Как улучшить прочность сцепления между арматурой из стекловолокна и бетоном? Каковы последствия таких процессов обработки поверхности, как пескоструйная обработка и оклейка?

Анализ методов повышения прочности сцепления стеклопластиковой арматуры с бетоном и влияния процессов обработки поверхности

1、 Основной метод улучшения прочности соединения.

Оптимизация процесса обработки поверхности

Пескоструйная обработка:

Механизм: Путем пескоструйной обработки под высоким давлением на поверхности стекловолоконной арматуры формируются вогнутые и выпуклые текстуры, увеличивающие площадь контакта с бетоном и усиливающие механическую силу схватывания.

Эффект: Эксперименты показали, что пескоструйная обработка может увеличить прочность сцепления на 20–30 %, особенно в UHPC (бетоне сверхвысокой прочности), где эффект более значителен.

Обертывание (спиральное ребро):

Механизм: использование пучков волокон для спирального наматывания армирующего материала, образуя поперечную ребристую структуру, которая механически взаимодействует с бетоном.

Эффект: прочность сцепления арматуры, обернутой стеклопластиком, на 40–60 % выше, чем у арматуры с резьбой, а ее устойчивость при динамических нагрузках лучше.

Обработка липким песком:

Механизм: Мелкий песок прилипает к поверхности армирующего материала, образуя шероховатую поверхность и усиливая трение.

Эффект: Обработка склеиванием песком может улучшить прочность склеивания на 15–25%, но необходимо строго контролировать однородность прилипания частиц песка.

Оптимизация материалов и пропорций смеси

Высокоэффективный клей: используя модифицированную эпоксидную смолу и другие клеи с высокой вязкостью и эластичностью, прочность склеивания можно увеличить более чем на 30%.

Повышение прочности бетона: на каждые 10 МПа увеличения прочности на сжатие UHPC прочность сцепления может увеличиться на 5–8%.

Увеличение толщины защитного слоя: на каждые 0,1 увеличения относительной толщины защитного слоя (c/db) прочность сцепления увеличивается на 10–15%.

Улучшение строительного процесса

Контроль длины анкера: рекомендуется, чтобы минимальная длина анкера была в 20 раз больше диаметра армирующего материала, чтобы обеспечить разрушение, а не выдергивание.

Обеспечение качества контакта: Чтобы избежать неравномерного нанесения клея или остаточных пузырьков, плотность контакта можно улучшить с помощью технологии вакуумной инфузии.

Контроль экологических факторов

Управление температурой и влажностью: во время строительства температура окружающей среды должна поддерживаться на уровне 15-30 ℃, а влажность должна быть ниже 80%, чтобы уменьшить дефекты затвердевания клея.

2、 Механизм влияния процесса обработки поверхности на прочность сцепления.

Тип процесса, характеристики морфологии поверхности, механизм усиления сцепления, типичные данные о эффекте, применимые сценарии

Пескоструйная обработка с вогнуто-выпуклой текстурой, шероховатостью Ra=50-100 мкм увеличивает механическую силу защемления, улучшает коэффициент межфазного трения и увеличивает прочность сцепления на 20%-30% в морской технике и в средах с высокой коррозией.

Спирально закрученные поперечные ребра высотой 1-2 мм и расстоянием между ними 5-10 мм образуют клиновидный зазор с бетоном. Поперечные ребра противостоят продольному скольжению и имеют прочность сцепления на 40–60 % выше, чем у стержней с резьбой. Они используются для конструкций, подвергающихся динамическим нагрузкам, на мостах и ​​в сейсмоопасных районах.

Прикрепление мелкого песка (размер частиц 0,1-0,5 мм) к поверхности липкого песка увеличивает коэффициент трения и обеспечивает увеличение прочности микромеханического сцепления на 15–25%. Это экономически чувствительный проект для обычных бетонных конструкций.

3、Предложения по инженерному применению

Сценарии, требующие высокой долговечности (например, морские платформы):

Отдайте приоритет сочетанию пескоструйной обработки и UHPC, используя грубую поверхность пескоструйной обработки и высокую прочность UHPC для достижения синергетического улучшения.

Сценарии динамических нагрузок (например, мосты, сейсмические конструкции):

Арматура из стеклопластика обработана намоткой, и ее поперечная ребристая структура может эффективно противостоять разрушению соединения при циклических нагрузках.

Сценарий контроля затрат:

Комбинация обработки песчаной связкой и обычного бетона отвечает основным требованиям к склеиванию за счет экономичной обработки поверхности.

4、 Границы и проблемы исследований

Контроль изменений: текущие данные испытаний на прочность соединения имеют изменчивость 15–25%, и конструкцию необходимо оптимизировать с помощью методов статистического интервального прогнозирования.

Улучшение конститутивной модели: Существующие модели (такие как модель CMR) не имеют достаточного описания сегмента спуска облигационного скольжения и нуждаются в дальнейшей доработке с использованием технологии корреляции цифровых изображений (DIC).

Долгосрочная оценка эффективности: необходимо провести испытания на ускоренное старение (такие как циклы солевого тумана и циклы замораживания-оттаивания) для проверки долговечности процессов обработки поверхности.

Благодаря вышеуказанным методам и оптимизации процесса прочность сцепления между стекловолоконной арматурой и бетоном может быть увеличена до 80–90% от прочности стальной арматуры, что обеспечивает ключевую техническую поддержку для продвижения бетонных композитных конструкций из стеклопластика в экстремальных условиях.