¿Cómo mejorar la fuerza de unión entre el refuerzo de fibra de vidrio y el concreto? ¿Cuáles son los efectos de los procesos de tratamiento de la superficie, como la arena y el envoltorio?

Análisis de métodos para mejorar la resistencia de la unión entre el refuerzo de fibra de vidrio y el concreto y los efectos de los procesos de tratamiento de la superficie

1 、 El método central para mejorar la fuerza de unión

Optimización del proceso de tratamiento de superficie

Tratamiento de arena:

Mecanismo: mediante texturas de arena de alta presión, texturas cóncavas y convexas se forman en la superficie del refuerzo de fibra de vidrio, aumentando el área de contacto con concreto y mejorando la fuerza de mordedura mecánica.

Efecto: los experimentos han demostrado que el tratamiento con planchas de arena puede aumentar la resistencia del enlace en un 20% -30%, especialmente en UHPC (concreto de rendimiento ultra alto) donde el efecto es más significativo.

Tratamiento de envoltura (costilla espiral):

Mecanismo: Uso de paquetes de fibra para envolver en espiral el material de refuerzo, formando una estructura de costillas transversales que se involucra mecánicamente con el concreto.

Efecto: La resistencia de unión del refuerzo envuelto en GFRP es 40% -60% mayor que la del refuerzo roscado, y su estabilidad bajo cargas dinámicas es mejor.

Tratamiento de arena pegajosa:

Mecanismo: la arena fina se adhiere a la superficie del material de refuerzo, formando una superficie rugosa y mejorando la fricción.

Efecto: El tratamiento de unión de arena puede mejorar la resistencia a la unión en un 15% -25%, pero la uniformidad de la adhesión de partículas de arena debe controlarse estrictamente.

Optimización de materiales y proporciones de mezcla

Adhesivo de alto rendimiento: mediante el uso de la resina epoxi modificada y otros adhesivos de alta viscosidad y alta elasticidad, la resistencia a la unión puede aumentar en más del 30%.

Mejora de la resistencia al concreto: por cada aumento de 10 MPa en la resistencia a la compresión de UHPC, la resistencia al enlace puede aumentar en un 5% -8%.

Aumento del espesor de la capa protectora: por cada 0.1 aumento en el espesor de la capa protectora relativa (C/dB), la resistencia a la unión aumenta en un 10% -15%.

Mejora del proceso de construcción

Control de longitud de anclaje: se recomienda que la longitud mínima de anclaje sea 20 veces el diámetro del material de refuerzo para garantizar la falla de la fractura en lugar de la falla de extracción.

Garantía de calidad de contacto: para evitar la aplicación desigual de burbujas adhesivas o residuales, la densidad de contacto se puede mejorar a través de la tecnología de infusión asistida al vacío.

Control de factores ambientales

Manejo de temperatura y humedad: durante la construcción, la temperatura ambiente debe controlarse a 15-30 ℃ y la humedad debe estar por debajo del 80% para reducir los defectos de curado del adhesivo.

2 、 El mecanismo de influencia del proceso de tratamiento de superficie en la resistencia a la unión

Tipo de proceso, características de morfología de la superficie, mecanismo de mejora de la unión, datos de efectos típicos, escenarios aplicables

La arena con textura convexa cóncava, la rugosidad RA = 50-100 μ m aumenta la fuerza de mordedura mecánica, mejora el coeficiente de fricción de la interfaz y aumenta la resistencia de unión en un 20% -30% en entornos de ingeniería marina y alta corrosión

Las costillas transversales envueltas en espiral, con una altura de 1-2 mm y un espacio de 5-10 mm, forman una mordida en forma de cuña con el concreto. Las costillas transversales resisten el deslizamiento longitudinal y tienen una resistencia de enlace 40% -60% más alta que la de las barras roscadas. Se utilizan para estructuras de carga dinámica en puentes y áreas propensas a terremotos

La unión de arena fina (tamaño de partícula 0.1-0.5 mm) a la superficie de la arena pegajosa aumenta el coeficiente de fricción y proporciona un aumento del 15% -25% en la resistencia al enlace entrelazado micro mecánico. Este es un proyecto sensible a los costos para estructuras de concreto ordinarias

3 、 Sugerencias de aplicaciones de ingeniería

Escenarios de alta demanda de durabilidad (como plataformas en alta mar):

Priorice la combinación de tratamiento con planchas de arena y UHPC, utilizando la interfaz rugosa de la arena y la alta resistencia de UHPC para lograr una mejora sinérgica.

Escenarios de carga dinámica (como puentes, estructuras sísmicas):

El refuerzo de GFRP se trata con devanado, y su estructura de costillas transversales puede resistir efectivamente la degradación del enlace bajo carga cíclica.

Escenario de control de costos:

La combinación del tratamiento de unión de arena y el concreto ordinario cumple con los requisitos básicos de unión a través del tratamiento económico de la superficie.

4 、 Investigue fronteras y desafíos

Control de variación: los datos de prueba de resistencia de enlace actual tienen una variabilidad del 15% -25%, y el diseño debe optimizarse a través de métodos de predicción de intervalos estadísticos.

Mejora del modelo constitutivo: los modelos existentes (como el modelo CMR) carecen de una descripción suficiente del segmento de descenso de deslizamiento de enlaces, y deben refinarse aún más utilizando la tecnología de correlación de imagen digital (DIC).

Evaluación del desempeño a largo plazo: se deben realizar pruebas de envejecimiento aceleradas (como ciclos de pulverización de sal y ciclos de congelación-descongelación) para verificar la durabilidad de los procesos de tratamiento de la superficie.

A través de los métodos anteriores y la optimización del proceso, la resistencia de la unión entre el refuerzo de fibra de vidrio y el concreto se puede aumentar al 80% -90% de la del refuerzo de acero, proporcionando soporte técnico clave para la promoción de estructuras compuestas de concreto FRP en entornos extremos.