文摘

大量的研究已经进行了GFRP酒吧嵌在混凝土的拉伸性能在不同的环境中。然而,大多数这些研究与实验的基础上,环境标准养护后浸泡试验和缺乏对GFRP酒吧嵌在混凝土的拉伸性能混凝土在养护过程中。介绍了微观结构的结果通过扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、差示扫描量热法(DSC)、GFRP酒吧和拉伸性能,被调查的结合影响固化温度和碱混凝土的拉伸性能GFRP酒吧。结果表明,较高的固化温度的影响加剧混凝土碱性环境对GFRP酒吧,但没有改变机械降解的机制GFRP的酒吧。不同固化温度的影响在GFRP酒吧的抗拉强度是不同的在混凝土之间光秃秃的酒吧和酒吧。最后,指数相关性方程建立了两种不同的测试方法,和衰减率的GFRP酒吧嵌在混凝土的抗拉强度在不同养护温度预测的光秃秃的测试。

1。介绍

几十年的研究和实际应用证明,采用GFRP酒吧嵌在混凝土是一种有效的方法来解决混凝土结构的加固腐蚀(1- - - - - -8]。一些调查进行评估的影响温度、水分、化学侵蚀、加载、和不同的严酷的环境下GFRP酒吧的属性。这些研究表明GFRP酒吧在碱性环境下的影响更明显的特别是在相同负载。他等。6- - - - - -8]研究GFRP酒吧的长期抗拉强度和弯曲行为嵌在混凝土梁与初始裂缝。实验结果表明梁的裂缝将加速退化的抗弯性能,剪切性能,抗拉强度的GFRP酒吧。GFRP酒吧的耐久性将显著影响在高温度和湿度(9,10]。

许多研究人员透露,碱性混凝土将会增加额外的压力,蒸汽养护下的表面裂缝,孔隙度高的温度和湿度(11- - - - - -15]。因此,固化体系的影响GFRP酒吧嵌在混凝土不容忽视。缺乏调查的影响不同养护制度对GFRP酒吧嵌在混凝土的性能是一个重要的问题。

为了评估的固化温度和碱性GFRP混凝土拉伸性质的酒吧、扫描电子显微镜(SEM),傅里叶变换红外光谱(FTIR)、差示扫描量热法(DSC)和GFRP酒吧进行抗拔试验。基于测试数据,指数相关性方程建立了拉伸属性提供一个理论依据GFRP酒吧在不同养护系统的设计。

2。实验

太阳et al。16]表明GFRP酒吧嵌在混凝土的性能下降明显低于GFRP的酒吧在碱性溶液条件。实际应用和实验研究表明,传统的加速试验结果不能反映FRP混凝土的长期性能(17]。ACI440.1R-15,它指出,数据之间的关系在光秃秃的酒吧和酒吧的数据嵌入到混凝土受到额外的变量的影响,如程度的保护提出了具体的酒吧(18]。这些报告表明GFRP酒吧嵌在混凝土上的数据更准确的预测和GFRP酒吧钢筋混凝土的设计指导。指数的相关性方程建立了两种不同的测试方法来扩展先前的研究和提供一个更可靠的依据GFRP酒吧的拉伸性能退化。因此,用于实验标本包括GFRP酒吧嵌在混凝土和GFRP光秃秃的酒吧强调碱性的影响混凝土的拉伸性能GFRP酒吧。

2.1。材料

2.1.1。GFRP酒吧

提供的研究中使用的GFRP酒吧房峰辉9复合材料有限公司,有限公司,南京,中国。这种类型的酒吧是由单向粗纱;和环氧乙烯基酯树脂。酒吧出现在银河系的螺旋喷砂,每个螺丝是14毫米长度和高度0.325毫米。

2.1.2。样品制备

用于实验标本包括GFRP酒吧嵌在混凝土梁和GFRP的酒吧(图1)。混凝土梁的演员按照典型的混凝土混合料配合比设计程序的固化时间28天来获取目标强度为42.5 MPa (19,20.]。当地提供的混凝土预拌厂,水灰比为0.59。GFRP筋混凝土梁标本是长方形的普通混凝土梁的长度1100毫米,宽度80毫米,110毫米和深度,一个单一的纵向GFRP禁止集中在30 mm的底部部分。

2.2。固化系统

两种类型的固化系统GFRP裸露的酒吧和GFRP酒吧嵌在混凝土梁是本研究中使用:标准养护系统,标本处理标准养护下的温度()°C;随后,标本与温度条件()°C和相对湿度95%以上28 d蒸汽养护系统,混凝土暴露在高温中,显示了一个加速水化,水化产品的不均匀分布导致的迅速增加抗压强度在早期的年龄。越快硬化和孔隙度的变化可能更明显,当温度较高。蒸汽养护的温度是40°C, 60°C,和80°C,分别治疗持续时间8 h。加热率和冷却率控制10°C / h (21]。蒸汽养护的过程后,样本被放置在标准养护室为28。标本的相关参数如表所示1。

2.3。方法

2.3.1。拉伸试验

所有拉伸张力下标本进行测试根据ACI 440.3 r-04 [22]。拉伸试样进行测试是由锚固钢杆的两端插头充满了环氧树脂。钢插头之间的自由长度约为300毫米,确保锚结合强度高于拉伸应力根据指南440.3中指定ACI r-04 [22]。测试是用万能试验机(SHT4106-G)和一个50毫米计长度的伸长计安装剪辑在试样的中心。应用负载被记录在测试期间由计算机监控与数据采集系统。

2.3.2。显微结构的观察

扫描电子显微镜(SEM)观察和图像分析进行检查的组织标本在蒸汽养护60°C。所有标本都是第一次切割,抛光,涂上一层薄薄的金钯的汽相淀积过程。一旦表面涂层,横向和纵向表面使用地产- 5610 lv扫描电镜检查。在观察之前,标本的表面应清洁,避免表面残留的影响。

2.3.3。差示扫描量热法(DSC)

差示扫描量热法(DSC)可以用来描述信息的高分子材料和复合材料的热行为和特征。玻璃化转变温度()是一个关键的参数分析GFRP酒吧的耐用性行为。标本重量10 - 13毫克无条件GFRP的酒吧、GFRP酒吧嵌在标准养护混凝土和蒸汽养护混凝土。随后,他们进行了分析使用PYRIS1差示扫描量热计(DSC)。

2.3.4。傅里叶变换红外光谱(FTIR)

红外光谱谱记录那些时光6700光谱仪配备使用Nicolet衰减全反射(ATR)设备。傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析了GFRP酒吧嵌在标准养护混凝土和蒸汽养护混凝土进行了确定水解反应发生在聚合物树脂,从而导致一个重要的力学性能损失。

3所示。结果与讨论

3.1。抗拉强度保留GFRP酒吧

一些研究人员(4,6)发现,GFRP杆的抗拉强度不仅与它的直径,但也有一个伟大的与环境因素的关系,如温度、湿度、和碱性溶液。GFRP棒抗拉强度的退化是一个时间相关函数在长期的服务过程中,主要是由于水分的存在或玻璃纤维的腐蚀溶液导致腐蚀以及腐蚀速率随温度升高而增加(23]。在同样的外部环境中,腐蚀速率随着时间将会增加。当GFRP酒吧在潮湿的环境中,水扩散到聚合物基质甚至达到矩阵降低玻璃纤维的抗拉强度(24]。可以看出,很难从外部媒体在GFRP栏和GFRP杆拉伸性能的变化是不同的在不同温度下固化系统。

表2显示了GFRP的抗拉强度退化酒吧在不同固化体系。表2表明GFRP酒吧嵌在混凝土的抗拉强度是低于GFRP光秃秃的酒吧在标准养护制度下,可以证明强碱性对GFRP混凝土已经影响酒吧。然而,抗拉强度保留GFRP酒吧嵌入在蒸汽养护混凝土的97.5%标准养护混凝土的GFRP酒吧,和轻微的损伤主要是由于降低标准养护环境的温度和较短的养护期(28 d)。因此,影响抗拉强度退化的GFRP酒吧相对无关紧要,这是一致的结论,GFRP酒吧没有出现退化的加拿大穆夫提的一个研究小组的研究一段5年8年(25]。

退化GFRP酒吧嵌入在蒸汽养护混凝土抗拉强度显著低于GFRP酒吧嵌在标准养护混凝土的抗拉强度随着固化温度的崛起留存比率下降。但标准养护系统和蒸汽养护系统之间的差异很小,这主要是由于蒸汽养护28天的时代导致对GFRP酒吧相对较小的影响。如果蒸汽养护时间延长或蒸汽养护温度升高,抗拉强度的恶化程度的GFRP酒吧将会增加。因此,有必要研究固化温度和固化时间对GFRP酒吧的性能。

抗拉强度的变化GFRP光秃秃的酒吧和GFRP酒吧嵌在混凝土与不同固化温度是不同的。它没有显示在表一致的变化趋势2。GFRP光秃秃的酒吧的拉伸强度保持高于GFRP酒吧嵌在混凝土养护温度越低(低于40°C)。固化温度高、碱性的影响对GFRP混凝土光秃秃的酒吧逐渐显著。GFRP光秃秃的酒吧的恶化程度高于被嵌在混凝土随着固化温度的增加。有必要分析两种试验方法的相关性对GFRP酒吧的设计嵌在混凝土因为拉伸性能的变化GFRP GFRP酒吧酒吧不一样嵌在混凝土中。

3.2。微量分析GFRP的酒吧

数据2和3说明微观形态学的影响GFRP光秃秃的酒吧和GFRP酒吧嵌在混凝土标准养护。数据3(一个)和3 (b)表明GFRP酒吧的横切面是宽松,GFRP的纵切面酒吧礼物分散树脂的碎片如图3 (c)和3 (d)。相同的现象存在了GFRP光秃秃的酒吧,但纤维的横向和纵向相对平稳。很明显,GFRP酒吧嵌在混凝土的损伤程度大于GFRP与标准养护系统裸露的酒吧。主要原因是碱离子破坏玻璃的骨干分子打破Si-O-Si网络形式可分解的产品。玻璃纤维之间的反应和碱将导致退化的玻璃纤维的力学性能,因此减少骨折GFRP酒吧嵌在混凝土梁的属性。

图5表明,蒸汽养护系统60°C温度使碱性环境对GFRP混凝土的影响。然而,固化温度(60°C)当然有对降解的影响GFRP酒吧与数字2和4。数据4和5表明之间没有显著差异GFRP光秃秃的酒吧和GFRP酒吧嵌在混凝土蒸汽养护制度下。

3.3。玻璃化转变温度

玻璃纤维是最容易退化,而缺乏水分和碱度(13]。GFRP组合与碱的反应混凝土耐久性是一个主要的问题。通常情况下,蒸汽养护混凝土环境碱度高(12]。太阳et al。16)报道,玻璃纤维在水的存在降低,水分可以降低玻璃化转变温度()的树脂,它可能对GFRP的抗拉强度有显著的影响。高温环境会使树脂和玻璃纤维柔软的GFRP杆以及导致削弱甚至丧失债券两者之间的性能,导致拉伸性能下降的GFRP酒吧。

表3介绍了玻璃化转变温度()的第一和第二加热扫描GFRP酒吧。的第二次扫描所有测试样品的值高于第一次扫描。此结果表明GFRP酒吧并没有完全治愈,后固化反应是显示在第二次扫描加热的过程。与再保险标本相比,治愈C-Sta标本的比例减少0.8%。指出不可逆矩阵的碱性化学反应树脂发生。的玻璃化转变温度价值C-Ste标本与C-Sta标本相比减少了0.4%。这个结果可以解释,高温固化过程加速了树脂基体的化学反应速率。然而,无论在标准养护或steamed-curing具体环境下,没有主要降解发生在聚合物水平拉伸性能的损失并没有相关材料的降解。

3.4。化学变化

图6显示了GFRP禁止提取的红外光谱分析标准养护混凝土梁和蒸汽养护混凝土梁。不同波长的曲线具有不同的波长。不同振动频率特性的特定类型的化学组,和羟基的强吸收带位于3300厘米之间⁻¹和3650厘米⁻¹。从图可以看出6羟基峰并没有透露任何重大变化和实验光谱没有任何不同的养护环境的新特征吸收峰。它表明GFRP酒吧的矩阵树脂嵌在标准养护混凝土梁和蒸汽养护混凝土梁后没有产生一个新组树脂酯键断裂。

4所示。相关分析对GFRP光秃秃的酒吧和GFRP酒吧嵌在混凝土在不同固化体系

GFRP光秃秃的酒吧和GFRP酒吧之间的关系嵌入混凝土建立了不同养护制度下获得GFRP酒吧嵌在混凝土的拉伸性能数据的GFRP光秃秃的酒吧,这大大减少了GFRP混凝土结构设计的难度,预测和检测。

表2表明不同固化温度的影响在GFRP酒吧嵌在混凝土的抗拉强度是不同的酒吧。当固化温度较低(低于40°C),固化过程的影响在光秃秃的酒吧小于GFRP酒吧嵌在混凝土;影响光秃秃的酒吧大于GFRP酒吧嵌在混凝土固化温度较高(高于40°C),和增加的比率差异随着固化温度的增加。

图7表明GFRP光秃秃的酒吧和GFRP酒吧之间的关系嵌入混凝土可以通过指数函数表示: 在哪里,抗拉强度的衰减率的GFRP嵌在混凝土和裸露的酒吧和GFRP酒吧吗固化温度。

拟合广场的区别是0.97和0.99两个指数函数,它可以被认为是按照实际的测试结果。因此,公式(2)/ (1)可以用来表达抗拉强度的衰减率关系之间的两种方法:

的拉伸强度保留率GFRP酒吧嵌在混凝土在不同固化系统()可以计算的衰减率K_B和相关系数δ:

它表明,设计抗拉强度、断裂降低系数,键长决定需要充分考虑GFRP酒吧的显微组织和拉伸性能的影响下GFRP酒吧在混凝土养护系统组件用于高温固化过程。

5。结论

在这篇文章中,一组独特的实验数据的GFRP光秃秃的酒吧和GFRP酒吧嵌在混凝土标准养护制度下(20°C)和蒸汽养护系统(40°C, 60°C, 80°C)据报道,描述混凝土养护温度和碱性的GFRP酒吧的拉伸性能。基于这项研究的结果,可以得出以下结论:(我)GFRP钢筋的抗拉强度的共同作用的研究工作表明,固化温度高、碱性对GFRP混凝土酒吧逐渐显著,和恶化程度的抗拉强度随着固化温度的增加增加。(2)不同固化温度的影响在GFRP酒吧嵌在混凝土的抗拉强度是不同于裸露的酒吧;当固化温度很低(低于40°C),影响光条不到GFRP酒吧嵌在混凝土;当固化温度高(高于40°C),裸露的酒吧的固化过程的影响是更大的,和不同的比例增加随着固化温度的增加。(3)GFRP杆的微量分析。结果表明,碱性环境和蒸汽养护混凝土温度60°C会造成一些损坏的GFRP酒吧、GFRP之间没有显著差异,裸露的酒吧和GFRP酒吧嵌在混凝土蒸汽养护制度下。(iv)基于不同的固化系统的测试数据,指数相关性方程建立了两种不同的测试方法。抗拉强度的衰减率GFRP酒吧嵌在混凝土下进行的测试,预测了不同养护制度导致和高可靠的结果值。本文的结论不仅可以扩展先前的研究结果,而且可以减少的困难GFRP酒吧嵌在混凝土的抗拉强度测试。

相互竞争的利益

作者宣称没有利益冲突。

确认

这项研究得到了国家自然科学基金(批准号51178361)。