Hvordan kan man forbedre bindingsstyrken mellem glasfiberarmering og beton? Hvad er virkningerne af overfladebehandlingsprocesser såsom sandblæsning og indpakning?

Analyse af metoder til at forbedre bindingsstyrken mellem glasfiberarmering og beton og virkningerne af overfladebehandlingsprocesser

1、 Kernemetoden til at forbedre bindingsstyrken

Optimering af overfladebehandlingsprocessen

Sandblæsningsbehandling:

Mekanisme: Ved højtrykssandblæsning dannes konkave og konvekse teksturer på overfladen af ​​glasfiberarmering, hvilket øger kontaktarealet med beton og øger den mekaniske bidekraft.

Effekt: Forsøg har vist, at sandblæsningsbehandling kan øge bindingsstyrken med 20% -30%, især i UHPC (ultra-high performance beton), hvor effekten er mere signifikant.

Indpakningsbehandling (spiral rib):

Mekanisme: Brug af fiberbundter til at spiralvikle armeringsmaterialet og danne en tværgående ribbestruktur, der mekanisk går i indgreb med betonen.

Effekt: Klæbestyrken af ​​GFRP-indpakket armering er 40% -60% højere end for gevindforstærkning, og dens stabilitet under dynamiske belastninger er bedre.

Behandling af klæbrigt sand:

Mekanisme: Fint sand klæber til overfladen af ​​armeringsmaterialet, danner en ru overflade og øger friktionen.

Effekt: Sandbindingsbehandlingen kan forbedre bindingsstyrken med 15% -25%, men ensartetheden af ​​sandpartikeladhæsion skal kontrolleres nøje.

Optimering af materialer og blandingsforhold

Højtydende klæbemiddel: Ved at bruge modificeret epoxyharpiks og andre klæbemidler med høj viskositet og høj elasticitet kan bindingsstyrken øges med mere end 30 %.

Forbedring af betonstyrke: For hver stigning på 10 MPa i trykstyrken af ​​UHPC, kan bindingsstyrken stige med 5% -8%.

Forøgelse af beskyttelseslagstykkelse: For hver 0,1 stigning i den relative beskyttelseslagstykkelse (c/db) øges bindingsstyrken med 10 % -15 %.

Byggeprocessforbedring

Ankerlængdekontrol: Det anbefales, at den mindste ankerlængde er 20 gange diameteren af ​​forstærkningsmaterialet for at sikre brudsvigt frem for udtrækningsfejl.

Kvalitetssikring af kontakt: For at undgå ujævn påføring af klæbemiddel eller resterende bobler kan kontakttætheden forbedres gennem vakuumassisteret infusionsteknologi.

Miljøfaktorkontrol

Temperatur- og fugtighedsstyring: Under konstruktionen skal den omgivende temperatur kontrolleres til 15-30 ℃, og luftfugtigheden skal være under 80% for at reducere hærdningsfejl i klæbemidlet.

2、 Påvirkningsmekanismen for overfladebehandlingsprocessen på bindingsstyrken

Procestype, overflademorfologikarakteristika, bindingsforbedringsmekanisme, typiske effektdata, anvendelige scenarier

Sandblæsning med konkav konveks tekstur, ruhed Ra=50-100 μm øger den mekaniske bidekraft, forbedrer grænsefladefriktionskoefficienten og øger bindingsstyrken med 20% -30% i marineteknik og miljøer med høj korrosion

Spiralviklede tværribber, med en højde på 1-2 mm og en afstand på 5-10 mm, danner et kileformet bid med betonen. De tværgående ribber modstår langsgående glid og har en bindingsstyrke 40% -60% højere end gevindstænger. De bruges til dynamiske belastningsstrukturer i broer og jordskælvsudsatte områder

Fastgøring af fint sand (partikelstørrelse 0,1-0,5 mm) til overfladen af ​​klæbrigt sand øger friktionskoefficienten og giver en 15 % -25 % stigning i mikromekanisk sammenlåsende bindingsstyrke. Dette er et omkostningsfølsomt projekt for almindelige betonkonstruktioner

3、 Forslag til tekniske applikationer

Scenarier med høje krav til holdbarhed (såsom offshore-platforme):

Prioriter kombinationen af ​​sandblæsningsbehandling og UHPC ved at bruge den ru grænseflade af sandblæsning og den høje styrke af UHPC for at opnå synergistisk forbedring.

Dynamiske belastningsscenarier (såsom broer, seismiske strukturer):

GFRP-armeringen er behandlet med vikling, og dens tværgående ribbestruktur kan effektivt modstå bindingsforringelse under cyklisk belastning.

Omkostningskontrolscenarie:

Kombinationen af ​​sandlimningsbehandling og almindelig beton opfylder de grundlæggende limkrav gennem økonomisk overfladebehandling.

4、 Forskningsgrænser og udfordringer

Variationskontrol: De aktuelle testdata for bindingsstyrke har en variabilitet på 15 % -25 %, og designet skal optimeres gennem statistiske intervalforudsigelsesmetoder.

Forbedring af konstitutiv model: Eksisterende modeller (såsom CMR-modellen) mangler tilstrækkelig beskrivelse af bindingsslip-nedstigningssegmentet og skal forfines yderligere ved hjælp af digital billedkorrelation (DIC) teknologi.

Langsigtet præstationsevaluering: Accelererede ældningstests (såsom saltspraycyklusser og fryse-tø-cyklusser) skal udføres for at verificere holdbarheden af ​​overfladebehandlingsprocesser.

Gennem ovennævnte metoder og procesoptimering kan bindingsstyrken mellem glasfiberarmering og beton øges til 80% -90% af stålarmeringsstyrken, hvilket giver nøgle teknisk støtte til fremme af FRP betonkompositstrukturer i ekstreme miljøer.