta má skýra með því að hluti af steypuhrærunni eyðileggst og lítið magn af hvítum kornuðum kristöllum loðir við yfirborðið sem er aðallega samsett úr fyllingu, steypuhræra og hvítum kristöllum.Eftir 100 frystingar-þíðingarlotur birtist stórt svæði af hvítum kristöllum á yfirborði steypu, en dökk gróft malarefni varð fyrir ytra umhverfi.Sem stendur er steypuyfirborðið að mestu óvarið malarefni og hvítir kristallar.
Formgerð steypusúlu með rofþíðingu: (a) óheft steinsteypusúla;(b) hálflokuð koltrefjastyrkt steinsteypa;(c) GRP hálflokuð steypa;(d) að fullu lokuð CFRP steypu;(e) GRP steinsteypa hálflokuð steypa.
Annar flokkurinn er tæring á hálf-hermetískum CFRP og GRP steypu súlum við frost-þíðingarlotur og útsetning fyrir súlfötum, eins og sýnt er á mynd 4b, c.Sjónræn skoðun (1x stækkun) sýndi að hvítt duft myndaðist smám saman á yfirborði trefjalagsins sem féll fljótt af með auknum fjölda frost-þíðingarlota.Ótakmörkuð yfirborðseyðing hálfhermetískrar FRP steypu varð meira áberandi eftir því sem frost-þíðingarlotum fjölgaði.Sýnilegt fyrirbæri „uppþemba“ (opið yfirborð lausnar steypusúlunnar er á barmi hruns).Hins vegar er flögnun fyrirbæri að hluta til hamlað af aðliggjandi koltrefjahúð).Í smásjánni birtast tilbúnar koltrefjar sem hvítir þræðir á svörtum bakgrunni við 400x stækkun.Vegna kringlóttrar lögunar trefjanna og útsetningar fyrir ójöfnu ljósi virðast þær hvítar, en koltrefjabúntin sjálf eru svört.Trefjagler er í upphafi hvítt þráðarlegt en við snertingu við límið verður það gegnsætt og ástand steypu innan í trefjaplasti sést vel.Trefjaglerið er skærhvítt og bindiefnið er gulleitt.Báðir eru mjög ljósir á litinn, þannig að litur límsins mun fela trefjaglerþræðina og gefa heildarútlitinu gulleitan blæ.Kolefnis- og glertrefjarnar eru verndaðar gegn skemmdum með ytri epoxýplastefni.Eftir því sem frost-þíðuárásum fjölgaði urðu fleiri tóm og nokkrir hvítir kristallar sjáanlegir á yfirborðinu.Þegar súlfatfrystingin eykst verður bindiefnið smám saman þynnra, gulleiti liturinn hverfur og trefjarnar verða sýnilegar.
Þriðji flokkurinn er tæring á fullkominni CFRP og GRP steypu undir frost-þíðingarlotum og útsetningu fyrir súlfötum, eins og sýnt er á mynd 4d, t.d.Aftur, niðurstöðurnar sem komu fram eru svipaðar og fyrir seinni gerð af þvinguðum hluta steypusúlunnar.
Berðu saman fyrirbærin sem komu fram eftir að hafa beitt þremur innilokunaraðferðum sem lýst er hér að ofan.Trefjuvefirnir í fulleinangrðri FRP steypu haldast stöðugir eftir því sem frost-þíðingarlotum fjölgar.Á hinn bóginn er límhringlagið þynnra á yfirborðinu.Epoxýplastefni hvarfast að mestu við virkar vetnisjónir í brennisteinssýru með opnum hring og hvarfast varla við súlföt28.Þannig má líta svo á að rof breyti aðallega eiginleikum límlagsins vegna frost-þíðingarlota og breyti þar með styrkjandi áhrifum FRP.Steypuyfirborð FRP hálfhermetískrar steypu hefur sama roffyrirbæri og óheft steypuyfirborð.FRP-lagið samsvarar FRP-laginu af fullkominni steypu og tjónið er ekki augljóst.Hins vegar, í hálfþéttri GRP steypu, verða miklar rofsprungur þar sem trefjaræmurnar skerast óvarða steypuna.Rof á óvarnum steypuflötum verður alvarlegra eftir því sem frost-þíðingarlotum fjölgar.
Innréttingar fulllokaðrar, hálflokaðrar og ótakmarkaðrar FRP steypu sýndu marktækan mun þegar hún var háð frost-þíðingarlotum og útsetningu fyrir súlfatlausnum.Sýnið var skorið þversum og þversniðið skoðað með rafeindasmásjá með 400x stækkun.Á mynd.Mynd 5 sýnir smásjármyndir í 5 mm, 10 mm og 15 mm fjarlægð frá mörkum steypu og múrsteins, í sömu röð.Það hefur komið fram að þegar natríumsúlfatlausn er blandað saman við frostþíðingu brotna steypuskemmdir smám saman niður frá yfirborði til innra hluta.Vegna þess að innri rofskilyrði CFRP og GFRP-þvingaðrar steypu eru þau sömu, ber þessi hluti ekki saman innilokunarefnin tvö.
Smásæ athugun á innanverðu steypta hluta súlunnar: (a) algjörlega takmörkuð af trefjagleri;(b) hálflokuð með trefjagleri;(c) ótakmarkað.
Innra veðrun FRP að fullu lokuðu steypu er sýnt á mynd.5a.Sprungur eru sýnilegar við 5 mm, yfirborðið er tiltölulega slétt, það er engin kristöllun.Yfirborðið er slétt, án kristalla, 10 til 15 mm þykkt.Innra veðrun á hálfhermetískri steypu úr FRP er sýnd á mynd.5 B. Sprungur og hvítir kristallar sjást við 5 mm og 10 mm og yfirborðið er slétt við 15 mm.Mynd 5c sýnir hluta af steyptum FRP súlum þar sem sprungur fundust við 5, 10 og 15 mm.Nokkrir hvítir kristallar í sprungunum urðu sífellt sjaldgæfari eftir því sem sprungurnar færðust utan frá steypunni og inn.Endalausar steyptar súlur sýndu mesta veðrunina og síðan komu hálfþrengdar FRP steyptar súlur.Natríumsúlfat hafði lítil áhrif á innviði fulllokaðra FRP steypusýna yfir 100 frost-þíðingarlotur.Þetta gefur til kynna að aðalorsök rofs á fullkominni FRP steypu sé tengd frost-þíðingarvef yfir ákveðinn tíma.Athugun á þversniðinu sýndi að skurðurinn rétt fyrir frystingu og þíðingu var sléttur og laus við malarefni.Þegar steypan frýs og þiðnar sjást sprungur, það sama á við um malarefni og hvítir kornóttir kristallar eru þéttir þaktir sprungum.Rannsóknir27 hafa sýnt að þegar steinsteypa er sett í natríumsúlfatlausn mun natríumsúlfat komast inn í steypuna, sum þeirra falla út sem natríumsúlfatkristallar og önnur hvarfast við sementi.Natríumsúlfat kristallar og hvarfefni líta út eins og hvít korn.
FRP takmarkar algjörlega steypusprungur í samtengdu veðrun, en hluturinn er sléttur án kristallunar.Á hinn bóginn hafa hálflokaðir og ótakmarkaðir steinsteypuhlutar FRP þróað innri sprungur og kristöllun undir samtengdu veðrun.Samkvæmt lýsingu á myndinni og fyrri rannsóknum29 er sameiginlegu rofferli ótakmarkaðrar og hálfbundinnar FRP steypu skipt í tvö þrep.Fyrsta stig steypusprungna tengist þenslu og samdrætti við frost-þíðingu.Þegar súlfat kemst í gegnum steypuna og verður sýnilegt fyllir samsvarandi súlfat sprungur sem myndast við rýrnun frá frost-þíðu og vökvunarviðbrögðum.Þess vegna hefur súlfat sérstaka verndandi áhrif á steypu á frumstigi og getur bætt vélrænni eiginleika steypu að vissu marki.Annað stig súlfatárásar heldur áfram, kemst í gegnum sprungur eða tómarúm og hvarfast við sementið til að mynda alum.Þess vegna stækkar sprungan að stærð og veldur skemmdum.Á þessum tíma munu þenslu- og samdráttarviðbrögð sem tengjast frystingu og þíðingu auka innri skemmdir á steypunni, sem leiðir til minnkunar á burðargetu.
Á mynd.6 sýnir pH breytingar á steypu gegndreypingarlausnum fyrir þrjár takmarkaðar aðferðir sem fylgst er með eftir 0, 25, 50, 75 og 100 frysti-þíðingarlotur.Ótakmörkuð og hálflokuð FRP steypumortel sýndu hraðasta pH-hækkunina úr 0 í 25 frost-þíðingarlotur.pH gildi þeirra hækkuðu úr 7,5 í 11,5 og 11,4, í sömu röð.Eftir því sem frystingar-þíðingarlotum fjölgaði, hægði á pH-hækkuninni smám saman eftir 25-100 frysti-þíðingarlotur.pH gildi þeirra hækkuðu úr 11,5 og 11,4 í 12,4 og 11,84, í sömu röð.Vegna þess að fulltengd FRP steypa þekur FRP lagið er erfitt fyrir natríumsúlfatlausn að komast í gegn.Á sama tíma er erfitt fyrir sementsamsetninguna að komast inn í ytri lausnir.Þannig jókst sýrustigið smám saman úr 7,5 í 8,0 á milli 0 og 100 frystingar-þíðingarlota.Ástæðan fyrir breytingunni á pH er greind sem hér segir.Silíkatið í steinsteypu sameinast vetnisjónum í vatni til að mynda kísilsýru og OH- sem eftir er hækkar pH mettuðu lausnarinnar.Breytingin á pH var meira áberandi á milli 0-25 frystingar-þíðingarlota og minna áberandi á milli 25-100 frystingar-þíðingarlota30.Hins vegar kom í ljós hér að sýrustigið hélt áfram að hækka eftir 25-100 frost-þíðingarlotur.Þetta má skýra með því að natríumsúlfat hvarfast efnafræðilega við innra hluta steypunnar og breytir pH lausnarinnar.Greining á efnasamsetningu sýnir að steinsteypa hvarfast við natríumsúlfat á eftirfarandi hátt.
Formúlur (3) og (4) sýna að natríumsúlfat og kalsíumhýdroxíð í sementi mynda gifs (kalsíumsúlfat) og kalsíumsúlfat hvarfast frekar við kalsíummetalumínat í sementi til að mynda alúnkristalla.Hvörf (4) fylgir myndun basísks OH-, sem leiðir til hækkunar á pH.Einnig, þar sem þessi viðbrögð eru afturkræf, hækkar pH á ákveðnum tíma og breytist hægt.
Á mynd.Mynd 7a sýnir þyngdartap fulllokaðrar, hálflokaðrar og samtengdrar GRP steypu meðan á frystingu og þíðingu stendur í súlfatlausn.Augljósasta breytingin á massatapi er óheft steypa.Óheft steinsteypa tapaði um 3,2% af massa sínum eftir 50 frost-þíðu árásir og um 3,85% eftir 100 frost-þíðu árásir.Niðurstöðurnar sýna að áhrif samtengds rofs á gæði steypu með frjálst rennsli minnkar eftir því sem frost-þíðingarlotum fjölgar.Þegar yfirborð sýnisins var skoðað kom hins vegar í ljós að tap á steypuhræra eftir 100 frysti-þíðingarlotur var meira en eftir 50 frysti-þíðingarlotur.Ásamt rannsóknunum í fyrri hlutanum má gera tilgátu um að ígengni súlfata í steinsteypu leiði til þess að massatapi minnkar.Á sama tíma leiða innbyrðis framleidd ál og gifs einnig til hægara þyngdartaps, eins og spáð er fyrir með efnajöfnum (3) og (4).
Þyngdarbreyting: (a) samband milli þyngdarbreytinga og fjölda frystingar-þíðingarlota;(b) samband milli massabreytingar og pH-gildis.
Breyting á þyngdartapi FRP hálfhermetískrar steypu minnkar fyrst og eykst síðan.Eftir 50 frystingar-þíðingarlotur er massatap hálfhermetískrar trefjaglersteypu um 1,3%.Þyngdartap eftir 100 lotur var 0,8%.Þess vegna má draga þá ályktun að natríumsúlfat komist inn í frjálst rennandi steinsteypu.Að auki sýndi athugun á yfirborði prófunarhlutans einnig að trefjaræmurnar gætu staðist flögnun steypuhræra á opnu svæði og þar með dregið úr þyngdartapi.
Breytingin á massatapi fulllokaðrar FRP steypu er önnur en fyrstu tvær.Messan tapar ekki, heldur bætir við.Eftir 50 frostþíðingarvef jókst massinn um 0,08%.Eftir 100 sinnum jókst massi þess um 0,428%.Þar sem steypa er alveg steypt, mun steypuhræra á yfirborði steypunnar ekki losna og ólíklegt er að það valdi gæðatapi.Á hinn bóginn bætir einnig gæði steypunnar þegar vatn og súlfat kemst frá yfirborði með miklu innihaldi inn í innra hluta steypu með lágt innihald.
Nokkrar rannsóknir hafa áður verið gerðar á tengslum sýrustigs og massataps í FRP-takmörkuðu steypu við rofskilyrði.Flestar rannsóknirnar fjalla aðallega um tengsl massataps, teygjustuðuls og styrktaps.Á mynd.7b sýnir sambandið milli pH-gildis steypu og massataps undir þremur takmörkunum.Lagt er til forspárlíkan til að spá fyrir um steypumassatap með því að nota þrjár varðveisluaðferðir við mismunandi pH gildi.Eins og sést á mynd 7b er Pearson stuðullinn hár sem gefur til kynna að það sé örugglega fylgni á milli pH og massataps.r-kvaðratgildin fyrir ótakmarkaða, hálf-takmarkaða og algjörlega takmarkaða steypu voru 0,86, 0,75 og 0,96, í sömu röð.Þetta gefur til kynna að pH-breyting og þyngdartap fulleinangruðrar steinsteypu sé tiltölulega línuleg bæði við súlfat og frost-þíðu aðstæður.Í óheftri steypu og hálfhermetískri FRP steypu eykst sýrustigið smám saman eftir því sem sementið hvarfast við vatnslausnina.Fyrir vikið eyðist steypuyfirborðið smám saman, sem leiðir til þyngdarleysis.Á hinn bóginn breytist sýrustig fulllokaðrar steypu lítið vegna þess að FRP lagið hægir á efnahvörfum sementsins við vatnslausnina.Þannig að fyrir fulllokaða steypu er engin sýnileg yfirborðseyðing, en hún mun þyngjast vegna mettunar vegna frásogs súlfatlausna.
Á mynd.8 sýnir niðurstöður SEM skönnun á sýnum sem eru ætuð með natríumsúlfati frostþíðu.Rafeindasmásjárskoðun skoðuð sýni sem safnað var úr kubbum sem teknir voru úr ysta lagi steinsteyptra súlna.Mynd 8a er rafeindasmásjá mynd af ólokinni steinsteypu fyrir rof.Tekið er fram að mörg göt eru á yfirborði sýnisins sem hafa áhrif á styrk steypusúlunnar sjálfrar fyrir frostþíðingu.Á mynd.Mynd 8b sýnir rafeindasmásjá mynd af fulleinangruðu FRP steypusýni eftir 100 frost-þíðingarlotur.Sprungur í sýninu vegna frystingar og leysingar geta greinst.Hins vegar er yfirborðið tiltölulega slétt og það eru engir kristallar á því.Þess vegna eru ófylltar sprungur sýnilegri.Á mynd.8c sýnir sýnishorn af hálf-hermetískri GRP steypu eftir 100 frostrofslotur.Greinilegt er að sprungurnar breikkuðu og korn mynduðust á milli sprunganna.Sumar þessara agna festa sig við sprungur.SEM skönnun af sýnishorni af ótakmarkaðri steinsteypusúlu er sýnd á mynd 8d, fyrirbæri sem er í samræmi við hálf-takmörkun.Til að skýra frekar samsetningu agnanna voru agnirnar í sprungunum stækkaðar frekar og greindar með EDS litrófsgreiningu.Agnir koma í grundvallaratriðum í þremur mismunandi lögun.Samkvæmt orkulitrófsgreiningunni er fyrsta gerðin, eins og sýnt er á mynd 9a, venjulegur blokkkristall, aðallega samsettur úr O, S, Ca og öðrum þáttum.Með því að sameina fyrri formúlur (3) og (4) er hægt að ákvarða að aðalhluti efnisins sé gifs (kalsíumsúlfat).Sá síðari er sýndur á mynd 9b;samkvæmt orkulitrófsgreiningunni er það nállaga óstefnubundinn hlutur og helstu þættir hans eru O, Al, S og Ca.Samsetningaruppskriftir sýna að efnið samanstendur aðallega af áli.Þriðji kubburinn sem sýndur er á mynd 9c er óreglulegur kubbur, ákvarðaður með orkurófsgreiningu, aðallega sem samanstendur af efnisþáttum O, Na og S. Í ljós kom að þetta eru aðallega natríumsúlfatkristallar.Skanna rafeindasmásjár sýndi að flest tómarúmið var fyllt með natríumsúlfat kristöllum, eins og sýnt er á mynd 9c, ásamt litlu magni af gifsi og áli.
Rafeindasmásjármyndir af sýnum fyrir og eftir tæringu: (a) opna steinsteypu fyrir tæringu;(b) eftir tæringu er trefjaglerið alveg lokað;(c) eftir tæringu á hálflokuðum steypu úr GRP;(d) eftir tæringu á opinni steinsteypu.
Greiningin gerir okkur kleift að draga eftirfarandi ályktanir.Rafeindasmásjármyndirnar af sýnunum þremur voru allar 1k× og sprungur og rofefni fundust og sáust á myndunum.Óbundin steinsteypa hefur breiðustu sprungurnar og inniheldur mörg korn.FRP hálfþrýstisteypa er lakari en þrýstingslaus steinsteypa hvað varðar sprungubreidd og agnafjölda.Alveg lokuð FRP steypa hefur minnstu sprungubreidd og engar agnir eftir frost-þíðingarvef.Allt bendir þetta til þess að fulllokuð FRP steypa sé minnst næm fyrir veðrun frá frosti og þíðingu.Efnafræðilegir ferlar inni í hálflokuðum og opnum FRP steypusúlum leiða til myndunar ááls og gifs og súlfat kemst í gegn hefur áhrif á porosity.Þó að frost-þíðingarlotur séu aðalorsök sprungna steypu, fylla súlföt og vörur þeirra sumar sprungur og svitaholur í fyrsta lagi.Hins vegar, eftir því sem magn og tími rofsins eykst, halda sprungurnar áfram að stækka og rúmmál áls sem myndast eykst, sem leiðir til útpressunarsprungna.Að lokum mun frost-þíða og súlfat útsetning draga úr styrk súlunnar.