вести

Хвала вам што сте посетили садржај кабронских влакана од стаклених влакана.Користите верзију претраживача са ограниченом подршком за ЦСС.За најбоље искуство препоручујемо да користите ажурирани прегледач (или онемогућите режим компатибилности у Интернет Екплорер-у).Поред тога, да бисмо обезбедили сталну подршку, приказујемо сајт без стилова и ЈаваСцрипт-а.
Полимер-армирани бетон (ФРП) се сматра иновативним и економичним методом поправке конструкција.У овој студији, два типична материјала [полимер ојачан угљеничним влакнима (ЦФРП) и полимер ојачан стакленим влакнима (ГФРП)] су одабрана да проучавају ефекат армирања бетона у тешким окружењима.Разматрана је отпорност бетона који садржи ФРП на нападе сулфата и повезане циклусе смрзавања-одмрзавања.Електронска микроскопија за проучавање површине и унутрашње деградације бетона током коњуговане ерозије.Степен и механизам корозије натријум сулфата анализирани су пХ вредности, СЕМ електронском микроскопијом и ЕМФ спектром енергије.Испитивања аксијалне тлачне чврстоће су коришћена за процену арматуре бетонских стубова ограничених ФРП-ом, а односи напрезање-деформација су изведени за различите методе задржавања ФРП-а у ерозивном спрегнутом окружењу.Анализа грешака је извршена да би се калибрирали резултати експерименталног теста коришћењем четири постојећа предиктивна модела.Сва запажања показују да је процес деградације бетона ограниченог на ФРП сложен и динамичан под коњугованим напонима.Натријум сулфат у почетку повећава чврстоћу бетона у сировом облику.Међутим, наредни циклуси замрзавања-одмрзавања могу погоршати пуцање бетона, а натријум сулфат додатно смањује чврстоћу бетона промовишући пуцање.Предложен је тачан нумерички модел за симулацију односа напрезање-деформација, што је критично за пројектовање и процену животног циклуса бетона са ограничењем ФРП.
Као иновативна метода армирања бетона која је истражена од 1970-их, ФРП има предности мале тежине, високе чврстоће, отпорности на корозију, отпорности на замор и погодне конструкције1,2,3.Како се трошкови смањују, постаје све чешћи у инжењерским апликацијама као што су фиберглас (ГФРП), карбонска влакна (ЦФРП), базалтна влакна (БФРП) и арамидна влакна (АФРП), која су најчешће коришћени ФРП за структурално ојачање4, 5 Предложена метода задржавања ФРП-а може побољшати перформансе бетона и избећи прерано урушавање.Међутим, различита спољашња окружења у машинству често утичу на издржљивост бетона ограниченог ФРП-ом, што доводи до угрожавања његове чврстоће.
Неколико истраживача је проучавало промене напона и деформација у бетону различитих облика и величина попречног пресека.Ианг ет ал.6 је открио да крајњи стрес и напрезање позитивно корелирају са растом дебљине влакнастог ткива.Ву и сарадници 7 су добили криве напон-деформација за бетон који је ограничен ФРП користећи различите типове влакана за предвиђање крајњих деформација и оптерећења.Лин и сарадници 8 су открили да се ФРП модели напрезања и деформације за округле, квадратне, правоугаоне и елиптичне шипке такође значајно разликују и развили су нови модел напрезања и деформације оријентисан на дизајн користећи однос ширине и радијуса угла као параметара.Лам и сарадници 9 су приметили да неуједначено преклапање и закривљеност ФРП-а доводи до мањег напрезања и напрезања лома у ФРП-у него у тестовима затезања плоча.Поред тога, научници су проучавали делимична ограничења и нове методе ограничења у складу са различитим потребама дизајна у стварном свету.Ванг и др.[10] је извршио испитивања аксијалне компресије на потпуно, делимично и неограниченом бетону у три ограничена режима.Развијен је модел „напон-деформација“ и дати су коефицијенти граничног ефекта за делимично затворен бетон.Ву ет ал.11 је развио метод за предвиђање зависности од напрезања и деформације бетона који је ограничен на ФРП који узима у обзир ефекте величине.Моран и сарадници 12 процијенили су својства аксијалне монотоне компресије затегнутог бетона са спиралним тракама од ФРП-а и извели његове криве напон-деформација.Међутим, горња студија углавном испитује разлику између делимично затвореног бетона и потпуно затвореног бетона.Улога ФРП-а који делимично ограничавају бетонске пресеке није детаљно проучавана.
Поред тога, студија је процењивала перформансе бетона ограниченог на ФРП у смислу чврстоће на притисак, промене деформације, почетног модула еластичности и модула стврдњавања деформацијама у различитим условима.Тијани и др.13,14 открили су да се поправљивост бетона ограниченог на ФРП смањује са повећањем оштећења у експериментима поправке ФРП-а на првобитно оштећеном бетону.Ма ет ал.[15] проучавао је ефекат иницијалног оштећења на бетонским стубовима ограниченим ФРП-ом и сматрао да је утицај степена оштећења на затезну чврстоћу занемарљив, али има значајан утицај на бочне и уздужне деформације.Међутим, Цао ет ал.Уочено је 16 кривуља напон-деформација и кривуља омотача напон-деформација ФРП-ограниченог бетона захваћеног почетним оштећењем.Поред студија о почетном квару бетона, спроведене су и неке студије о издржљивости бетона ограниченог ФРП-ом у тешким условима животне средине.Ови научници су проучавали деградацију бетона ограниченог на ФРП у тешким условима и користили технике процене оштећења како би креирали моделе деградације за предвиђање радног века.Ксие ет ал.17 поставио бетон ограничен ФРП-ом у хидротермално окружење и открио да хидротермални услови значајно утичу на механичка својства ФРП-а, што је резултирало постепеним смањењем његове чврстоће на притисак.У кисело-базном окружењу, интерфејс између ЦФРП-а и бетона се погоршава.Како се време урањања повећава, брзина ослобађања енергије разарања ЦФРП слоја значајно опада, што на крају доводи до уништења међуфазних узорака18,19,20.Поред тога, неки научници су такође проучавали ефекте смрзавања и одмрзавања на бетон ограничен на ФРП.Лиу и сар.21 су приметили да ЦФРП арматура има добру издржљивост у циклусима замрзавања-одмрзавања на основу релативног динамичког модула, чврстоће на притисак и односа напон-деформација.Поред тога, предложен је модел који је повезан са погоршањем механичких својстава бетона.Међутим, Пенг ет ал.22 израчунали су животни век ЦФРП-а и бетонских лепкова користећи податке о температури и циклусу замрзавања-одмрзавања.Гуанг и др.23 спровела брза испитивања бетона смрзавањем-одмрзавање и предложила метод за процену отпорности на мраз на основу дебљине оштећеног слоја под дејством смрзавања-одмрзавања.Иаздани и др.24 проучавао је ефекат ФРП слојева на продирање хлоридних јона у бетон.Резултати показују да је ФРП слој хемијски отпоран и да изолује унутрашњи бетон од спољашњих хлоридних јона.Лиу ет ал.25 симулирали су услове испитивања љуштења за ФРП бетон који је кородирао сулфатом, креирали модел клизања и предвидели деградацију интерфејса ФРП-бетон.Ванг и др.26 је успоставио модел напрезања и деформације за бетон еродиран сулфатом који је ограничен ФРП-ом кроз једноосне тестове компресије.Зхоу ет ал.[27] проучавао је оштећење неограниченог бетона узроковано комбинованим циклусима замрзавања-одмрзавања соли и по први пут користио логистичку функцију да опише механизам квара.Ове студије су направиле значајан напредак у процени издржљивости бетона ограниченог на ФРП.Међутим, већина истраживача се фокусирала на моделирање ерозивних медија под једним неповољним условом.Бетон је често оштећен услед пратеће ерозије изазване различитим условима околине.Ови комбиновани услови околине озбиљно нарушавају перформансе бетона ограниченог на ФРП.
Циклуси сулфације и смрзавања-одмрзавања су два типична важна параметра која утичу на трајност бетона.ФРП технологија локализације може побољшати својства бетона.Широко се користи у инжењерству и истраживању, али тренутно има своја ограничења.Неколико студија се фокусирало на отпорност бетона ограниченог ФРП-ом на сулфатну корозију у хладним регионима.Процес ерозије потпуно затвореног, полузатвореног и отвореног бетона натријум сулфатом и смрзавањем-одмрзавање заслужује детаљније проучавање, посебно нова полузатворена метода описана у овом чланку.Ефекат арматуре на бетонске стубове је такође проучаван разменом редоследа задржавања ФРП-а и ерозије.Микроскопске и макроскопске промене у узорку изазване ерозијом везе окарактерисане су електронским микроскопом, пХ тестом, СЕМ електронским микроскопом, анализом енергетског спектра ЕМФ и једноосним механичким тестом.Поред тога, ова студија говори о законима који регулишу однос напон-деформација који се јавља у једноосним механичким испитивањима.Експериментално верификоване вредности граничног напрезања и деформације су валидиране анализом грешке коришћењем четири постојећа модела граничног напрезања-деформације.Предложени модел може у потпуности предвидети крајње напрезање и чврстоћу материјала, што је корисно за будућу праксу ФРП ојачања.Коначно, служи као концептуална основа за концепт отпорности на мраз од соли од ФРП бетона.
Ова студија процењује пропадање бетона ограниченог на ФРП коришћењем корозије сулфатног раствора у комбинацији са циклусима замрзавања-одмрзавања.Микроскопске и макроскопске промене изазване ерозијом бетона су демонстриране коришћењем скенирајуће електронске микроскопије, пХ испитивања, ЕДС енергетске спектроскопије и једноосног механичког испитивања.Поред тога, механичке особине и промене напрезања и деформације бетона са ФРП-ом који је подвргнут везаној ерозији испитани су експериментима аксијалне компресије.
ФРП Цонфинед Цонцрете се састоји од сировог бетона, ФРП материјала за спољашњи омотач и епоксидног лепка.Изабрана су два спољна изолациона материјала: ЦФРП и ГРП, својства материјала су приказана у табели 1. Као лепкови су коришћене епоксидне смоле А и Б (однос мешања 2:1 по запремини).Пиринач.1 илуструје детаље конструкције материјала од бетонске мешавине.На слици 1а коришћен је Сван ПО 42.5 портланд цемент.Груби агрегати су ломљени базалтни камен пречника 5-10 и 10-19 мм, респективно, као што је приказано на сл.1б и ц.Као фино пунило на слици 1г коришћен је природни речни песак са модулом финоће 2,3.Припремите раствор натријум сулфата из гранула анхидрованог натријум сулфата и одређене количине воде.
Састав бетонске мешавине: а – цемент, б – агрегат 5–10 мм, ц – агрегат 10–19 мм, д – речни песак.
Пројектна чврстоћа бетона је 30 МПа, што резултира слијегањем свежег цементног бетона од 40 до 100 мм.Однос бетонске мешавине је приказан у табели 2, а однос крупног агрегата 5-10 мм и 10-20 мм је 3:7.Ефекат интеракције са околином је моделован тако што се прво припрема 10% раствор НаСО4, а затим се раствор сипа у комору циклуса смрзавања-одмрзавања.
Бетонске мешавине су припремане у принудној мешалици од 0,5 м3 и цела серија бетона је употребљена за полагање потребних узорака.Пре свега, састојци за бетон се припремају према табели 2, а цемент, песак и крупни агрегат се претходно мешају три минута.Затим равномерно распоредите воду и мешајте 5 минута.Затим су узорци бетона изливени у цилиндричне калупе и сабијени на вибрационом столу (пречник калупа 10 цм, висина 20 цм).
Након очвршћавања током 28 дана, узорци су умотани у ФРП материјал.Ова студија разматра три методе за армирано-бетонске стубове, укључујући потпуно затворене, полу-ограничене и неограничене.Два типа, ЦФРП и ГФРП, користе се за ограничене материјале.ФРП Потпуно затворена ФРП бетонска шкољка, висине 20 цм и дужине 39 цм.Горњи и доњи део бетона везаног за ФРП нису запечаћени епоксидом.Процес полу-херметичког тестирања као недавно предложена херметичка технологија је описан на следећи начин.
(2) Користећи лењир, нацртајте линију на бетонској цилиндричној површини да бисте одредили положај ФРП трака, растојање између трака је 2,5 цм.Затим омотајте траку око бетонских површина где ФРП није потребан.
(3) Бетонска површина је глатка полирана брусним папиром, обрисана алкохолном вуном и премазана епоксидом.Затим ручно залепите траке од фибергласа на бетонску површину и притисните празнине тако да стаклопластике у потпуности приањају на бетонску површину и избегавају мехуриће ваздуха.На крају, залепите ФРП траке на бетонску површину од врха до дна, према ознакама направљеним лењиром.
(4) После пола сата проверите да ли се бетон одвојио од ФРП-а.Ако ФРП клизи или вири, треба га одмах поправити.Обликовани узорци морају бити очвршћени 7 дана да би се обезбедила чврстоћа очвршћавања.
(5) Након очвршћавања, користите нож за уклањање траке са површине бетона и на крају добијете полу-херметичну ФРП бетонску стубу.
Резултати под различитим ограничењима приказани су на сл.2. Слика 2а приказује потпуно затворен ЦФРП бетон, Слика 2б приказује полугенерализовани ЦФРП бетон, Слика 2ц приказује потпуно затворени ГФРП бетон, а Слика 2д приказује полу-ограничени ЦФРП бетон.
Затворени стилови: (а) потпуно затворени ЦФРП;(б) полузатворена карбонска влакна;(ц) потпуно затворен у стаклопластике;(д) полузатворена стаклопластика.
Постоје четири главна параметра који су дизајнирани да истраже ефекат ФРП ограничења и секвенци ерозије на перформансе контроле ерозије цилиндара.У табели 3 приказан је број узорака бетонских стубова.Узорци за сваку категорију састојали су се од три идентична узорка статуса да би подаци били доследни.У овом чланку анализирана је средња вредност три узорка за све експерименталне резултате.
(1) Непропусни материјал је класификован као карбонска влакна или фиберглас.Направљено је поређење утицаја две врсте влакана на арматуру бетона.
(2) Методе задржавања бетонских стубова су подељене у три типа: потпуно ограничене, полуограничене и неограничене.Отпорност на ерозију полузатворених бетонских стубова упоређена је са две друге варијанте.
(3) Услови ерозије су циклуси замрзавања-одмрзавања плус раствор сулфата, а број циклуса замрзавања-одмрзавања је 0, 50 и 100 пута, респективно.Проучаван је ефекат спрегнуте ерозије на бетонске стубове ограничене ФРП-ом.
(4) Испитни комади су подељени у три групе.Прва група је ФРП омотање, а затим корозија, друга група је прво корозија, а затим омотавање, а трећа група је прво корозија, а затим омотавање, а затим корозија.
Експериментални поступак користи универзалну машину за испитивање, машину за испитивање затезања, јединицу циклуса замрзавања-одмрзавања (тип ЦДР-З), електронски микроскоп, пХ метар, мерач напона, уређај за померање, СЕМ електронски микроскоп и ЕДС анализатор енергетског спектра у овој студији.Узорак је бетонски стуб висине 10 цм и пречника 20 цм.Бетон је очврснуо у року од 28 дана након изливања и збијања, као што је приказано на слици 3а.Сви узорци су након ливења извађени из калупа и држани 28 дана на 18-22°Ц и 95% релативне влажности, а затим су неки узорци умотани фибергласом.
Методе испитивања: (а) опрема за одржавање константне температуре и влажности;(б) машина за циклус замрзавања-одмрзавања;(ц) универзална машина за тестирање;(д) пХ тестер;(е) микроскопско посматрање.
Експеримент замрзавања-одмрзавања користи методу брзог замрзавања као што је приказано на слици 3б.Према ГБ/Т 50082-2009 “Стандарди трајности за конвенционални бетон”, узорци бетона су потпуно уроњени у 10% раствор натријум сулфата на 15-20°Ц током 4 дана пре замрзавања и одмрзавања.Након тога, напад сулфата почиње и завршава се истовремено са циклусом замрзавања-одмрзавања.Време циклуса замрзавања-одмрзавања је 2 до 4 сата, а време одмрзавања не би требало да буде мање од 1/4 времена циклуса.Температуру језгра узорка треба одржавати у опсегу од (-18±2) до (5±2) °С.Прелазак са замрзнутог на одмрзавање не би требало да траје више од десет минута.Три цилиндрична идентична узорка сваке категорије су коришћена за проучавање губитка тежине и пХ промене раствора током 25 циклуса замрзавања-одмрзавања, као што је приказано на слици 3д.Након сваких 25 циклуса замрзавања-одмрзавања, узорци су уклоњени, а површине очишћене пре одређивања њихове свеже тежине (Вд).Сви експерименти су изведени у три примерка узорака, а просечне вредности су коришћене за дискусију о резултатима теста.Формуле за губитак масе и чврстоће узорка одређују се на следећи начин:
У формули, ΔВд је губитак тежине (%) узорка након сваких 25 циклуса замрзавања-одмрзавања, В0 је просечна тежина узорка бетона пре циклуса замрзавања-одмрзавања (кг), Вд је просечна тежина бетона.тежина узорка након 25 циклуса замрзавања-одмрзавања (кг).
Коефицијент деградације чврстоће узорка карактерише Кд, а формула за прорачун је следећа:
У формули, ΔКд је стопа губитка чврстоће (%) узорка након сваких 50 циклуса замрзавања-одмрзавања, ф0 је просечна чврстоћа узорка бетона пре циклуса замрзавања-одмрзавања (МПа), фд је просечна чврстоћа узорак бетона за 50 циклуса смрзавања-одмрзавања (МПа).
На сл.3ц приказује машину за испитивање на притисак за бетонске узорке.У складу са „Стандардом за методе испитивања физичких и механичких својстава бетона” (ГБТ50081-2019), дефинисана је метода испитивања бетонских стубова на чврстоћу на притисак.Стопа оптерећења у тесту компресије је 0,5 МПа/с, а током теста се користи континуирано и секвенцијално оптерећење.Однос оптерећења и померања за сваки узорак је забележен током механичког испитивања.Мерници напрезања су причвршћени на спољне површине бетонских и ФРП слојева узорака за мерење аксијалних и хоризонталних деформација.Ћелија за деформацију се користи у механичком испитивању за бележење промене деформације узорка током теста компресије.
Сваких 25 циклуса замрзавања-одмрзавања, узорак раствора замрзавања-одмрзавања је уклоњен и стављен у контејнер.На сл.3д приказује пХ тест раствора узорка у посуди.Микроскопско испитивање површине и попречног пресека узорка у условима замрзавања-одмрзавања приказано је на Сл. 3д.Под микроскопом је посматрано стање површине различитих узорака након 50 и 100 циклуса замрзавања-одмрзавања у раствору сулфата.Микроскоп користи увећање од 400к.При посматрању површине узорка углавном се уочава ерозија ФРП слоја и спољашњег слоја бетона.Посматрањем попречног пресека узорка у основи се бирају услови ерозије на удаљености од 5, 10 и 15 мм од спољашњег слоја.Формирање сулфатних производа и циклуси замрзавања-одмрзавања захтевају даља испитивања.Због тога је модификована површина одабраних узорака испитивана помоћу скенирајућег електронског микроскопа (СЕМ) опремљеног спектрометром за дисперзију енергије (ЕДС).
Визуелно прегледајте површину узорка помоћу електронског микроскопа и изаберите увећање од 400Кс.Степен површинског оштећења полузатвореног и ГРП бетона без спојева у циклусима смрзавања-одмрзавања и изложености сулфатима је прилично висок, док је код потпуно затвореног бетона занемарљив.Прва категорија се односи на појаву ерозије слободно течег бетона натријум сулфатом и од 0 до 100 циклуса смрзавања-одмрзавања, као што је приказано на слици 4а.Узорци бетона без излагања мразу имају глатку површину без видљивих карактеристика.Након 50 ерозија, блок пулпе на површини се делимично ољуштио, откривајући белу љуску пулпе.Након 100 ерозија, љуске раствора су потпуно отпале током визуелног прегледа бетонске површине.Микроскопско посматрање је показало да је површина 0 смрзавања-одмрзавања еродираног бетона била глатка, а површински агрегат и малтер су у истој равни.Уочена је неравна, храпава површина на бетонској површини која је еродирана у 50 циклуса замрзавања-одмрзавања.Ово се може објаснити чињеницом да је део малтера уништен и мала количина белих зрнастих кристала пријања на површину, која је углавном састављена од агрегата, малтера и белих кристала.Након 100 циклуса замрзавања-одмрзавања, на површини бетона се појавила велика површина белих кристала, док је тамни крупни агрегат био изложен спољашњем окружењу.Тренутно је површина бетона углавном изложена агрегату и белим кристалима.
Морфологија ерозивног стуба од смрзавања и одмрзавања бетона: (а) неограничени бетонски стуб;(б) полузатворени бетон ојачан карбонским влакнима;(ц) ГРП полузатворени бетон;(д) потпуно затворен ЦФРП бетон;(е) ГРП бетон полузатворени бетон.
Друга категорија је корозија полухерметичких ЦФРП и ГРП бетонских стубова у циклусима замрзавања-одмрзавања и изложености сулфатима, као што је приказано на слици 4б, ц.Визуелна инспекција (увећање 1к) показала је да се на површини влакнастог слоја постепено формирао бели прах, који је брзо опадао са повећањем броја циклуса замрзавања-одмрзавања.Неограничена површинска ерозија полухерметичног ФРП бетона постала је израженија како се повећавао број циклуса замрзавања-одмрзавања.Видљива појава „надувавања“ (отворена површина раствора бетонског стуба је на ивици колапса).Међутим, феномен љуштења је делимично ометан суседним премазом од угљеничних влакана).Под микроскопом, синтетичка угљенична влакна се појављују као беле нити на црној позадини при увећању од 400к.Због округлог облика влакана и изложености неуједначеној светлости, изгледају беле, али сами снопови карбонских влакана су црни.Фиберглас је у почетку беле нити, али након контакта са лепком постаје провидан и стање бетона унутар фибергласа је јасно видљиво.Стаклопластика је светло бела, а везиво жућкасто.Оба су веома светле боје, тако да ће боја лепка сакрити нити од фибергласа, дајући укупном изгледу жућкасту нијансу.Угљенична и стаклена влакна су заштићена од оштећења спољном епоксидном смолом.Како се број напада замрзавања-одмрзавања повећавао, на површини је постало видљиво више празнина и неколико белих кристала.Како се циклус замрзавања сулфата повећава, везиво постепено постаје тање, жућкаста боја нестаје и влакна постају видљива.
Трећа категорија је корозија потпуно затвореног ЦФРП и ГРП бетона у циклусима замрзавања-одмрзавања и изложености сулфатима, као што је приказано на слици 4д, е.Опет, уочени резултати су слични онима за другу врсту ограниченог пресека бетонског стуба.
Упоредите уочене појаве након примене три горе описане методе задржавања.Влакнаста ткива у потпуно изолованом ФРП бетону остају стабилна како се број циклуса замрзавања-одмрзавања повећава.Са друге стране, слој лепљивог прстена је тањи на површини.Епоксидне смоле углавном реагују са активним јонима водоника у сумпорној киселини отвореног прстена и једва реагују са сулфатима28.Дакле, може се сматрати да ерозија углавном мења својства адхезивног слоја као резултат циклуса замрзавања-одмрзавања, чиме се мења ефекат ојачања ФРП-а.Бетонска површина ФРП полухерметичког бетона има исти феномен ерозије као и неограничена бетонска површина.Његов ФРП слој одговара ФРП слоју потпуно затвореног бетона, а оштећења нису очигледна.Међутим, у полузаптивеном ГРП бетону долази до великих ерозионих пукотина на местима где се траке влакана укрштају са изложеним бетоном.Ерозија изложених бетонских површина постаје тежа како се број циклуса смрзавања-одмрзавања повећава.
Унутрашњост потпуно затвореног, полу-затвореног и неограниченог ФРП бетона показала је значајне разлике када је била подвргнута циклусима замрзавања-одмрзавања и излагању сулфатним растворима.Узорак је пресечен попречно и попречни пресек је посматран помоћу електронског микроскопа при увећању од 400к.На сл.5 приказује микроскопске слике на удаљености од 5 мм, 10 мм и 15 мм од границе између бетона и малтера, респективно.Примећено је да када се раствор натријум сулфата комбинује са смрзавањем-одмрзавањем, оштећење бетона се прогресивно разлаже од површине ка унутрашњости.Пошто су услови унутрашње ерозије ЦФРП-а и ГФРП-ограниченог бетона исти, овај одељак не упоређује два материјала за заштиту.
Микроскопско посматрање унутрашњости бетонског дела стуба: (а) потпуно ограничено фибергласом;(б) полузатворени од стаклопластике;(ц) неограничено.
Унутрашња ерозија ФРП-а потпуно затвореног бетона је приказана на сл.5а.Пукотине су видљиве на 5 мм, површина је релативно глатка, нема кристализације.Површина је глатка, без кристала, дебљине 10 до 15 мм.Унутрашња ерозија ФРП полухерметичког бетона приказана је на сл.5 Б. Пукотине и бели кристали су видљиви на 5 мм и 10 мм, а површина је глатка на 15 мм.Слика 5ц приказује пресеке бетонских ФРП стубова на којима су пронађене пукотине на 5, 10 и 15 мм.Неколико белих кристала у пукотинама постајало је све ређе како су се пукотине померале са спољашње стране бетона на унутрашњу страну.Бескрајни бетонски стубови су показали највећу ерозију, а затим полуограничени ФРП бетонски стубови.Натријум сулфат је имао мали утицај на унутрашњост потпуно затворених ФРП бетонских узорака током 100 циклуса замрзавања-одмрзавања.Ово указује да је главни узрок ерозије потпуно ограниченог ФРП бетона повезана ерозија смрзавања-одмрзавања током одређеног временског периода.Посматрање попречног пресека показало је да је пресек непосредно пре замрзавања и одмрзавања био гладак и без агрегата.Како се бетон смрзава и одмрзава, видљиве су пукотине, исто важи и за агрегат, а бели зрнасти кристали су густо прекривени пукотинама.Студије27 су показале да када се бетон стави у раствор натријум сулфата, натријум сулфат ће продрети у бетон, од којих ће се неки таложити као кристали натријум сулфата, а неки ће реаговати са цементом.Кристали натријум сулфата и производи реакције изгледају као беле грануле.
ФРП потпуно ограничава бетонске пукотине у коњугованој ерозији, али је пресек глатка без кристализације.С друге стране, ФРП полузатворени и неограничени бетонски профили су развили унутрашње пукотине и кристализацију под коњугованом ерозијом.Према опису слике и претходним студијама29, процес ерозије зглобова неограниченог и полуограниченог ФРП бетона подељен је у две фазе.Прва фаза пуцања бетона је повезана са ширењем и контракцијом током замрзавања-одмрзавања.Када сулфат продре у бетон и постане видљив, одговарајући сулфат испуњава пукотине настале скупљањем услед реакција смрзавања-одмрзавања и хидратације.Због тога сулфат има посебан заштитни ефекат на бетон у раној фази и може у одређеној мери побољшати механичка својства бетона.Друга фаза напада сулфата се наставља, продире у пукотине или шупљине и реагује са цементом да би се формирала стипса.Као резултат тога, пукотина расте у величини и узрокује штету.Током овог времена, реакције ширења и контракције повезане са смрзавањем и одмрзавање ће погоршати унутрашње оштећење бетона, што ће резултирати смањењем носивости.
На сл.Слика 6 приказује пХ промене раствора за импрегнацију бетона за три ограничене методе праћене након 0, 25, 50, 75 и 100 циклуса замрзавања-одмрзавања.Неограничени и полузатворени ФРП бетонски малтери су показали најбржи пораст пХ од 0 до 25 циклуса замрзавања-одмрзавања.Њихове пХ вредности су порасле са 7,5 на 11,5 и 11,4, респективно.Како се број циклуса замрзавања-одмрзавања повећавао, пораст пХ се постепено успоравао након 25-100 циклуса замрзавања-одмрзавања.Њихове пХ вредности су порасле са 11,5 и 11,4 на 12,4 и 11,84, респективно.Пошто потпуно везани ФРП бетон покрива ФРП слој, тешко је да продре раствор натријум сулфата.Истовремено, цементни састав је тешко продрети у спољна решења.Дакле, пХ се постепено повећавао са 7,5 на 8,0 између 0 и 100 циклуса замрзавања-одмрзавања.Разлог за промену пХ анализира се на следећи начин.Силикат у бетону се комбинује са јонима водоника у води и формира силицијумску киселину, а преостали ОХ- подиже пХ засићеног раствора.Промена пХ је била израженија између 0-25 циклуса замрзавања-одмрзавања и мање изражена између 25-100 циклуса замрзавања-одмрзавања30.Међутим, овде је откривено да је пХ наставио да расте након 25-100 циклуса замрзавања-одмрзавања.Ово се може објаснити чињеницом да натријум сулфат хемијски реагује са унутрашњости бетона, мењајући пХ раствора.Анализа хемијског састава показује да бетон реагује са натријум сулфатом на следећи начин.
Формуле (3) и (4) показују да натријум сулфат и калцијум хидроксид у цементу формирају гипс (калцијум сулфат), а калцијум сулфат даље реагује са калцијум метаалуминатом у цементу и формира кристале стипсе.Реакција (4) је праћена стварањем базног ОХ-, што доводи до повећања пХ.Такође, пошто је ова реакција реверзибилна, пХ расте у одређено време и полако се мења.
На сл.Слика 7а приказује губитак тежине потпуно затвореног, полузатвореног и повезаног ГРП бетона током циклуса замрзавања-одмрзавања у раствору сулфата.Најочигледнија промена у губитку масе је неограничени бетон.Неограничени бетон је изгубио око 3,2% своје масе након 50 напада смрзавањем-одмрзавањем и око 3,85% након 100 напада смрзавањем-одмрзавањем.Резултати показују да се ефекат коњуговане ерозије на квалитет слободнотеченог бетона смањује како се број циклуса смрзавања-одмрзавања повећава.Међутим, посматрањем површине узорка, установљено је да је губитак малтера након 100 циклуса замрзавање-одмрзавање већи него након 50 циклуса замрзавање-одмрзавање.У комбинацији са студијама из претходног одељка, може се претпоставити да продирање сулфата у бетон доводи до успоравања губитка масе.У међувремену, интерно генерисани алум и гипс такође резултирају споријим губитком тежине, као што је предвиђено хемијским једначинама (3) и (4).
Промена тежине: (а) однос између промене тежине и броја циклуса замрзавања-одмрзавања;(б) однос између промене масе и пХ вредности.
Промена у губитку тежине ФРП полухерметичног бетона прво се смањује, а затим повећава.Након 50 циклуса замрзавања-одмрзавања, губитак масе полухерметичног бетона од фибергласа је око 1,3%.Губитак тежине након 100 циклуса био је 0,8%.Дакле, може се закључити да натријум сулфат продире у слободно тече бетон.Поред тога, посматрање површине тестног комада такође је показало да траке влакана могу да издрже љуштење малтера на отвореном простору, чиме се смањује губитак тежине.
Промена у губитку масе потпуно затвореног ФРП бетона се разликује од прве две.Маса не губи, већ додаје.Након 50 ерозија од мраза и одмрзавања, маса је порасла за око 0,08%.После 100 пута, његова маса је порасла за око 0,428%.Пошто је бетон потпуно изливен, малтер са површине бетона се неће одлепити и мало је вероватно да ће довести до губитка квалитета.С друге стране, продирање воде и сулфата са површине високог садржаја у унутрашњост бетона са ниским садржајем такође побољшава квалитет бетона.
Раније је спроведено неколико студија о односу између пХ вредности и губитка масе у бетону ограниченом на ФРП у условима ерозије.Већина истраживања углавном говори о односу између губитка масе, модула еластичности и губитка чврстоће.На сл.7б приказује однос између пХ бетона и губитка масе под три ограничења.Предложен је предиктивни модел за предвиђање губитка масе бетона коришћењем три методе задржавања при различитим пХ вредностима.Као што се може видети на слици 7б, Пирсонов коефицијент је висок, што указује да заиста постоји корелација између пХ и губитка масе.Вредности р-квадрата за неограничени, полу-ограничени и потпуно ограничени бетон су 0,86, 0,75 и 0,96, респективно.Ово указује да је промена пХ и губитак тежине потпуно изолованог бетона релативно линеарни иу условима сулфата и смрзавања-одмрзавања.У неограниченом бетону и полу-херметичком ФРП бетону, пХ се постепено повећава како цемент реагује са воденим раствором.Као резултат, бетонска површина се постепено уништава, што доводи до бестежинског стања.С друге стране, пХ потпуно затвореног бетона се мало мења јер ФРП слој успорава хемијску реакцију цемента са воденим раствором.Дакле, за потпуно затворен бетон нема видљиве површинске ерозије, али ће добити на тежини услед засићења услед апсорпције сулфатних раствора.
На сл.Слика 8 приказује резултате СЕМ скенирања узорака угравираних замрзавањем-одмрзавањем натријум сулфата.Електронском микроскопом су испитивани узорци сакупљени из блокова узетих са спољашњег слоја бетонских стубова.Слика 8а је слика незатвореног бетона пре ерозије помоћу скенирајућег електронског микроскопа.Напомиње се да на површини узорка има много рупа, које утичу на чврстоћу самог бетонског стуба пре одмрзавања.На сл.8б приказује слику са електронским микроскопом потпуно изолованог узорка ФРП бетона након 100 циклуса замрзавања-одмрзавања.Могу се открити пукотине у узорку услед смрзавања и одмрзавања.Међутим, површина је релативно глатка и на њој нема кристала.Због тога су непопуњене пукотине видљивије.На сл.8ц приказује узорак полухерметичног ГРП бетона након 100 циклуса ерозије од мраза.Јасно је да су се пукотине прошириле и да су између пукотина настала зрна.Неке од ових честица се везују за пукотине.СЕМ скенирање узорка неограниченог бетонског стуба приказано је на слици 8д, што је феномен који је у складу са полу-ограничењем.Да би се даље разјаснио састав честица, честице у пукотинама су додатно увећане и анализиране коришћењем ЕДС спектроскопије.Честице у основи долазе у три различита облика.Према анализи енергетског спектра, први тип, као што је приказано на слици 9а, је регуларни блок кристал, углавном састављен од О, С, Ца и других елемената.Комбиновањем претходних формула (3) и (4) може се утврдити да је главна компонента материјала гипс (калцијум сулфат).Други је приказан на слици 9б;према анализи енергетског спектра, то је игличасти неусмерени објекат, а његове главне компоненте су О, Ал, С и Ца.Комбиновани рецепти показују да се материјал састоји углавном од стипсе.Трећи блок приказан на слици 9ц је неправилан блок, одређен анализом енергетског спектра, који се углавном састоји од компоненти О, На и С. Показало се да су то углавном кристали натријум сулфата.Скенирајућа електронска микроскопија је показала да је већина празнина испуњена кристалима натријум сулфата, као што је приказано на слици 9ц, заједно са малим количинама гипса и стипсе.
Електронски микроскопски снимци узорака пре и после корозије: (а) отворени бетон пре корозије;(б) након корозије, фиберглас је потпуно запечаћен;(ц) након корозије полузатвореног бетона ГРП;(д) након корозије отвореног бетона.
Анализа нам омогућава да извучемо следеће закључке.Слике електронског микроскопа три узорка биле су 1к×, а пукотине и производи ерозије су пронађени и уочени на сликама.Неограничени бетон има најшире пукотине и садржи много зрна.ФРП бетон под притиском је инфериорнији од бетона без притиска у погледу ширине пукотина и броја честица.Потпуно затворени ФРП бетон има најмању ширину пукотина и нема честица након ерозије смрзавањем-одмрзавање.Све ово указује да је потпуно затворен ФРП бетон најмање подложан ерозији услед смрзавања и одмрзавања.Хемијски процеси унутар полузатворених и отворених ФРП бетонских стубова доводе до стварања стипсе и гипса, а продирање сулфата утиче на порозност.Док су циклуси замрзавања-одмрзавања главни узрок пуцања бетона, сулфати и њихови производи пре свега попуњавају неке пукотине и поре.Међутим, како се количина и време ерозије повећавају, пукотине настављају да се шире и запремина формиране стипсе се повећава, што доводи до екструзионих пукотина.На крају, замрзавање-одмрзавање и излагање сулфату ће смањити снагу колоне.