Como melhorar a resistência de ligação entre o reforço de fibra de vidro e o concreto? Quais são os efeitos dos processos de tratamento de superfície, como jato de areia e embalagem?

Análise de Métodos para Aumentar a Resistência de Aderência entre Reforço de Fibra de Vidro e Concreto e os Efeitos dos Processos de Tratamento de Superfície

1. O método principal para melhorar a resistência da colagem

Otimização do processo de tratamento de superfície

Tratamento de jato de areia:

Mecanismo: Por meio do jato de areia de alta pressão, texturas côncavas e convexas são formadas na superfície do reforço de fibra de vidro, aumentando a área de contato com o concreto e aumentando a força mecânica de mordida.

Efeito: Experimentos demonstraram que o tratamento com jato de areia pode aumentar a resistência de aderência em 20% -30%, especialmente em UHPC (concreto de ultra-alto desempenho), onde o efeito é mais significativo.

Tratamento envolvente (costela espiral):

Mecanismo: Utilizando feixes de fibras para enrolar em espiral o material de reforço, formando uma estrutura de nervuras transversais que se engata mecanicamente no concreto.

Efeito: A resistência de ligação do reforço enrolado em GFRP é 40% -60% maior do que a do reforço roscado, e sua estabilidade sob cargas dinâmicas é melhor.

Tratamento de areia pegajosa:

Mecanismo: A areia fina adere à superfície do material de reforço, formando uma superfície rugosa e aumentando o atrito.

Efeito: O tratamento de colagem de areia pode melhorar a resistência de colagem em 15% -25%, mas a uniformidade da adesão das partículas de areia precisa ser estritamente controlada.

Otimização de materiais e proporções de mistura

Adesivo de alto desempenho: Ao usar resina epóxi modificada e outros adesivos de alta viscosidade e elasticidade, a resistência da colagem pode ser aumentada em mais de 30%.

Melhoria da resistência do concreto: Para cada aumento de 10 MPa na resistência à compressão do UHPC, a resistência de aderência pode aumentar em 5% -8%.

Aumento na espessura da camada protetora: Para cada aumento de 0,1 na espessura relativa da camada protetora (c/db), a resistência da ligação aumenta em 10% -15%.

Melhoria do processo de construção

Controle do comprimento da âncora: Recomenda-se que o comprimento mínimo da âncora seja 20 vezes o diâmetro do material de reforço para garantir a falha por fratura em vez da falha por arrancamento.

Garantia de qualidade de contato: Para evitar a aplicação irregular de adesivo ou bolhas residuais, a densidade de contato pode ser melhorada através da tecnologia de infusão assistida por vácuo.

Controle de fatores ambientais

Gerenciamento de temperatura e umidade: Durante a construção, a temperatura ambiente deve ser controlada entre 15-30 ℃ e a umidade deve estar abaixo de 80% para reduzir defeitos de cura do adesivo.

2、 O mecanismo de influência do processo de tratamento de superfície na resistência de colagem

Tipo de processo, características morfológicas da superfície, mecanismo de aprimoramento de ligação, dados de efeito típico, cenários aplicáveis

Jateamento com textura côncava convexa, rugosidade Ra = 50-100 μm aumenta a força mecânica de mordida, melhora o coeficiente de atrito da interface e aumenta a resistência de ligação em 20% -30% em engenharia naval e ambientes de alta corrosão

Nervuras transversais enroladas em espiral, com altura de 1-2mm e espaçamento de 5-10mm, formam uma mordida em forma de cunha com o concreto. As nervuras transversais resistem ao deslizamento longitudinal e apresentam uma resistência de adesão 40% -60% superior à das barras roscadas. Eles são usados ​​para estruturas de carga dinâmica em pontes e áreas propensas a terremotos

Anexar areia fina (tamanho de partícula 0,1-0,5 mm) à superfície da areia pegajosa aumenta o coeficiente de atrito e fornece um aumento de 15% -25% na força de ligação de intertravamento micromecânico. Este é um projeto sensível ao custo para estruturas de concreto comuns

3. Sugestões de aplicações de engenharia

Cenários de demanda de alta durabilidade (como plataformas offshore):

Priorize a combinação de tratamento de jato de areia e UHPC, utilizando a interface áspera do jato de areia e a alta resistência do UHPC para obter aprimoramento sinérgico.

Cenários de carga dinâmica (como pontes, estruturas sísmicas):

O reforço de GFRP é tratado com enrolamento e sua estrutura de nervuras transversais pode resistir efetivamente à degradação da ligação sob carregamento cíclico.

Cenário de controle de custos:

A combinação do tratamento de colagem com areia e concreto comum atende aos requisitos básicos de colagem por meio de um tratamento superficial econômico.

4. Fronteiras e Desafios da Pesquisa

Controle de variação: Os dados atuais do teste de resistência de ligação têm uma variabilidade de 15% -25%, e o projeto precisa ser otimizado por meio de métodos estatísticos de previsão de intervalo.

Melhoria do modelo constitutivo: Os modelos existentes (como o modelo CMR) carecem de descrição suficiente do segmento descendente do deslizamento das obrigações e precisam de ser ainda mais refinados utilizando a tecnologia de correlação de imagem digital (DIC).

Avaliação de desempenho a longo prazo: Testes de envelhecimento acelerado (como ciclos de névoa salina e ciclos de congelamento e descongelamento) precisam ser realizados para verificar a durabilidade dos processos de tratamento de superfície.

Através dos métodos acima e da otimização do processo, a resistência de ligação entre o reforço de fibra de vidro e o concreto pode ser aumentada para 80% -90% daquela do reforço de aço, fornecendo suporte técnico fundamental para a promoção de estruturas compostas de concreto FRP em ambientes extremos.