Come migliorare la forza di adesione tra il rinforzo in fibra di vetro e il calcestruzzo? Quali sono gli effetti dei processi di trattamento superficiale come la sabbiatura e il rivestimento?

Analisi dei metodi per migliorare la forza di adesione tra il rinforzo in fibra di vetro e il calcestruzzo e gli effetti dei processi di trattamento superficiale

1、 Il metodo principale per migliorare la forza di adesione

Ottimizzazione del processo di trattamento superficiale

Trattamento di sabbiatura:

Meccanismo: mediante sabbiatura ad alta pressione, sulla superficie del rinforzo in fibra di vetro si formano strutture concave e convesse, che aumentano l'area di contatto con il calcestruzzo e migliorano la forza mordente meccanica.

Effetto: gli esperimenti hanno dimostrato che il trattamento di sabbiatura può aumentare la forza di adesione del 20% -30%, soprattutto nell'UHPC (calcestruzzo ad altissime prestazioni) dove l'effetto è più significativo.

Trattamento di fasciatura (costola a spirale):

Meccanismo: utilizzo di fasci di fibre per avvolgere a spirale il materiale di rinforzo, formando una struttura a nervature trasversali che si impegna meccanicamente con il calcestruzzo.

Effetto: la forza di adesione del rinforzo avvolto in GFRP è superiore del 40% -60% rispetto a quella del rinforzo filettato e la sua stabilità sotto carichi dinamici è migliore.

Trattamento con sabbia appiccicosa:

Meccanismo: la sabbia fine aderisce alla superficie del materiale di rinforzo, formando una superficie ruvida e aumentando l'attrito.

Effetto: il trattamento di legame della sabbia può migliorare la forza di legame del 15% -25%, ma l'uniformità dell'adesione delle particelle di sabbia deve essere rigorosamente controllata.

Ottimizzazione dei materiali e proporzioni dell'impasto

Adesivo ad alte prestazioni: utilizzando resina epossidica modificata e altri adesivi ad alta viscosità ed elevata elasticità, la forza di adesione può essere aumentata di oltre il 30%.

Miglioramento della resistenza del calcestruzzo: per ogni aumento di 10 MPa della resistenza alla compressione dell'UHPC, la forza di adesione può aumentare del 5% -8%.

Aumento dello spessore dello strato protettivo: per ogni aumento di 0,1 dello spessore relativo dello strato protettivo (c/db), la forza di adesione aumenta del 10%-15%.

Miglioramento del processo di costruzione

Controllo della lunghezza dell'ancora: si raccomanda che la lunghezza minima dell'ancora sia 20 volte il diametro del materiale di rinforzo per garantire la rottura per frattura anziché la rottura per estrazione.

Garanzia della qualità del contatto: per evitare un'applicazione irregolare di adesivo o bolle residue, la densità del contatto può essere migliorata attraverso la tecnologia di infusione assistita da vuoto.

Controllo dei fattori ambientali

Gestione della temperatura e dell'umidità: durante la costruzione, la temperatura ambiente dovrebbe essere controllata a 15-30 ℃ e l'umidità dovrebbe essere inferiore all'80% per ridurre i difetti di polimerizzazione dell'adesivo.

2、 Il meccanismo di influenza del processo di trattamento superficiale sulla forza di adesione

Tipo di processo, caratteristiche della morfologia superficiale, meccanismo di miglioramento del legame, dati sugli effetti tipici, scenari applicabili

La sabbiatura con struttura concava convessa, rugosità Ra = 50-100 μ m aumenta la forza di mordente meccanica, migliora il coefficiente di attrito dell'interfaccia e aumenta la forza di adesione del 20% -30% nell'ingegneria navale e in ambienti ad alta corrosione

Nervature trasversali avvolte a spirale, con un'altezza di 1-2 mm e una spaziatura di 5-10 mm, formano un morso a forma di cuneo con il calcestruzzo. Le nervature trasversali resistono allo scorrimento longitudinale e hanno una forza di adesione superiore del 40%-60% rispetto a quella delle barre filettate. Sono utilizzati per strutture di carico dinamico in ponti e aree soggette a terremoti

Attaccando sabbia fine (dimensione delle particelle 0,1-0,5 mm) alla superficie della sabbia appiccicosa si aumenta il coefficiente di attrito e si fornisce un aumento del 15%-25% della forza di adesione micromeccanica. Questo è un progetto sensibile ai costi per le strutture in calcestruzzo ordinarie

3、 Suggerimenti per applicazioni ingegneristiche

Scenari con domanda ad elevata durabilità (come le piattaforme offshore):

Dare priorità alla combinazione del trattamento di sabbiatura e dell'UHPC, utilizzando l'interfaccia ruvida della sabbiatura e l'elevata resistenza dell'UHPC per ottenere un miglioramento sinergico.

Scenari di carico dinamico (come ponti, strutture sismiche):

Il rinforzo in GFRP è trattato con avvolgimento e la sua struttura a nervature trasversali può resistere efficacemente al degrado dei legami sotto carico ciclico.

Scenario di controllo dei costi:

La combinazione del trattamento di incollaggio della sabbia e del calcestruzzo ordinario soddisfa i requisiti di incollaggio di base attraverso un trattamento superficiale economico.

4、 Frontiere e sfide della ricerca

Controllo della variazione: i dati attuali del test sulla forza di legame presentano una variabilità del 15% -25% e la progettazione deve essere ottimizzata attraverso metodi di previsione degli intervalli statistici.

Miglioramento del modello costitutivo: i modelli esistenti (come il modello CMR) mancano di una descrizione sufficiente del segmento di discesa dello scorrimento del legame e devono essere ulteriormente perfezionati utilizzando la tecnologia di correlazione delle immagini digitali (DIC).

Valutazione delle prestazioni a lungo termine: è necessario condurre test di invecchiamento accelerato (come cicli in nebbia salina e cicli di gelo-disgelo) per verificare la durabilità dei processi di trattamento superficiale.

Attraverso i metodi di cui sopra e l'ottimizzazione del processo, la forza di adesione tra il rinforzo in fibra di vetro e il calcestruzzo può essere aumentata all'80% -90% di quella del rinforzo in acciaio, fornendo un supporto tecnico chiave per la promozione di strutture composite in calcestruzzo FRP in ambienti estremi.