文摘
介绍了试验研究修复受损的load-resisting特征列的玻璃增强复合材料(GFRP)外套。高强度列是用地面粒状高炉矿渣(矿渣微粉)为15%,25%,35%,部分替代水泥。试件的尺寸100毫米×100毫米×100毫米和列600毫米×120毫米大小的进行研究。考虑施工现场的实际困难获得河沙,工业砂用于标本环保。在完成规定的养护28天,多维数据集标本受到压缩试验,以确保混合料配合比设计的品位,和列标本受到轴向加载和测试在两个类别,有和没有包装GFRP板的抗拉强度。压缩测试数据集和列。无损检测也与超声波脉冲速度(UPV)方法执行检查的密度性质与GFRP混凝土之前和之后的包装。比较结果,观察到有可能获得更高的强度利用工业沙子当支持合适的外加剂和加强的过程。
1。介绍
自然资源的使用在混凝土结构,混凝土是不可避免的,它是一个组合的水泥、细骨料,主要河沙,粗骨料。然而,不受控制的人口增长导致了快速的城市化,这实际上导致了自然资源的消耗和增加处理的工业,农业,建筑废弃物(1]。现在工作旨在发展与其他来源的合适的混凝土从工业废料,自然资源在某种程度上可以保留。在这方面,使用两个工业废物,一个为胶结材料,另一个用于河沙,之后在这个研究开发高强度混凝土。此外,检查实际应用,列元素由获得的混合和结构元素的行为进行了研究,此外,技术等修复混凝土柱由工业废物进行了讨论。
1.1。使用工业废料的建设
研究人员已经报道的使用等废弃物在建筑形式的部分替代水泥或细骨料。粉煤灰、硅灰、地面粒状高炉矿渣(矿渣微粉)和废玻璃的一些工业垃圾经常被研究者优先用于混凝土部分替代水泥(2- - - - - -6]。在目前的研究中,使用矿渣微粉部分替代水泥,矿渣微粉是一种工业副产品制造过程中获得的生铁化学。矿渣微粉的化学成分类似于水泥,它被选为部分替代水泥在目前的工作。自沙占据了更大的数量比水泥在混凝土也起着重要的作用使混凝土固体减少体积变化和填充孔隙或孔隙的混凝土,其需求也很高。这对砂的需求,如果不控制,会导致nonavailability优质沙子。为了避免这种情况,这是一个很好的练习使用人工砂的施工过程。在建筑领域,农业废物如稻壳灰,甘蔗蔗渣灰,牡蛎简而言之,和锯末是一些已知的一些废物,被用作部分替代河沙(7- - - - - -11]。Sivakumar et al, (12用石榴石和Al-fly火山灰在他们的工作和其他工业废弃物如铜渣、钢渣、铁矿石尾矿也被用作部分取代细骨料(13- - - - - -16]。
本文使用工业砂完全替代天然河沙讨论。工业砂是通过破碎石头或岩石颗粒细粒子,这些粒子包含主要岩石尘土而不是淤泥和粘土17]。研究人员已经尝试了M-sand为各种类型的混凝土和表示,优质混凝土可以通过使用工业高微砂微粒(18,19]。关et al ., (20.)检测钢管混凝土管列的债券的行为由M-Sand和中提到他们的结果,标本由M-Sand间存在较高的粘结强度。在当前的研究中,进行了实验调查使用100%的人工砂铸件结构列,和观察报告。
1.2。修复和康复:必要性和技术采纳
钢筋混凝土结构,尽管用河沙和其他传统的天然材料,面临着一些工程问题,如潮湿,形成裂缝,钢筋的腐蚀,也承载能力不足21),这种结构的修复和加强在最近几十年获得了大量的吸引力。很有必要研究结构的影响当备用资源和技术来加强他们。纤维增强聚合物(FRP)广泛改造的首选。
封闭的结构元素使用纤维增强聚合物(FRP)是一种普遍采用的技术,许多研究已经报道了使用玻璃钢加强传统的混凝土。研究人员报告说,包装的列与玻璃钢是一种最有效的应用程序(22- - - - - -25]。早些时候研究人员的实验调查报告,高分子基首选由于其轻,导热系数低、耐腐蚀,伟大的机械性能,高延性与钢筋列(22,26- - - - - -28]。玻璃纤维增强聚合物(GFRP)和碳纤维增强聚合物(CFRP)是最常用的形式改造的玻璃钢。哈迪et al。29日]讨论了使用碳纤维增强塑料的效果在空心混凝土柱和报道,碳纤维增强塑料监禁比强度提高柱的延性。碳纤维增强塑料的使用扩展到超高性能混凝土(UHPC)。林等。30.]介绍了玻璃钢UHPC列的实验调查局限。研究人员报道许多GFRP相关工作。Kumudha et al。31日]介绍了试验调查矩形混凝土柱在GFRP包装和声明,更好的改善抗压强度达到GFRP层的数量在增加。拉胡尔,2013年Urmil [32]GFRP包装列的实验结果报道在不同的部分,即圆形和矩形部分。Rodsin [33)调查了使用低成本的GFRP约束的影响列用粘土砖作为粗骨料。作者报道,圆形列经历了比其他部分轴向变形,这是由GFRP约束有效控制。
1.3。的研究意义
当前研究的新颖性是估计损失评估结构元素由工业废料和人工砂和讨论的技术来修复受损的结构元素。尽管许多专注研究工作可用于加强循环列,相对较少的工作已经列上执行与工业或人工砂细骨料100%用作替代天然河沙。由于自然资源的耗竭和城市化进程,其天然砂将成为一个主要的问题在未来,,是时候尝试其他方法。本文试图完成这项努力。
考虑上面提到的文献信息,探讨如下:(1)试件强度水泥和矿渣微粉部分取代0%,15%,25%,35%,工业砂完全用作替代河沙(2)轴向强度列标本与上述组合(3)轴向强度受损列后加装GFRP层(4)轴向强度GFRP列直接让他们比较之前任何损害
2。材料
2.1。胶结材料和聚合
普通硅酸盐水泥(OPC) 43-grade水泥符合811234使用了)。水泥的比重是3.15。
在这项研究中,人工砂作为细骨料。人工砂,也被称为工业砂或M-sand,破碎生产的大石块,石块,和更少的沙粒。砂的细度模数和比重是3.8和2.63,分别,这是符合二区按383 - 1970 (35]。M-sand的优点是其high-compressive力量。它有更少的杂质,导致一个更好的混凝土的质量。本研究中使用的人工砂如图1。人工砂的级配曲线从筛分析如图2。虽然比河沙略粗,颗粒分布,适当的包装可以保证如果材料在混凝土中使用。
16 - 20毫米的碎粗骨料大小使用。细度模数的比重是3.8和2.63,分别,这是符合二区按是383 - 1970。
地面粒状高炉矿渣炉(矿渣微粉)如图3被用作替代部分水泥在不同的百分比。矿渣微粉的比重是2.85到2.95收到制造商,使用ζ分析仪和大小进行了分析,发现呈现在图0.1到0.6微米4。检查使用的矿渣微粉的性质,XRD分析指出,它的材料是不完全结晶,它具有非晶态的本性。图5显示了GGBFS使用的x射线衍射模式。
强塑剂- CONPLAST SP 430被用来实现一个可行的混凝土混合物。
2.2。GFRP表
玻璃纤维增强聚合物材料作为改造和加强这次调查的目的。这是一个单向玻璃纤维尺寸为1.37×45.72米。表72.4绩点的弹性模量和抗拉强度3240 MPa。这些值按制造商规范。图6显示在当前使用的示例GFRP板的研究。
2.3。混合比例
名义混凝土组合拥有30 MPa的抗压强度是设计为每10262 - 2019 (36和混合比例是1:1.7:2.5。总共4混合,其中包括控制(C)混合,。C GG15 GG25, GG35代表的混合GGBFS取代水泥的0,15日,25日和30个百分比。多维数据集的大小100毫米×100毫米×100毫米是检查结构的抗压强度。混合比例细节表中列出1。
2.4。铸造和修复的列
相同的混合比例是用于准备列标本也有和没有包装。钢筋混凝土柱的大小600×120毫米是用4个数字8毫米的纵向酒吧和6毫米马镫。对于每一个混合比例,两类,即GFRP和没有包装,,从而使总共7组合包括控制。数据7和8显示使用的增援,铸造后列。
2.5。康复的列
外套的康复过程进行过程用GFRP包装。混凝土柱的表面是由磨粗糙表面,其次是消除所有的尖角。环氧树脂涂层表面的列,和标本留给坚持表面。Thermax max-treat环氧树脂是由混合125克max-treat使饱和的硬化剂1公斤的max-treat使饱和的树脂。GFRP板被缠绕在列2层,压好。环氧树脂应用再次GFRP包装和标本被晾干。
3所示。测试方法
3.1。压缩试验
样本大小为100×100×100毫米是演员和测试直到失败。初步测试数据集进行了抗压强度。测试是根据516 - 1959年(37]直到失败使用压缩试验机(CTM) 3000 kN的能力。
3.2。超声波脉冲速度(UPV)
超声波脉冲速度(UPV)测试是检查无损检测混凝土的质量。在该测试中,超声波脉冲用于检查混凝土质量和确保混凝土的密度。的深度和宽度裂缝,如果有的话,毛孔的混凝土还可以检测到从这个测试,和力量进行测量的超声波脉冲的速度穿过混凝土柱。超声波脉冲速度测试按照:13311(第1部分),199238),进行了比较后裂纹速度在修复前的列和康复的过程。测试进行的细节见图9。
3.3。轴向加载的UTM
1000 t列试验机用于执行轴向负载测试。沿着纵轴向载荷应用或质心轴的结构部件,这样它不会产生的时刻。裂缝由于轴向载荷和极限载荷失败被发现。测试设置如图10和11测试后显示损坏的列。图12显示了标本与GFRP包裹。
4所示。结果与讨论
4.1。抗压强度
图13说明了抗压强度结果的比较与控制混凝土混合。抗压强度增加而增加矿渣微粉的更替水平。然而,由于没有发现显著变化强度25%替换后,更替水平被认为是35%。GG35显示所有组合中抗压强度最高,和C至少注册的力量。除了C,所有标本显示强度等于或超过平均M30所需目标强度。虽然意味着M30目标强度等级应超过30 MPa,因混合所得的值更接近30 MPa或更因为这个项目旨在使用工业沙子和获得的结果发现略少。自决定研究轴向负荷能力的列对河沙100%替代工业沙子,也是与立方体试图检查可能的力量,和混合显示一个有前途的强度相当于M30的品位。
4.2。轴向负载电阻的打开列
数据14图17显示打开的荷载与挠度的细节列矿渣微粉的不同组合。控制标本拥有最低的轴向负载电阻。所有的标本与矿渣微粉拥有一个合理的轴向强度的增加。GG35标本,具有更好的抗压特性,表现出更好的性能在轴向强度阻力也显示出峰值抗值375.6 kN超过10.76%负载抗控制样本的特征。
4.3。轴向负载电阻的列与包装修复
的载荷挠度的细节列标本测试没有包装和后再次测试恢复他们两层GFRP标本数据中所示14来17。也观察到的结果有明显的改善在负载电阻列标本后包装。即使没有包装,列显示增加相当大的轴向载荷与矿渣微粉的更替水平增加;与矿渣微粉的床单被修理之后,其负载抵抗能力增加了23.7%,42.2%,59.6%,66.27%,控制,GG15, GG25, GG35标本。据悉,核心混凝土没有损坏,和矿渣微粉和工业砂混合更好地抵抗轴向载荷。矿渣微粉的火山灰作用,适当的结合的混合骨料,和更好的包装技术已经导致了高负荷标本的抵抗能力。
4.4。轴向压缩试验与GFRP加固后在列
加强的列是一个过程来恢复或添加列的极限承载能力。虽然加强的列是一个过程添加或恢复受损钢筋混凝土柱的极限承载力,GFRP包装列加强技术已经采用在目前工作正常列之前接受任何负载条件下观察变化的负荷能力正常没有包装和与GFRP加固后列。钢筋混凝土柱在每个组合已经加强,检测极限载荷失败给轴向载荷列。轴向载荷承载能力增加了部分替代矿渣微粉的比例增加而GFRP包装。改造后受损的列,GFRP包装和部分替代矿渣微粉,显示负荷能力大幅提高。列的峰值负荷能力增加到625.1 kN GG35标本中最大,超过66.42%的峰值负荷能力标本没有任何包装。其他标本也显示相当大的负荷能力的改善。结果见图18来21。
4.5。超声波脉冲速度测试
表2显示了超声波脉冲速度值的列标本测试与包装,没有包装。可以看出UPV值增加矿渣微粉的更替水平的增加。早期研究人员还证实,使用辅助材料将有助于改善UPV值作为微裂隙发展正确了。杨et al。9]报道混凝土的抗压强度结果以牡蛎壳为细骨料和报道,具体显示没有掺合料抗压强度的增加5%,表明它可以提高到10%通过适当的混凝土掺合料的使用。他们提到关于UPV值高5%替代和说下UPV值是由于疲软的C-S-H凝胶。我和Makul10)的研究指出,UPV值通常增加当混凝土与辅助胶结矿物掺合料混凝土结构中的作用得到了由于火山灰效应。他们还提到,更好的混凝土的抗压强度之间的关系存在和流动化混凝土由稻壳UPV。在这里也同样适用GG35% UPV值更高,拥有最高的立方体抗压强度。抗压强度之间的关系和超声波脉冲的速度打开列标本呈现在图22。回归分析已经完成,混凝土的抗压强度之间的关系由工业沙子和矿渣微粉和超声波脉冲速度可以派生。
5。结论
以下结论来自实验:(我)所有的标本与工业铸砂取得强度接近意味着M30混凝土所需目标强度(2)部分替代水泥和矿渣微粉逐渐增加了抗压强度高达35%(3)列的抗轴向载荷能力与工业沙子随着细骨料的增加增加矿渣微粉的更替水平(iv)大规模观察改善负载的抵制行为列后加装GFRP包装(v)最后,火山灰反应的联合行动和矿渣微粉的有效包装GFRP混凝土克服结构提供足够的力量的失败
6。未来的范围
本报告介绍了讨论macrostudies或混凝土柱的机械强度细节由工业废料和人工砂。试件的强度接近30 MPa的设计强度并不比这大得多。的原因之一可能是由于35%的大型替代水泥矿渣微粉等工业废料和另一个原因可能是由于利用工业废料完全工作。研究可以进一步扩大进行微观结构分析在分析低收入和高强度的样本数据集和适当修改水泥和矿渣微粉的混合比例。进一步改善也可以由利用河沙随着工业沙子而不是使用工业砂充分的研究。
数据可用性
所有数据都包含在这篇文章。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突。