Lajme

Faleminderit që vizituat përmbajtjen e fibrave të kabronit të fibrave të qelqit.Ju jeni duke përdorur një version të shfletuesit me mbështetje të kufizuar CSS.Për përvojën më të mirë, ju rekomandojmë të përdorni një shfletues të përditësuar (ose çaktivizoni modalitetin e përputhshmërisë në Internet Explorer).Përveç kësaj, për të siguruar mbështetje të vazhdueshme, ne e shfaqim sajtin pa stile dhe JavaScript.
Betoni i përforcuar me polimer (FRP) konsiderohet një metodë inovative dhe ekonomike e riparimit strukturor.Në këtë studim, dy materiale tipike [polimeri i përforcuar me fibra karboni (CFRP) dhe polimer i përforcuar me fibra qelqi (GFRP)] u zgjodhën për të studiuar efektin përforcues të betonit në mjedise të vështira.Është diskutuar rezistenca e betonit që përmban FRP ndaj sulmit të sulfatit dhe cikleve të lidhura me ngrirje-shkrirje.Mikroskopi elektronik për të studiuar sipërfaqen dhe degradimin e brendshëm të betonit gjatë erozionit të konjuguar.Shkalla dhe mekanizmi i korrozionit të sulfatit të natriumit u analizuan nga vlera e pH, mikroskopi elektronik SEM dhe spektri i energjisë EMF.Testet aksiale të rezistencës në shtypje janë përdorur për të vlerësuar përforcimin e shtyllave të betonit të kufizuar nga FRP dhe marrëdhëniet sforcim-deformim janë nxjerrë për metoda të ndryshme të mbajtjes së FRP në një mjedis të shoqëruar me gërryerje.Analiza e gabimeve u krye për të kalibruar rezultatet e testeve eksperimentale duke përdorur katër modele ekzistuese parashikuese.Të gjitha vëzhgimet tregojnë se procesi i degradimit të betonit të kufizuar nga FRP është kompleks dhe dinamik nën sforcimet e konjuguara.Sulfati i natriumit fillimisht rrit forcën e betonit në formën e tij të papërpunuar.Megjithatë, ciklet e mëvonshme të ngrirjes-shkrirjes mund të përkeqësojnë plasaritjen e betonit dhe sulfati i natriumit redukton më tej forcën e betonit duke nxitur plasaritjen.Një model numerik i saktë është propozuar për të simuluar marrëdhënien sforcim-deformim, i cili është kritik për projektimin dhe vlerësimin e ciklit jetësor të betonit të kufizuar nga FRP.
Si një metodë inovative e përforcimit të betonit që është hulumtuar që nga vitet 1970, FRP ka avantazhet e peshës së lehtë, forcës së lartë, rezistencës ndaj korrozionit, rezistencës ndaj lodhjes dhe ndërtimit të përshtatshëm1,2,3.Ndërsa kostot zvogëlohen, po bëhet më e zakonshme në aplikimet inxhinierike si tekstil me fije qelqi (GFRP), fibër karboni (CFRP), fibër bazalt (BFRP) dhe fibër aramid (AFRP), të cilat janë FRP më të përdorura për përforcim strukturor4, 5 Metoda e propozuar e mbajtjes së FRP mund të përmirësojë performancën e betonit dhe të shmangë shembjen e parakohshme.Megjithatë, mjedise të ndryshme të jashtme në inxhinierinë mekanike shpesh ndikojnë në qëndrueshmërinë e betonit të kufizuar me FRP, duke bërë që forca e tij të rrezikohet.
Disa studiues kanë studiuar ndryshimet e stresit dhe sforcimit në beton me forma dhe madhësi të ndryshme të prerjeve tërthore.Yang et al.6 zbuloi se stresi dhe tendosja përfundimtare lidheshin pozitivisht me rritjen në trashësinë e indit fijor.Wu et al.7 përftuan kurba sforcim-deformim për betonin e kufizuar nga FRP duke përdorur lloje të ndryshme fibrash për të parashikuar sforcimet dhe ngarkesat përfundimtare.Lin et al.8 zbuluan se modelet e sforcimit-sforcim FRP për shufrat e rrumbullakëta, katrore, drejtkëndore dhe eliptike gjithashtu ndryshojnë shumë, dhe zhvilluan një model të ri sforco-deformimi të orientuar nga dizajni duke përdorur raportin e gjerësisë dhe rrezes së këndit si parametra.Lam et al.9 vunë re se mbivendosja dhe lakimi jo uniform i FRP-së ​​rezultoi në tendosje dhe stres më të vogël të thyerjes në FRP sesa në provat e tërheqjes së pllakës.Përveç kësaj, shkencëtarët kanë studiuar kufizimet e pjesshme dhe metodat e reja të kufizimeve sipas nevojave të ndryshme të projektimit të botës reale.Wang et al.[10] kreu prova të ngjeshjes boshtore në beton plotësisht, pjesërisht dhe të pakufizuar në tre mënyra të kufizuara.Është zhvilluar një model “stress-stress” dhe janë dhënë koeficientët e efektit kufizues për betonin pjesërisht të mbyllur.Wu et al.11 zhvilloi një metodë për parashikimin e varësisë sforcim-deformim të betonit të kufizuar nga FRP që merr parasysh efektet e madhësisë.Moran et al.12 vlerësuan vetitë e ngjeshjes monotonike boshtore të betonit të kufizuar me shirita spirale FRP dhe nxorën kurbat e tij sforco-deformim.Megjithatë, studimi i mësipërm shqyrton kryesisht ndryshimin midis betonit pjesërisht të mbyllur dhe betonit plotësisht të mbyllur.Roli i FRP-ve që kufizojnë pjesërisht seksionet e betonit nuk është studiuar në detaje.
Përveç kësaj, studimi vlerësoi performancën e betonit të kufizuar nga FRP për sa i përket rezistencës në shtypje, ndryshimit të sforcimit, modulit fillestar të elasticitetit dhe modulit të forcimit në kushte të ndryshme.Tijani etj.13,14 zbuluan se riparueshmëria e betonit të kufizuar me FRP zvogëlohet me rritjen e dëmtimit në eksperimentet e riparimit të FRP në betonin e dëmtuar fillimisht.Ma et al.[15] studioi efektin e dëmtimit fillestar në kolonat e betonit të kufizuar nga FRP dhe konsideroi se efekti i shkallës së dëmtimit në rezistencën në tërheqje ishte i papërfillshëm, por kishte një efekt të rëndësishëm në deformimet anësore dhe gjatësore.Megjithatë, Cao et al.16 lakore të vëzhguara sforcim-deformim dhe kthesa mbështjellëse sforcim-deformim të betonit të kufizuar nga FRP të prekura nga dëmtimi fillestar.Përveç studimeve për prishjen fillestare të betonit, janë kryer edhe disa studime mbi qëndrueshmërinë e betonit të kufizuar me FRP në kushte të vështira mjedisore.Këta shkencëtarë studiuan degradimin e betonit të kufizuar nga FRP në kushte të vështira dhe përdorën teknika të vlerësimit të dëmtimit për të krijuar modele degradimi për të parashikuar jetën e shërbimit.Xie et al.17 vendosi beton të kufizuar nga FRP në një mjedis hidrotermal dhe zbuloi se kushtet hidrotermale ndikuan ndjeshëm në vetitë mekanike të FRP, duke rezultuar në një ulje graduale të rezistencës së tij në shtypje.Në një mjedis acid-bazë, ndërfaqja midis CFRP dhe betonit përkeqësohet.Me rritjen e kohës së zhytjes, shkalla e çlirimit të energjisë së shkatërrimit të shtresës CFRP zvogëlohet ndjeshëm, gjë që përfundimisht çon në shkatërrimin e mostrave ndërfaqe18,19,20.Përveç kësaj, disa shkencëtarë kanë studiuar gjithashtu efektet e ngrirjes dhe shkrirjes në beton të kufizuar me FRP.Liu et al.21 vunë në dukje se armatura CFRP ka qëndrueshmëri të mirë gjatë cikleve ngrirje-shkrirje bazuar në modulin dinamik relativ, forcën në shtypje dhe raportin sforcim-deformim.Përveç kësaj, propozohet një model që shoqërohet me përkeqësimin e vetive mekanike të betonit.Megjithatë, Peng et al.22 llogaritën jetëgjatësinë e CFRP dhe ngjitësve të betonit duke përdorur temperaturën dhe të dhënat e ciklit ngrirje-shkrirje.Guang et al.23 kryen teste të shpejta ngrirje-shkrirje të betonit dhe propozuan një metodë për vlerësimin e rezistencës ndaj ngricës bazuar në trashësinë e shtresës së dëmtuar nën ekspozimin e ngrirjes-shkrirjes.Yazdani etj.24 studioi efektin e shtresave FRP në depërtimin e joneve të klorurit në beton.Rezultatet tregojnë se shtresa FRP është kimikisht rezistente dhe izolon betonin e brendshëm nga jonet e jashtme të klorurit.Liu et al.25 simuluan kushtet e provës së lëvozhgës për betonin FRP të gërryer nga sulfati, krijuan një model rrëshqitjeje dhe parashikuan degradimin e ndërfaqes FRP-beton.Wang et al.26 krijoi një model sforco-deformimi për betonin e gërryer nga sulfati i kufizuar nga FRP përmes testeve të kompresimit njëaksial.Zhou et al.[27] studioi dëmtimin e betonit të pakufizuar të shkaktuar nga ciklet e kombinuara të ngrirjes-shkrirjes së kripës dhe për herë të parë përdori një funksion logjistik për të përshkruar mekanizmin e dështimit.Këto studime kanë bërë përparim të rëndësishëm në vlerësimin e qëndrueshmërisë së betonit të kufizuar me FRP.Megjithatë, shumica e studiuesve janë fokusuar në modelimin e mediave erozive nën një kusht të pafavorshëm.Betoni shpesh dëmtohet për shkak të erozionit të shkaktuar nga kushte të ndryshme mjedisore.Këto kushte të kombinuara mjedisore degradojnë rëndë performancën e betonit të kufizuar nga FRP.
Ciklet e sulfimit dhe ngrirjes-shkrirjes janë dy parametra tipikë të rëndësishëm që ndikojnë në qëndrueshmërinë e betonit.Teknologjia e lokalizimit të FRP mund të përmirësojë vetitë e betonit.Përdoret gjerësisht në inxhinieri dhe kërkime, por aktualisht ka kufizimet e veta.Disa studime janë fokusuar në rezistencën e betonit të kufizuar nga FRP ndaj korrozionit sulfat në rajonet e ftohta.Procesi i erozionit të betonit plotësisht të mbyllur, gjysmë të mbyllur dhe të hapur me sulfat natriumi dhe ngrirje-shkrirje meriton një studim më të detajuar, veçanërisht metoda e re gjysmë e mbyllur e përshkruar në këtë artikull.Efekti i armaturës në kolonat e betonit u studiua gjithashtu duke shkëmbyer renditjen e mbajtjes dhe erozionit të FRP.Ndryshimet mikrokozmike dhe makroskopike në kampion të shkaktuara nga erozioni i lidhjes u karakterizuan nga mikroskopi elektronik, testi i pH, mikroskopi elektronik SEM, analiza e spektrit të energjisë EMF dhe testi mekanik njëaksial.Përveç kësaj, ky studim diskuton ligjet që rregullojnë marrëdhënien sforcim-sforcim që ndodh në testimin mekanik njëaksial.Vlerat e sforcimit dhe sforcimit kufi të verifikuar eksperimentalisht u vërtetuan nga analiza e gabimit duke përdorur katër modele ekzistuese të tensionit-sforcim kufitar.Modeli i propozuar mund të parashikojë plotësisht tendosjen dhe forcën përfundimtare të materialit, i cili është i dobishëm për praktikën e ardhshme të përforcimit të FRP.Së fundi, ai shërben si bazë konceptuale për konceptin e rezistencës ndaj ngricës së kripës së betonit FRP.
Ky studim vlerëson përkeqësimin e betonit të kufizuar me FRP duke përdorur korrozionin e tretësirës sulfate në kombinim me ciklet ngrirje-shkrirje.Ndryshimet mikroskopike dhe makroskopike të shkaktuara nga erozioni i betonit janë demonstruar duke përdorur mikroskopin elektronik skanues, testimin e pH, spektroskopinë e energjisë EDS dhe testimin mekanik njëaksial.Përveç kësaj, vetitë mekanike dhe ndryshimet sforco-sforcim të betonit të kufizuar nga FRP i nënshtruar ndaj erozionit të lidhur u hetuan duke përdorur eksperimente të ngjeshjes boshtore.
Betoni i mbyllur FRP përbëhet nga betoni i papërpunuar, materiali i mbështjellësit të jashtëm FRP dhe ngjitësi epoksi.U zgjodhën dy materiale izoluese të jashtme: CFRP dhe GRP, vetitë e materialeve janë paraqitur në tabelën 1. Rrëshirat epokside A dhe B janë përdorur si ngjitës (raporti i përzierjes 2:1 për nga vëllimi).Oriz.1 ilustron detajet e ndërtimit të materialeve të përzierjes së betonit.Në figurën 1a, është përdorur çimento Portland Swan PO 42.5.Agregatët e trashë janë gurë bazalt të grimcuar me diametër përkatësisht 5-10 dhe 10-19 mm, siç tregohet në fig.1b dhe c.Si një mbushës i imët në Fig. 1g përdoret rëra natyrale e lumit me një modul finese 2.3.Përgatitni një zgjidhje të sulfatit të natriumit nga kokrrat e sulfatit të natriumit anhidrik dhe një sasi të caktuar uji.
Përbërja e përzierjes së betonit: a – çimento, b – agregat 5–10 mm, c – agregat 10–19 mm, d – rërë lumi.
Fortësia e projektimit të betonit është 30 MPa, e cila rezulton në një shtresëzim të betonit të freskët të çimentos prej 40 deri në 100 mm.Raporti i përzierjes së betonit është paraqitur në tabelën 2, dhe raporti i agregatit të trashë 5-10 mm dhe 10-20 mm është 3:7.Efekti i ndërveprimit me mjedisin u modelua duke përgatitur fillimisht një zgjidhje 10% NaSO4 dhe më pas duke e derdhur tretësirën në një dhomë të ciklit ngrirje-shkrirje.
Përzierjet e betonit u përgatitën në një mikser 0.5 m3 dhe e gjithë grupi i betonit u përdor për të shtruar mostrat e kërkuara.Para së gjithash, përbërësit e betonit përgatiten sipas tabelës 2, dhe çimentoja, rëra dhe agregati i trashë përzihen paraprakisht për tre minuta.Më pas shpërndani në mënyrë të barabartë ujin dhe përzieni për 5 minuta.Më pas, mostrat e betonit u hodhën në kallëpe cilindrike dhe u ngjeshën në një tavolinë vibruese (diametri i kallëpit 10 cm, lartësia 20 cm).
Pas pjekjes për 28 ditë, mostrat u mbështjellën me material FRP.Ky studim diskuton tre metoda për kolonat e betonit të armuar, duke përfshirë plotësisht të mbyllura, gjysmë të kufizuara dhe të pakufizuara.Dy lloje, CFRP dhe GFRP, përdoren për materiale të kufizuara.FRP Predha betoni FRP plotësisht e mbyllur, 20 cm e lartë dhe 39 cm e gjatë.Pjesa e sipërme dhe e poshtme e betonit të lidhur me FRP nuk ishin vulosur me epoksid.Procesi i testimit gjysmë hermetik si një teknologji hermetike e propozuar së fundmi përshkruhet si më poshtë.
(2) Duke përdorur një vizore, vizatoni një vijë në sipërfaqen cilindrike të betonit për të përcaktuar pozicionin e shiritave FRP, distanca midis shiritave është 2.5 cm.Më pas mbështilleni shiritin rreth zonave të betonit ku nuk nevojitet FRP.
(3) Sipërfaqja e betonit lëmohet e lëmuar me letër zmerile, fshihet me lesh alkooli dhe lyhet me epoksi.Pastaj ngjitni manualisht shiritat e tekstilit me fije qelqi në sipërfaqen e betonit dhe shtypni boshllëqet në mënyrë që tekstil me fije qelqi të ngjitet plotësisht në sipërfaqen e betonit dhe të shmangë flluskat e ajrit.Në fund, ngjitni shiritat FRP në sipërfaqen e betonit nga lart poshtë, sipas shenjave të bëra me një vizore.
(4) Pas gjysmë ore, kontrolloni nëse betoni është ndarë nga FRP.Nëse FRP rrëshqet ose del jashtë, duhet të rregullohet menjëherë.Mostrat e derdhura duhet të trajtohen për 7 ditë për të siguruar forcën e kalimit.
(5) Pas tharjes, përdorni një thikë për të hequr shiritin nga sipërfaqja e betonit dhe në fund merrni një kolonë betoni gjysmë hermetike FRP.
Rezultatet nën kufizime të ndryshme janë paraqitur në fig.2. Figura 2a tregon një beton CFRP plotësisht të mbyllur, Figura 2b tregon një beton CFRP gjysmë të gjeneralizuar, Figura 2c tregon një beton GFRP plotësisht të mbyllur dhe Figura 2d tregon një beton CFRP gjysmë të kufizuar.
Stilet e mbyllura: (a) CFRP e mbyllur plotësisht;(b) fibër karboni gjysmë të mbyllur;(c) i mbyllur plotësisht në tekstil me fije qelqi;(d) tekstil me fije qelqi gjysmë të mbyllur.
Ka katër parametra kryesorë që janë krijuar për të hetuar efektin e kufizimeve të FRP dhe sekuencave të erozionit në performancën e kontrollit të erozionit të cilindrave.Tabela 3 tregon numrin e mostrave të kolonave të betonit.Mostrat për secilën kategori përbëheshin nga tre mostra statusi identike për të mbajtur të dhënat konsistente.Mesatarja e tre mostrave u analizua për të gjitha rezultatet eksperimentale në këtë artikull.
(1) Materiali hermetik klasifikohet si fibër karboni ose tekstil me fije qelqi.Është bërë një krahasim i efektit të dy llojeve të fibrave në përforcimin e betonit.
(2) Metodat e mbajtjes së kolonës së betonit ndahen në tre lloje: plotësisht të kufizuara, gjysmë të kufizuara dhe të pakufizuara.Rezistenca ndaj erozionit të kolonave të betonit gjysmë të mbyllur u krahasua me dy varietete të tjera.
(3) Kushtet e erozionit janë cikle ngrirje-shkrirje plus zgjidhje sulfate, dhe numri i cikleve ngrirje-shkrirje është përkatësisht 0, 50 dhe 100 herë.Është studiuar efekti i erozionit të shoqëruar në kolonat e betonit të kufizuar nga FRP.
(4) Pjesët e provës ndahen në tre grupe.Grupi i parë është mbështjellja FRP dhe më pas korrozioni, grupi i dytë është korrozioni së pari dhe më pas mbështjellja, dhe grupi i tretë është korrozioni fillimisht dhe më pas mbështjellja dhe më pas korrozioni.
Procedura eksperimentale përdor një makinë testimi universal, një makinë testimi në tërheqje, një njësi të ciklit ngrirje-shkrirje (lloji CDR-Z), një mikroskop elektronik, një matës pH, një matës deformimi, një pajisje zhvendosjeje, një mikroskop elektronik SEM dhe një Analizuesi i spektrit të energjisë EDS në këtë studim.Mostra është një kolonë betoni 10 cm e lartë dhe 20 cm në diametër.Betoni u pjek brenda 28 ditëve pas derdhjes dhe ngjeshjes, siç tregohet në figurën 3a.Të gjitha mostrat pas derdhjes u shkulën dhe u mbajtën për 28 ditë në temperaturë 18-22°C dhe lagështi relative 95%, dhe më pas disa mostra u mbështjellën me tekstil me fije qelqi.
Metodat e provës: (a) pajisje për ruajtjen e temperaturës dhe lagështisë konstante;(b) një makinë me cikël ngrirje-shkrirje;(c) makineri universale testuese;(d) testues i pH;(e) vëzhgimi mikroskopik.
Eksperimenti ngrirje-shkrirje përdor metodën e ngrirjes flash siç tregohet në figurën 3b.Sipas GB/T 50082-2009 “Standardet e qëndrueshmërisë për betonin konvencional”, mostrat e betonit u zhytën plotësisht në tretësirë ​​10% të sulfatit të natriumit në 15-20°C për 4 ditë përpara ngrirjes dhe shkrirjes.Pas kësaj, sulmi i sulfatit fillon dhe përfundon njëkohësisht me ciklin ngrirje-shkrirje.Koha e ciklit ngrirje-shkrirje është 2 deri në 4 orë dhe koha e shkrirjes nuk duhet të jetë më e vogël se 1/4 e kohës së ciklit.Temperatura e bërthamës së mostrës duhet të mbahet brenda intervalit nga (-18±2) në (5±2) °С.Kalimi nga ngrirja në shkrirje nuk duhet të zgjasë më shumë se dhjetë minuta.Tre mostra cilindrike identike të secilës kategori u përdorën për të studiuar humbjen e peshës dhe ndryshimin e pH të tretësirës gjatë 25 cikleve ngrirje-shkrirje, siç tregohet në Fig. 3d.Pas çdo 25 ciklesh ngrirje-shkrirje, mostrat u hoqën dhe sipërfaqet u pastruan përpara se të përcaktohet pesha e tyre e freskët (Wd).Të gjitha eksperimentet u kryen në tre kopje të mostrave dhe vlerat mesatare u përdorën për të diskutuar rezultatet e testit.Formulat për humbjen e masës dhe forcës së kampionit përcaktohen si më poshtë:
Në formulë, ΔWd është humbja e peshës (%) e kampionit pas çdo 25 ciklesh ngrirje-shkrirje, W0 është pesha mesatare e kampionit të betonit përpara ciklit ngrirje-shkrirje (kg), Wd është pesha mesatare e betonit.pesha e kampionit pas 25 cikleve ngrirje-shkrirje (kg).
Koeficienti i degradimit të forcës së kampionit karakterizohet nga Kd, dhe formula e llogaritjes është si më poshtë:
Në formulë, ΔKd është shkalla e humbjes së forcës (%) e kampionit pas çdo 50 ciklesh ngrirje-shkrirje, f0 është forca mesatare e kampionit të betonit përpara ciklit ngrirje-shkrirje (MPa), fd është forca mesatare e mostrën e betonit për 50 cikle ngrirje-shkrirje (MPa).
Në fig.3c tregon një makinë testimi kompresive për ekzemplarët e betonit.Në përputhje me “Standardi për Metodat e Testimit për Vetitë Fizike dhe Mekanike të Betonit” (GBT50081-2019), është përcaktuar një metodë për testimin e kolonave të betonit për rezistencën në shtypje.Shpejtësia e ngarkimit në testin e kompresimit është 0,5 MPa/s, dhe ngarkimi i vazhdueshëm dhe sekuencial përdoret gjatë gjithë testit.Marrëdhënia ngarkesë-zhvendosje për çdo ekzemplar u regjistrua gjatë testimit mekanik.Matësit e tendosjes u ngjitën në sipërfaqet e jashtme të shtresave të betonit dhe FRP të mostrave për të matur sforcimet aksiale dhe horizontale.Qeliza e tendosjes përdoret në testimin mekanik për të regjistruar ndryshimin në tendosjen e mostrës gjatë një prove kompresimi.
Çdo 25 cikle ngrirje-shkrirje, një mostër e tretësirës ngrirje-shkrirje hiqej dhe vendosej në një enë.Në fig.3d tregon një provë pH të një solucioni mostër në një enë.Ekzaminimi mikroskopik i sipërfaqes dhe seksionit kryq të kampionit në kushte ngrirje-shkrirje është paraqitur në Fig. 3d.Gjendja e sipërfaqes së mostrave të ndryshme pas 50 dhe 100 cikleve ngrirje-shkrirje në tretësirën e sulfatit u vëzhgua me mikroskop.Mikroskopi përdor zmadhim 400x.Gjatë vëzhgimit të sipërfaqes së kampionit vërehet kryesisht erozioni i shtresës FRP dhe shtresës së jashtme të betonit.Vëzhgimi i prerjes tërthore të kampionit në thelb zgjedh kushtet e erozionit në një distancë prej 5, 10 dhe 15 mm nga shtresa e jashtme.Formimi i produkteve sulfate dhe ciklet e ngrirjes-shkrirjes kërkon testime të mëtejshme.Prandaj, sipërfaqja e modifikuar e mostrave të përzgjedhura u ekzaminua duke përdorur një mikroskop elektronik skanues (SEM) të pajisur me një spektrometër shpërndarës të energjisë (EDS).
Inspektoni vizualisht sipërfaqen e mostrës me një mikroskop elektronik dhe zgjidhni zmadhimin 400X.Shkalla e dëmtimit të sipërfaqes në betonin GRP gjysmë të mbyllur dhe pa nyje nën ciklet e ngrirjes-shkrirjes dhe ekspozimit ndaj sulfateve është mjaft e lartë, ndërsa në betonin plotësisht të mbyllur është e papërfillshme.Kategoria e parë i referohet shfaqjes së erozionit të betonit me rrjedhje të lirë nga sulfati i natriumit dhe nga 0 deri në 100 cikle ngrirje-shkrirje, siç tregohet në Fig. 4a.Mostrat e betonit pa ekspozim ndaj ngricave kanë një sipërfaqe të lëmuar pa karakteristika të dukshme.Pas 50 erozioneve, blloku i pulpës në sipërfaqe është qëruar pjesërisht, duke ekspozuar guaskën e bardhë të pulpës.Pas 100 erozioneve, predhat e solucioneve ranë plotësisht gjatë një kontrolli vizual të sipërfaqes së betonit.Vëzhgimi mikroskopik tregoi se sipërfaqja e betonit të gërryer 0 ngrirje-shkrirje ishte e lëmuar dhe agregati i sipërfaqes dhe llaçi ishin në të njëjtin rrafsh.Një sipërfaqe e pabarabartë dhe e ashpër u vu re në një sipërfaqe betoni të gërryer nga 50 cikle ngrirje-shkrirje.Kjo mund të shpjegohet me faktin se një pjesë e llaçit është shkatërruar dhe një sasi e vogël kristalesh të grimcuara të bardha ngjiten në sipërfaqe, e cila përbëhet kryesisht nga agregat, llaç dhe kristale të bardha.Pas 100 cikleve ngrirje-shkrirje, në sipërfaqen e betonit u shfaq një zonë e madhe kristalesh të bardha, ndërsa agregati i errët i trashë u ekspozua ndaj mjedisit të jashtëm.Aktualisht, sipërfaqja e betonit është kryesisht e ekspozuar me agregat dhe kristale të bardha.
Morfologjia e një kolone betoni me ngrirje-shkrirje erozive: (a) kolona betoni e pakufizuar;(b) beton i përforcuar me fibra karboni gjysmë të mbyllur;(c) GRP beton gjysmë i mbyllur;(d) beton CFRP plotësisht i mbyllur;(e) Beton GRP gjysmë i mbyllur.
Kategoria e dytë është korrozioni i kolonave gjysmë hermetike të betonit CFRP dhe GRP nën ciklet e ngrirjes-shkrirjes dhe ekspozimit ndaj sulfateve, siç tregohet në Fig. 4b, c.Inspektimi vizual (zmadhimi 1x) tregoi se një pluhur i bardhë u formua gradualisht në sipërfaqen e shtresës fibroze, e cila ra shpejt me një rritje të numrit të cikleve të ngrirjes-shkrirjes.Erozioni i pakufizuar sipërfaqësor i betonit gjysmë hermetik FRP u bë më i theksuar me rritjen e numrit të cikleve ngrirje-shkrirje.Dukuria e dukshme e “fryrjes” (sipërfaqja e hapur e tretësirës së kolonës së betonit është në prag të kolapsit).Megjithatë, fenomeni i qërimit pengohet pjesërisht nga veshja ngjitur me fibër karboni).Nën mikroskop, fibrat sintetike të karbonit shfaqen si fije të bardha në një sfond të zi me zmadhim 400x.Për shkak të formës së rrumbullakët të fibrave dhe ekspozimit ndaj dritës së pabarabartë, ato duken të bardha, por vetë tufat e fibrave të karbonit janë të zeza.Tekstil me fije qelqi fillimisht është si fije e bardhë, por me kontakt me ngjitësin bëhet transparent dhe gjendja e betonit brenda tekstilit me fije qelqi duket qartë.Tekstil me fije qelqi është i bardhë i ndezur dhe lidhësi është i verdhë.Të dyja janë me ngjyrë shumë të çelur, kështu që ngjyra e ngjitësit do të fshehë fijet e tekstilit me fije qelqi, duke i dhënë pamjes së përgjithshme një nuancë të verdhë.Fijet e karbonit dhe të qelqit mbrohen nga dëmtimi nga një rrëshirë epokside e jashtme.Ndërsa numri i sulmeve ngrirje-shkrirje u rrit, më shumë zbrazëti dhe disa kristale të bardha u bënë të dukshme në sipërfaqe.Ndërsa cikli i ngrirjes së sulfatit rritet, lidhësi gradualisht bëhet më i hollë, ngjyra e verdhë zhduket dhe fijet bëhen të dukshme.
Kategoria e tretë është korrozioni i betonit CFRP dhe GRP të mbyllur plotësisht nën ciklet e ngrirjes-shkrirjes dhe ekspozimit ndaj sulfateve, siç tregohet në Fig. 4d, e.Përsëri, rezultatet e vëzhguara janë të ngjashme me ato për llojin e dytë të seksionit të kufizuar të kolonës së betonit.
Krahasoni fenomenet e vërejtura pas aplikimit të tre metodave të frenimit të përshkruara më sipër.Indet fibroze në betonin FRP të izoluar plotësisht mbeten të qëndrueshme ndërsa numri i cikleve ngrirje-shkrirje rritet.Nga ana tjetër, shtresa e unazës ngjitëse është më e hollë në sipërfaqe.Rrëshirat epoksi reagojnë kryesisht me jonet aktive të hidrogjenit në acidin sulfurik me unazë të hapur dhe vështirë se reagojnë me sulfatet28.Kështu, mund të konsiderohet se erozioni kryesisht ndryshon vetitë e shtresës ngjitëse si rezultat i cikleve ngrirje-shkrirje, duke ndryshuar kështu efektin përforcues të FRP.Sipërfaqja e betonit e betonit gjysmë hermetik FRP ka të njëjtin fenomen erozion si sipërfaqja e betonit të pakufizuar.Shtresa e saj FRP korrespondon me shtresën FRP të betonit plotësisht të mbyllur dhe dëmtimi nuk është i dukshëm.Megjithatë, në betonin GRP gjysmë të mbyllur, çarje të mëdha erozioni ndodhin aty ku shiritat e fibrave kryqëzohen me betonin e ekspozuar.Erozioni i sipërfaqeve të ekspozuara të betonit bëhet më i rëndë me rritjen e numrit të cikleve të ngrirje-shkrirjes.
Pjesa e brendshme e betonit FRP plotësisht të mbyllur, gjysmë të mbyllur dhe të pakufizuar tregoi dallime domethënëse kur iu nënshtrua cikleve të ngrirjes-shkrirjes dhe ekspozimit ndaj solucioneve sulfate.Mostra u pre në mënyrë tërthore dhe seksioni kryq u vëzhgua duke përdorur një mikroskop elektronik me zmadhim 400x.Në fig.5 tregon imazhe mikroskopike në një distancë prej 5 mm, 10 mm dhe 15 mm nga kufiri midis betonit dhe llaçit, përkatësisht.Është vënë re se kur tretësira e sulfatit të natriumit kombinohet me ngrirje-shkrirje, dëmtimi i betonit zbërthehet në mënyrë progresive nga sipërfaqja në brendësi.Për shkak se kushtet e brendshme të erozionit të CFRP dhe betonit të kufizuar nga GFRP janë të njëjta, ky seksion nuk i krahason dy materialet mbajtëse.
Vëzhgimi mikroskopik i pjesës së brendshme të seksionit të betonit të kolonës: (a) plotësisht i kufizuar nga tekstil me fije qelqi;(b) gjysmë i mbyllur me tekstil me fije qelqi;(c) të pakufizuar.
Erozioni i brendshëm i betonit plotësisht të mbyllur FRP është paraqitur në fig.5a.Çarjet janë të dukshme në 5 mm, sipërfaqja është relativisht e lëmuar, nuk ka kristalizim.Sipërfaqja është e lëmuar, pa kristale, me trashësi 10 deri në 15 mm.Erozioni i brendshëm i betonit gjysmë hermetik FRP është paraqitur në fig.5 B. Çarjet dhe kristalet e bardha janë të dukshme në 5mm dhe 10mm, dhe sipërfaqja është e lëmuar në 15mm.Figura 5c tregon seksione të shtyllave FRP të betonit ku janë gjetur çarje në 5, 10 dhe 15 mm.Disa kristale të bardha në çarje u bënë gjithnjë e më të rralla ndërsa çarjet lëviznin nga pjesa e jashtme e betonit në brendësi.Kolonat e betonit të pafund treguan erozionin më të madh, të ndjekura nga kolonat e betonit gjysmë të shtrënguar FRP.Sulfati i natriumit kishte pak efekt në brendësinë e mostrave të betonit FRP të mbyllura plotësisht mbi 100 cikle ngrirje-shkrirje.Kjo tregon se shkaku kryesor i erozionit të betonit FRP plotësisht të kufizuar është erozioni ngrirje-shkrirje gjatë një periudhe kohore.Vëzhgimi i seksionit kryq tregoi se seksioni menjëherë përpara ngrirjes dhe shkrirjes ishte i lëmuar dhe pa inerte.Ndërsa betoni ngrin dhe shkrihet, plasaritjet janë të dukshme, e njëjta gjë vlen edhe për agregatin, dhe kristalet e bardha kokrrizore janë të mbuluara dendur me çarje.Studimet27 kanë treguar se kur betoni vendoset në një tretësirë ​​të sulfatit të natriumit, sulfati i natriumit do të depërtojë në beton, disa prej të cilave do të precipitojnë si kristale të sulfatit të natriumit dhe disa do të reagojnë me çimento.Kristalet e sulfatit të natriumit dhe produktet e reagimit duken si granula të bardha.
FRP kufizon plotësisht çarjet e betonit në erozionin e konjuguar, por seksioni është i lëmuar pa kristalizim.Nga ana tjetër, seksionet e betonit gjysmë të mbyllura dhe të pakufizuara të FRP kanë zhvilluar çarje të brendshme dhe kristalizime nën erozionin e konjuguar.Sipas përshkrimit të imazhit dhe studimeve të mëparshme29, procesi i erozionit të përbashkët të betonit FRP të pakufizuar dhe gjysmë të kufizuar ndahet në dy faza.Faza e parë e plasaritjes së betonit shoqërohet me zgjerimin dhe tkurrjen gjatë ngrirje-shkrirjes.Kur sulfati depërton në beton dhe bëhet i dukshëm, sulfati përkatës mbush plasaritjet e krijuara nga tkurrja nga reaksionet ngrirje-shkrirje dhe hidratimi.Prandaj, sulfati ka një efekt të veçantë mbrojtës në beton në një fazë të hershme dhe mund të përmirësojë vetitë mekanike të betonit në një masë të caktuar.Faza e dytë e sulmit të sulfatit vazhdon, duke depërtuar në çarje ose zbrazëtira dhe duke reaguar me çimento për të formuar shap.Si rezultat, çarja rritet në madhësi dhe shkakton dëme.Gjatë kësaj kohe, reaksionet e zgjerimit dhe tkurrjes që lidhen me ngrirjen dhe shkrirjen do të përkeqësojnë dëmtimin e brendshëm të betonit, duke rezultuar në një reduktim të kapacitetit mbajtës.
Në fig.6 tregon ndryshimet e pH të solucioneve të ngopjes së betonit për tre metoda të kufizuara të monitoruara pas 0, 25, 50, 75 dhe 100 cikleve ngrirje-shkrirje.Llaçet e betonit të pakufizuar dhe gjysmë të mbyllur FRP treguan rritjen më të shpejtë të pH nga 0 në 25 cikle ngrirje-shkrirje.Vlerat e tyre të pH u rritën përkatësisht nga 7.5 në 11.5 dhe 11.4.Me rritjen e numrit të cikleve ngrirje-shkrirje, rritja e pH u ngadalësua gradualisht pas 25-100 cikleve ngrirje-shkrirje.Vlerat e tyre të pH u rritën nga 11.5 dhe 11.4 në 12.4 dhe 11.84 respektivisht.Për shkak se betoni FRP i lidhur plotësisht mbulon shtresën FRP, është e vështirë që tretësira e sulfatit të natriumit të depërtojë.Në të njëjtën kohë, është e vështirë që përbërja e çimentos të depërtojë në zgjidhjet e jashtme.Kështu, pH u rrit gradualisht nga 7.5 në 8.0 midis 0 dhe 100 cikleve ngrirje-shkrirje.Arsyeja e ndryshimit të pH analizohet si më poshtë.Silikati në beton kombinohet me jonet e hidrogjenit në ujë për të formuar acid silicik, dhe OH-i i mbetur rrit pH-në e tretësirës së ngopur.Ndryshimi në pH ishte më i theksuar midis 0-25 cikleve ngrirje-shkrirje dhe më pak i theksuar midis 25-100 cikleve ngrirje-shkrirje30.Megjithatë, këtu u zbulua se pH vazhdoi të rritet pas 25-100 cikleve ngrirje-shkrirje.Kjo mund të shpjegohet me faktin se sulfati i natriumit reagon kimikisht me brendësinë e betonit, duke ndryshuar pH-në e tretësirës.Analiza e përbërjes kimike tregon se betoni reagon me sulfat natriumi në mënyrën e mëposhtme.
Formulat (3) dhe (4) tregojnë se sulfati i natriumit dhe hidroksidi i kalciumit në çimento formojnë gips (sulfat kalciumi), dhe sulfati i kalciumit reagon më tej me metaaluminatin e kalciumit në çimento për të formuar kristalet e aluminit.Reaksioni (4) shoqërohet me formimin e OH- bazë, i cili çon në një rritje të pH.Gjithashtu, duke qenë se ky reagim është i kthyeshëm, pH rritet në një kohë të caktuar dhe ndryshon ngadalë.
Në fig.7a tregon humbjen e peshës së betonit GRP plotësisht të mbyllur, gjysmë të mbyllur dhe të ndërthurur gjatë cikleve të ngrirjes-shkrirjes në tretësirën sulfate.Ndryshimi më i dukshëm në humbjen e masës është betoni i pakufizuar.Betoni i pakufizuar humbi rreth 3.2% të masës së tij pas 50 sulmeve ngrirje-shkrirje dhe rreth 3.85% pas 100 sulmeve ngrirje-shkrirje.Rezultatet tregojnë se efekti i erozionit të konjuguar në cilësinë e betonit me rrjedhje të lirë zvogëlohet me rritjen e numrit të cikleve ngrirje-shkrirje.Megjithatë, gjatë vëzhgimit të sipërfaqes së kampionit, u konstatua se humbja e llaçit pas 100 cikleve ngrirje-shkrirje ishte më e madhe se pas 50 cikleve ngrirje-shkrirje.Kombinuar me studimet në seksionin e mëparshëm, mund të hipotezohet se depërtimi i sulfateve në beton çon në një ngadalësim të humbjes së masës.Ndërkohë, alumi dhe gipsi i prodhuar nga brenda rezultojnë gjithashtu në humbje më të ngadaltë të peshës, siç parashikohet nga ekuacionet kimike (3) dhe (4).
Ndryshimi i peshës: (a) lidhja ndërmjet ndryshimit të peshës dhe numrit të cikleve ngrirje-shkrirje;(b) marrëdhëniet ndërmjet ndryshimit të masës dhe vlerës së pH.
Ndryshimi në humbjen e peshës së betonit gjysmë hermetik FRP fillimisht zvogëlohet dhe më pas rritet.Pas 50 cikleve ngrirje-shkrirje, humbja në masë e betonit gjysmë hermetik me tekstil me fije qelqi është rreth 1.3%.Humbja e peshës pas 100 cikleve ishte 0.8%.Prandaj, mund të konkludohet se sulfati i natriumit depërton në beton me rrjedhje të lirë.Përveç kësaj, vëzhgimi i sipërfaqes së pjesës së provës tregoi gjithashtu se shiritat e fibrave mund t'i rezistonin qërimit të llaçit në një zonë të hapur, duke reduktuar kështu humbjen e peshës.
Ndryshimi në humbjen e masës së betonit FRP plotësisht të mbyllur është i ndryshëm nga dy të parët.Masa nuk humbet, por shton.Pas 50 erozioneve ngricë-shkrirje, masa u rrit me rreth 0,08%.Pas 100 herë, masa e tij u rrit me rreth 0,428%.Meqenëse betoni është derdhur plotësisht, llaçi në sipërfaqen e betonit nuk do të shkëputet dhe nuk ka gjasa të rezultojë në humbje të cilësisë.Nga ana tjetër, depërtimi i ujit dhe sulfateve nga sipërfaqja me përmbajtje të lartë në brendësi të betonit me përmbajtje të ulët përmirëson gjithashtu cilësinë e betonit.
Disa studime janë kryer më parë mbi lidhjen midis pH dhe humbjes së masës në betonin e kufizuar nga FRP në kushte erozive.Shumica e hulumtimeve diskutojnë kryesisht marrëdhënien midis humbjes së masës, modulit elastik dhe humbjes së forcës.Në fig.7b tregon lidhjen midis pH të betonit dhe humbjes së masës nën tre kufizime.Një model parashikues është propozuar për të parashikuar humbjen e masës së betonit duke përdorur tre metoda të mbajtjes në vlera të ndryshme pH.Siç mund të shihet në figurën 7b, koeficienti i Pearson-it është i lartë, duke treguar se ka vërtet një korrelacion midis pH dhe humbjes së masës.Vlerat e katrorit r për betonin e pakufizuar, gjysmë të kufizuar dhe plotësisht të kufizuar ishin përkatësisht 0.86, 0.75 dhe 0.96.Kjo tregon se ndryshimi i pH dhe humbja e peshës së betonit plotësisht të izoluar është relativisht lineare si në kushtet e sulfatit ashtu edhe në kushtet e ngrirjes-shkrirjes.Në betonin e pakufizuar dhe betonin gjysmë hermetik FRP, pH rritet gradualisht ndërsa çimentoja reagon me tretësirën ujore.Si rezultat, sipërfaqja e betonit shkatërrohet gradualisht, gjë që çon në mungesë peshe.Nga ana tjetër, pH e betonit plotësisht të mbyllur ndryshon pak sepse shtresa FRP ngadalëson reaksionin kimik të çimentos me tretësirën ujore.Kështu, për një beton plotësisht të mbyllur, nuk ka erozion të dukshëm sipërfaqësor, por ai do të fitojë peshë për shkak të ngopjes për shkak të përthithjes së tretësirave të sulfatit.
Në fig.8 tregon rezultatet e një skanimi SEM të mostrave të gdhendura me ngrirje-shkrirje me sulfat natriumi.Mikroskopi elektronik ekzaminoi mostrat e mbledhura nga blloqet e marra nga shtresa e jashtme e kolonave të betonit.Figura 8a është një imazh me mikroskop elektronik skanues i betonit të pambyllur përpara erozionit.Vihet re se ka shumë vrima në sipërfaqen e kampionit, të cilat ndikojnë në forcën e vetë kolonës së betonit para shkrirjes nga ngricat.Në fig.8b tregon një imazh të mikroskopit elektronik të një kampioni betoni FRP plotësisht të izoluar pas 100 cikleve ngrirje-shkrirje.Mund të zbulohen çarje në kampion për shkak të ngrirjes dhe shkrirjes.Sidoqoftë, sipërfaqja është relativisht e lëmuar dhe nuk ka kristale në të.Prandaj, çarjet e paplotësuara janë më të dukshme.Në fig.8c tregon një mostër të betonit GRP gjysmë hermetik pas 100 cikleve të erozionit të ngrirjes.Është e qartë se plasaritjet u zgjeruan dhe u krijuan kokrriza midis të çarave.Disa nga këto grimca ngjiten në çarje.Një skanim SEM i një kampioni të një kolone betoni të pakufizuar është paraqitur në figurën 8d, një fenomen në përputhje me gjysmë-kufizimin.Për të sqaruar më tej përbërjen e grimcave, grimcat në çarje u zmadhuan më tej dhe u analizuan duke përdorur spektroskopinë EDS.Grimcat në thelb vijnë në tre forma të ndryshme.Sipas analizës së spektrit të energjisë, lloji i parë, siç tregohet në figurën 9a, është një kristal bllok i rregullt, i përbërë kryesisht nga O, S, Ca dhe elementë të tjerë.Duke kombinuar formulat e mëparshme (3) dhe (4), mund të përcaktohet se përbërësi kryesor i materialit është gipsi (sulfati i kalciumit).E dyta është paraqitur në Figurën 9b;sipas analizës së spektrit energjetik, ai është një objekt asicular jo-drejtues dhe përbërësit kryesorë të tij janë O, Al, S dhe Ca.Recetat e kombinuara tregojnë se materiali përbëhet kryesisht nga shap.Blloku i tretë i paraqitur në figurën 9c, është një bllok i parregullt, i përcaktuar nga analiza e spektrit energjetik, i përbërë kryesisht nga komponentët O, Na dhe S. Doli se këto janë kryesisht kristale sulfate natriumi.Mikroskopi elektronik skanues tregoi se shumica e zbrazëtirave ishin të mbushura me kristale sulfate natriumi, siç tregohet në figurën 9c, së bashku me sasi të vogla gipsi dhe alum.
Imazhet mikroskopike elektronike të mostrave para dhe pas korrozionit: (a) betoni i hapur përpara korrozionit;(b) pas korrozionit, tekstil me fije qelqi mbyllet plotësisht;(c) pas korrozionit të betonit gjysmë të mbyllur GRP;(d) pas korrozionit të betonit të hapur.
Analiza na lejon të nxjerrim përfundimet e mëposhtme.Imazhet e mikroskopit elektronik të tre mostrave ishin të gjitha 1k× dhe çarje dhe produkte të erozionit u gjetën dhe u vëzhguan në imazhe.Betoni i pakufizuar ka plasaritjet më të gjera dhe përmban shumë kokrriza.Betoni gjysmë presioni FRP është inferior ndaj betonit pa presion për sa i përket gjerësisë së plasaritjes dhe numrit të grimcave.Betoni FRP i mbyllur plotësisht ka gjerësinë më të vogël të çarjes dhe pa grimca pas erozionit ngrirje-shkrirje.E gjithë kjo tregon se betoni FRP i mbyllur plotësisht është më pak i ndjeshëm ndaj erozionit nga ngrirja dhe shkrirja.Proceset kimike brenda kolonave të betonit FRP gjysmë të mbyllura dhe të hapura çojnë në formimin e alumit dhe gipsit, dhe depërtimi i sulfatit ndikon në porozitetin.Ndërsa ciklet e ngrirjes-shkrirjes janë shkaku kryesor i plasaritjes së betonit, sulfatet dhe produktet e tyre mbushin në radhë të parë disa nga çarjet dhe poret.Megjithatë, me rritjen e sasisë dhe kohës së erozionit, çarjet vazhdojnë të zgjerohen dhe vëllimi i alumit të formuar rritet, duke rezultuar në çarje të nxjerrjes.Në fund të fundit, ekspozimi ndaj ngrirjes dhe sulfatit do të zvogëlojë forcën e kolonës.