Jak poprawić siłę wiązania pomiędzy zbrojeniem z włókna szklanego a betonem? Jakie są skutki procesów obróbki powierzchni, takich jak piaskowanie i owijanie?

Analiza metod zwiększania siły wiązania pomiędzy zbrojeniem z włókna szklanego a betonem oraz wpływ procesów obróbki powierzchni

1. Podstawowa metoda poprawy siły wiązania

Optymalizacja procesu obróbki powierzchni

Obróbka piaskowania:

Mechanizm: W wyniku piaskowania pod wysokim ciśnieniem na powierzchni zbrojenia z włókna szklanego powstają wklęsłe i wypukłe tekstury, zwiększając powierzchnię kontaktu z betonem i zwiększając mechaniczną siłę gryzienia.

Efekt: Eksperymenty wykazały, że piaskowanie może zwiększyć siłę wiązania o 20% -30%, szczególnie w przypadku betonu UHPC (o ultrawysokiej wytrzymałości), gdzie efekt jest bardziej znaczący.

Zabieg owijający (żebro spiralne):

Mechanizm: Użycie wiązek włókien do spiralnego owinięcia materiału wzmacniającego, tworząc poprzeczną strukturę żeber, która mechanicznie łączy się z betonem.

Efekt: Siła wiązania zbrojenia owiniętego GFRP jest o 40% -60% większa niż zbrojenia gwintowanego, a jego stabilność przy obciążeniach dynamicznych jest lepsza.

Obróbka lepkiego piasku:

Mechanizm: Drobny piasek przylega do powierzchni materiału wzmacniającego, tworząc szorstką powierzchnię i zwiększając tarcie.

Efekt: Obróbka wiążąca piaskiem może poprawić siłę wiązania o 15% -25%, ale należy ściśle kontrolować równomierność przylegania cząstek piasku.

Optymalizacja materiałów i proporcji mieszanek

Klej o wysokiej wydajności: Stosując modyfikowaną żywicę epoksydową i inne kleje o wysokiej lepkości i elastyczności, siłę wiązania można zwiększyć o ponad 30%.

Poprawa wytrzymałości betonu: Na każde 10 MPa wzrostu wytrzymałości na ściskanie UHPC, siła wiązania może wzrosnąć o 5% -8%.

Zwiększenie grubości warstwy ochronnej: Na każde 0,1 wzrostu względnej grubości warstwy ochronnej (c/db) siła wiązania wzrasta o 10% -15%.

Doskonalenie procesu budowlanego

Kontrola długości kotwy: Zaleca się, aby minimalna długość kotwy była 20-krotnością średnicy materiału wzmacniającego, aby zapewnić uszkodzenie spowodowane pęknięciem, a nie uszkodzeniem przez wyciągnięcie.

Zapewnienie jakości kontaktu: Aby uniknąć nierównomiernego nałożenia kleju lub pozostałości pęcherzyków, gęstość kontaktu można poprawić poprzez technologię infuzji wspomaganej próżniowo.

Kontrola czynników środowiskowych

Zarządzanie temperaturą i wilgotnością: Podczas budowy temperatura otoczenia powinna być kontrolowana na poziomie 15-30 ℃, a wilgotność poniżej 80%, aby ograniczyć wady utwardzania kleju.

2. Mechanizm wpływu procesu obróbki powierzchni na siłę wiązania

Rodzaj procesu, charakterystyka morfologii powierzchni, mechanizm wzmocnienia wiązania, typowe dane dotyczące skutków, mające zastosowanie scenariusze

Piaskowanie o wklęsłej wypukłej fakturze, chropowatość Ra=50-100 μm zwiększa mechaniczną siłę gryzienia, poprawia współczynnik tarcia powierzchniowego i zwiększa siłę wiązania o 20% -30% w inżynierii morskiej i środowiskach o wysokiej korozji

Spiralnie owinięte poprzeczne żebra o wysokości 1-2mm i rozstawie 5-10mm tworzą z betonem klinowe wgryzienie. Poprzeczne żebra są odporne na poślizg wzdłużny i mają siłę wiązania o 40% -60% wyższą niż w przypadku prętów gwintowanych. Stosowane są do konstrukcji obciążonych dynamicznie w mostach i obszarach narażonych na trzęsienia ziemi

Dołączenie drobnego piasku (wielkość cząstek 0,1-0,5 mm) do powierzchni lepkiego piasku zwiększa współczynnik tarcia i zapewnia 15% -25% wzrost mikromechanicznej siły wiązania. Jest to projekt wrażliwy na koszty w przypadku zwykłych konstrukcji betonowych

3, Sugestie dotyczące zastosowań inżynierskich

Scenariusze wymagające dużej trwałości (takie jak platformy wiertnicze):

Priorytetowo traktuj połączenie piaskowania i UHPC, wykorzystując szorstką powierzchnię piaskowania i wysoką wytrzymałość UHPC, aby osiągnąć synergiczne wzmocnienie.

Scenariusze obciążeń dynamicznych (takich jak mosty, konstrukcje sejsmiczne):

Wzmocnienie GFRP jest poddawane nawinięciu, a jego poprzeczna struktura żeberkowa może skutecznie przeciwdziałać degradacji wiązania pod wpływem cyklicznego obciążenia.

Scenariusz kontroli kosztów:

Połączenie obróbki wiążącej piaskiem i zwykłego betonu spełnia podstawowe wymagania dotyczące przyczepności poprzez ekonomiczną obróbkę powierzchni.

4. Granice i wyzwania badawcze

Kontrola zmienności: Bieżące dane z testów wytrzymałości wiązania charakteryzują się zmiennością 15% -25%, a projekt należy zoptymalizować za pomocą metod przewidywania przedziałów statystycznych.

Ulepszenie modelu konstytutywnego: Istniejące modele (takie jak model CMR) nie zawierają wystarczającego opisu segmentu spadku poślizgu obligacji i wymagają dalszego udoskonalenia przy użyciu technologii cyfrowej korelacji obrazu (DIC).

Długoterminowa ocena wydajności: Aby zweryfikować trwałość procesów obróbki powierzchni, należy przeprowadzić przyspieszone testy starzenia (takie jak cykle mgły solnej i cykle zamrażania i rozmrażania).

Dzięki powyższym metodom i optymalizacji procesu siłę wiązania pomiędzy zbrojeniem z włókna szklanego a betonem można zwiększyć do 80% -90% siły wiązania zbrojenia stalowego, zapewniając kluczowe wsparcie techniczne w promowaniu konstrukcji kompozytowych z betonu FRP w ekstremalnych środowiskach.