IJPS 国际高分子科学杂志》上 1687 - 9430 1687 - 9422 Hindawi出版公司 10.1155 / 2016/7162313 7162313 研究文章 氯对拉伸和弯曲的影响能力的玄武岩FRP网格增强胶结薄板在室内和海洋环境 http://orcid.org/0000 - 0002 - 3460 - 5978 谢 严 1 关 Kunhua 1 赖 林 1 王ydF4y2Ba 宝华 土木与交通工程学院 广东科技大学 广州510006 中国 gdut.edu.cn 2016年 7 12 2016年 2016年 23 09年 2016年 09年 11 2016年 2016年 版权©2016燕谢et al。 这是一个开放的文章在知识共享归属许可下发布的,它允许无限制的使用,分布和繁殖在任何媒介,提供最初的工作是正确的引用。

本文提出了薄的耐久性试验研究玄武岩纤维增强聚合物(粘贴)网室内和海洋环境下钢筋胶结的盘子。海洋环境被润湿模拟/干燥周期(润湿在盐水和热风干燥)。12个月的接触后,氯的影响在薄板的拉伸和弯曲行为。除盐水的渗透,薄板的氯可以从海砂也因为它是一个组件板。实验结果表明,室内暴露的影响在板的拉伸能力并不明显,而海洋暴露显著减少了抗拉能力。薄板的弯曲能力显著降低由室内和海洋环境暴露,在海洋环境的影响更为严重。的抗拉能力网格从薄板中提取测试,以及网格在盐溶液浸泡30岁,60岁,90天。测试结果证实氯的原因出现网状恶化。此外,作为对比,钢丝网加固薄板也和它有一个类似的耐久性性能进行测试。

 中国国家自然科学基金 51278131 51202036 新世纪优秀人才支持计划项目 ncet - 13 - 0739 中国广东省教育部项目 2012年lym_0056 1。介绍

玄武岩纤维增强聚合物(粘贴)是一种新型的复合材料与高绩效和相对较低的成本。具有良好的耐用性和化学稳定性以及良好的电气绝缘,耐火性和热阻 1- - - - - - 3]。最近,出现了对于某些应用程序在土木工程( 4, 5]。非金属材料,此外,粘贴纤维已经成为一个有吸引力的替代钢结构受海洋环境中( 6- - - - - - 8]。出现肌腱显示优越的耐盐腐蚀( 9),而出现酒吧嵌在混凝土的粘结强度长期暴露于氯环境显著下降。此外,一些研究已经表明,混凝土孔隙碱性溶液会影响粘贴的耐久性,可减少粘贴栏和混凝土之间的粘结强度( 10, 11]。

因为减少可用的河沙和海洋工程的发展,探索和利用海砂资源获得增加的关注。氯海砂中包含它威胁到混凝土结构的耐久性,从而限制其应用程序( 12]。目前,主要有两种方法来最大限度地利用海砂:洗后直接使用。因为前者的高成本和低效率的方法,直接使用将是未来的主要方法。阴et al。 13)表示,更长的固化时间,更少的水消费每立方米,较小的水/水泥比率可以有效降低氯离子渗透和提高混凝土的耐久性。为了避免钢铁腐蚀的氯,尽管如此,许多研究曾考虑使用玻璃钢材料来代替钢( 14- - - - - - 16]。董et al。 17)调查的耐久性性能steel-BFRP在海砂混凝土复合酒吧。

邓和李 18报道一个钢丝网增强胶结薄板。基于这项研究,作者( 19)进一步提出一个创新的薄板粘贴网格和海砂代替钢丝网和河沙,分别。初始弯曲韧性和抗弯承载力是钢丝网的比薄钢板。尽管粘贴表和酒吧表现出高耐氯腐蚀,出现退化的网格需要调查。由于网格之间的差异,表,在生产技术和酒吧,矩阵类型和纤维体积分数会影响粘贴的耐久性性能( 9]。

到目前为止,没有特别研究氯的影响力学性能的粘贴网格以及它可以找到钢筋薄板。本文进行了一项试验研究的耐久性出现网配筋海砂胶结薄板在室内和海洋环境。薄板的力学行为以及粘贴网格环境暴露后进行测试。此外,相比之下,钢丝网加固薄板的标本是在相同的程序进行测试。

 2。实验研究 2.1。材料

海砂砂浆的混合比例是1:2.23:0.012:0.45(水泥:海砂:强塑剂:水)。海砂的颗粒被过滤在0.063 - -0.355毫米的范围。波特兰水泥使用P·O 42.5。强塑剂有减水率≥38%。海砂砂浆具有高密度、低吸水率、高抗压和抗弯强度。

相比较而言,两种类型的网格,粘贴网格和网格大小的钢网10毫米×10毫米,。纤维和钢的测试程序进行了根据中国标准(GB / t3362 - 2005) [ 20.]。线性密度和纤维束粘贴纤维网格的密度为800克/公里和2.65克/厘米3,分别。因此,纤维束的截面面积是0.3毫米2。纤维的极限抗拉能力和极限伸长291.5 N和1.8%,分别。粘贴纤维束的强度极限和弹性模量是970 MPa和100 GPa,分别。钢丝的直径和部分区域是0.7毫米和0.38毫米2,分别。钢丝的屈服强度和弹性模量是300 MPa和200 GPa,分别。

 2.2。环境条件

三个环境条件被认为是。条件(我)代表没有环境暴露,而控制标本进行了测试后28天治愈。条件(2)代表12个月接触自然的室内环境。条件(3)代表12个月接触海洋环境。海洋环境是由把标本放在盐溶液润湿/干燥周期。每个润湿/干燥周期是24小时。标本都沉浸在3.5%氯化钠溶液10 h,干燥后的40°C 14 h。温度控制精度±1°C。

 2.3。标本的薄钢板

薄板是捏造的木制模具的尺寸800毫米×150毫米×8毫米,如图 1。两层粘贴或钢网格被放置在模具和固定。与混合砂浆铸后,标本振实,然后表面平滑。标本被治愈20°C和95% RH > 28天。标本进行拉伸试验是切成150毫米×50毫米的尺寸( 18),包含十包或电线在纵向方向。弯曲试验的标本切成700毫米×150毫米的尺寸根据中国标准(GB / t19631 - 2005) [ 21]。

薄板的模具。

表 1总结所有的薄板标本。引用“T”和“M”表明拉伸试验和弯曲试验,分别。“B”和“S”意味着出现网和钢丝网,分别。罗马数字(我),(2),(3)代表的环境条件。

标本的细节。

标本的拉伸试验 标本的弯曲试验 加强网 环境条件
地震遥测(我) 桶(我) 粘贴纤维网格 没有接触
地震遥测(2) 桶(2) 粘贴纤维网格 室内为12个月
地震遥测(3) 桶(3) 粘贴纤维网格 海洋为12个月
t - s(我) m (I) 钢网 没有接触
t (2) m (2) 钢网 室内为12个月
t - s (3) xm (3) 钢网 海洋为12个月
2.4。拉伸和弯曲试验

进行拉伸和弯曲试验的DDL100电子万能试验机。拉伸试样的两端用环氧树脂固定在两个夹子60毫米间距,分别如图 2。负载应用以恒定速率的0.2毫米/分钟拉伸测试。如图 3,弯曲试件的两端固定在g字夹紧装置来模拟固定在弯曲试验结束。三点弯曲的净跨500毫米的恒定速率进行了2毫米/分钟。载荷和位移的数据自动记录了测试机器。

薄板的拉伸试验。

薄板的弯曲试验。

 2.5。拉伸试验的网

两个系列的网格进行了测试。(1)粘贴纤维束或钢丝在薄板从网格获得暴露在室内和海洋环境;(2)粘贴纤维束或从声音获得钢丝网格在饱和氯化钠溶液浸泡30 d, 60 d、90 d和此后被蒸馏水洗涤后vacuum-dried。测量质量损失后,粘贴纤维束和钢丝tensile-tested根据中国标准(GB / T 3362 - 2005) ( 20.]。标本的净长度是150毫米,如图 4。

标本和粘贴纤维束的拉伸试验。

 3所示。结果 3.1。薄板的拉伸能力

荷载位移曲线得到薄板的拉伸测试数据所示 5和 6。曲线可以分为三个阶段。第一个阶段是线性上升段,在此期间张力主要是由灰浆和没有观察到裂纹薄板。在第二阶段中,裂缝不断开发和张力由包或电线逐渐增加。在第三阶段,包或导线张力单独直到标本失败了。

荷载位移曲线的标本地震遥测。

荷载位移曲线的标本t。

因为负荷主要是由砂浆拉伸试验的第一阶段,第一开裂载荷B (II)和B (I)几乎是相同的。然而,出现被水泥的高碱性腐蚀,恶化了接口和纤维束的完整性的影响。因此,发生相对滑移之间的纤维在拉伸和弯曲测试,导致更大的极限位移(II)和B(我)如图 5。

如数据所示 5和 6,标本的最终位移地震遥测(II)和t (II)在室内条件下的比其他两个环境条件下的标本。同时,标本的最终位移地震遥测(III)和t (III)是最低,这表明,海洋环境有一个广泛的对薄板的延性的影响。此外,粘贴纤维薄板显示更好的延性比钢薄板在相同条件下。

的开裂和失败负荷拉伸测试记录在表 2。如表所示,标本之间的开裂载荷地震遥测(我)和地震遥测(II)以及t - s (I)和t(2)被关闭。同时,失败的不同加载条件下获得的标本(I)和(II)并不明显。然而,试件的开裂荷载和破坏载荷地震遥测(III)显示大幅下降53%和43.8%,分别。的开裂荷载和破坏载荷样本t (III)显示大幅下降63.8%和58%,分别。

拉伸测试的结果。

标本 开裂荷载 F r (kN) 破坏载荷 F u (kN)
地震遥测(我) 1.34 2.24
地震遥测(2) 1.34 2.43
地震遥测(3) 0.47 1.26
t - s(我) 1.38 2.80
t (2) 1.47 2.27
t - s (3) 0.50 1.58
3.2。薄板的弯曲能力

弯曲载荷挠度曲线如图 7和 8。曲线的测试过程,可以分为三个阶段。第一个是弹性阶段直到裂纹开始。在第二阶段,微裂隙在薄钢板开发直到宏观裂纹出现。在第三阶段,弯曲荷载逐渐由网格板之前失败了。

荷载位移曲线的标本桶。

标本xm的荷载位移曲线。

破解加载,加载失败,最终变形量的弯曲测试记录在表 3。与B (I)相比,B的开裂和失败加载(II)下降了33.8%和44%,而B(3)下降了49.6%和79%,分别。与年代(I)相比,开裂和失败的年代(II)下降了42%和21.5%,而S (III)下降了56.1%和44.2%,分别。环境暴露明显更重要的影响出现的破坏载荷比钢网薄板薄盘子。最终变形量是影响条件。的最终变形量粘贴纤维和钢丝网薄板略有增加(2)条件下,当他们显著下降(3)条件下,特别是B的极限挠度(III)仅为9毫米。

弯曲试验的结果。

标本 开裂荷载 P r (N) 破坏载荷 P u (N) 最终挠度 D (毫米)
桶(我) 272年 1249年 28.7
桶(2) 180年 697年 33.1
桶(3) 137年 257年 9.0
m (I) 212年 734年 20.3
m (2) 123年 576年 22.8
xm (3) 93年 409年 17.7

断裂表面弯曲薄板失败的测试图所示 9。小孔观察砂浆和粘贴纤维束之间的接口数据 9(一个)和 9 (b),小孔是更重要的在海洋环境下(图 9 (b)比在室内环境(图) 9(一个))。在图 9 (d)、腐蚀钢网格是显而易见的,而毛孔不明显。这表明,减少破坏载荷m (III)低于桶(III)。

断裂表面弯曲薄板失败的测试。

桶(2)

桶(3)

m (2)

xm (3)

 3.3。从薄板拉伸试验结果的网格

网的抗拉能力从薄板被记录在表中提取 4。与控制样本“BFRP-C”的破坏载荷和极限伸长BFRP-B (II)下降了25%和42.5%,而那些BFRP-B (III)下降了58.3%和73.9%。这表明,粘贴网格严重腐蚀环境暴露后,尤其是海洋环境风险。此外,钢丝有类似的耐久性性能。这些结果表明,氯化海砂的板块,以及从外部渗透海水有显著影响粘贴纤维束和钢丝。

包和连接的抗拉能力。

标本 破坏载荷 P(kN) 极限伸长(%)
BFRP-C 0.34 7.3
BFRP-B (2) 0.26 4.2
BFRP-B (3) 0.14 1.9
Steel-C 0.35 5.1
Steel-S (2) 0.22 2.4
Steel-S (3) 0.15 1.6

请注意。引用“BFRP-C”和“Steel-C”表明粘贴纤维束和钢丝直接获得良好的网格,分别,而其他人则表明粘贴纤维束或环境暴露后钢丝从薄板中提取。

因为只有网格进行薄板时的拉伸载荷失败,理论板的拉伸破坏载荷可以评估的抗拉能力包或电线。薄板标本有10包或电线在纵向方向上;因此,理论板的拉伸断裂载荷等于10倍的抗拉能力包或电线,在图与实验结果进行了比较 10。的实验和理论结果薄板暴露于环境条件,地震遥测(II),地震遥测(III), t - s (II)和t (III),非常接近,证实了网格进行大部分的加载失败。地震遥测的实验结果(我)和t (I)明显低于理论的结果。这是因为从声音获得标本BFRP-C和Steel-C网格的网格,而不是从盘子中提取。这表明,海砂中氯腐蚀粘贴纤维和钢甚至只是经过28天的治疗( 22]。

薄板的拉伸断裂载荷的比较。

 3.4。氯对粘贴纤维和钢丝

包的质量损失率和失败加载和电线被记录在表 5。如表所示,粘贴纤维和钢的质量损失率增加了与天的浸泡在氯化钠溶液中,而拉伸能力下降。特别是粘贴纤维束的拉伸能力下降了65.5%在氯化钠溶液浸泡后90天;这表明,氯会导致出现显著恶化。此外,质量损失率和粘贴纤维束的失败加载不同略0-60天期间,当他们明显减少60 - 90天的期间。这表明,力学性能的退化与质量损失是一致的。前存在的铁元素主要是铁2 +在粘贴 23)可以与氯反应- - - - - -。这个化学反应的最终产品是铁的2O3· nH2O可吸收H2O和扩大出现的矩阵。因此,微裂隙在粘贴纤维和削弱了它们的力学性能。同时,粘贴一些组件,如钙、镁、铝、和K,溶液中溶解,造成质量损失。

质量损失率和破坏载荷包后放置在氯化钠溶液。

时间(天) 质量损失率(%) 破坏载荷(kN)
粘贴纤维束 钢丝 粘贴纤维束 钢丝
0 0 0 0.29 0.52
30. 2 0.08 0.29 0.26
60 3 9 0.24 0.15
90年 11 40 0.1 0.07
4所示。结论

本文研究了粘贴的耐久性网配筋海砂胶结薄板在室内和海洋环境为12个月。薄板的力学行为和粘贴网格测试。作为比较,钢丝网加固薄板进行了研究。从实验结果可以得出以下结论:

室内暴露的拉伸能力出现网状增强胶结薄板并不明显,而海洋暴露抗拉能力降低了43.8%。

暴露于室内和海洋环境后,粘贴纤维薄板的弯曲能力降低了49.6%和79.0%,分别。

粘贴纤维束的拉伸能力从室内和海洋环境下的薄板中提取12个月下降了25.0%和58.3%。

粘贴纤维束的拉伸强度降低65.5%在氯化钠溶液浸泡后90天,这证实氯是粘贴网格恶化的主要原因。

钢丝网增强胶结薄板具有类似的耐久性性能出现薄盘子。

相互竞争的利益

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

 确认

作者感谢以下群体的金融支持:中国国家自然科学基金(51278131和51278131号),新世纪优秀人才支持计划项目(ncet - 13 - 0739),中国和广东省教育部项目(2012 lym_0056)。

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