Як підвищити міцність зчеплення між скловолоконною арматурою та бетоном? Які наслідки процесів обробки поверхні, таких як піскоструминна обробка та обгортання?

Аналіз методів підвищення міцності зв’язку між скловолоконною арматурою та бетоном та вплив процесів обробки поверхні

1、 Основний метод для покращення міцності з’єднання

Оптимізація процесу обробки поверхні

Піскоструминна обробка:

Механізм: за допомогою піскоструминної обробки під високим тиском на поверхні скловолоконної арматури утворюються увігнуті та опуклі текстури, збільшуючи площу контакту з бетоном і посилюючи механічну силу кусання.

Ефект: Експерименти показали, що піскоструминна обробка може підвищити міцність з’єднання на 20%-30%, особливо в UHPC (надвисокоефективний бетон), де ефект більш значний.

Обгортання (спіральне ребро):

Механізм: використання пучків волокон для спірального обгортання армуючого матеріалу, утворюючи поперечну ребристу структуру, яка механічно з’єднується з бетоном.

Ефект: Міцність з’єднання арматури, обгорнутої GFRP, на 40%-60% вища, ніж у різьбової арматури, і її стабільність під динамічними навантаженнями краща.

Лікування липким піском:

Механізм: Дрібний пісок прилипає до поверхні армуючого матеріалу, утворюючи шорстку поверхню та посилюючи тертя.

Ефект: обробка піщаним склеюванням може підвищити міцність склеювання на 15% -25%, але рівномірність зчеплення частинок піску потребує суворого контролю.

Оптимізація матеріалів і пропорцій змішування

Високоефективний клей: використовуючи модифіковану епоксидну смолу та інші високов’язкі та еластичні клеї, міцність з’єднання можна збільшити більш ніж на 30%.

Покращення міцності бетону: на кожні 10 МПа збільшення міцності на стиск UHPC міцність зчеплення може зрости на 5% -8%.

Збільшення товщини захисного шару: на кожні 0,1 збільшення відносної товщини захисного шару (c/db) міцність з’єднання збільшується на 10% -15%.

Удосконалення процесу будівництва

Контроль довжини анкера: рекомендовано, щоб мінімальна довжина анкера в 20 разів перевищувала діаметр армуючого матеріалу, щоб забезпечити руйнування, а не висмикування.

Гарантія якості контакту: Щоб уникнути нерівномірного нанесення клею або залишків бульбашок, щільність контакту можна покращити за допомогою технології вакуумної інфузії.

Контроль екологічних факторів

Управління температурою та вологістю: під час будівництва температура навколишнього середовища повинна підтримуватися на рівні 15-30 ℃, а вологість повинна бути нижче 80%, щоб зменшити дефекти затвердіння клею.

2、 Механізм впливу процесу обробки поверхні на міцність з’єднання

Тип процесу, характеристики морфології поверхні, механізм посилення зчеплення, типові дані ефекту, застосовні сценарії

Піскоструминна обробка з увігнутою опуклою текстурою, шорсткість Ra=50-100 мкм збільшує механічну силу зачеплення, покращує коефіцієнт тертя між поверхнею та підвищує міцність зчеплення на 20% -30% у морській техніці та середовищах з високим рівнем корозії.

Спірально загорнуті поперечні ребра, висотою 1-2 мм і відстанню 5-10 мм, утворюють клиноподібний укус з бетоном. Поперечні ребра протистоять поздовжньому ковзанню та мають міцність з’єднання на 40-60% вищу, ніж у різьбових стрижнів. Вони використовуються для конструкцій з динамічним навантаженням у мостах і сейсмонебезпечних зонах

Прикріплення дрібного піску (розмір частинок 0,1-0,5 мм) до поверхні липкого піску збільшує коефіцієнт тертя та забезпечує збільшення міцності мікромеханічного з’єднання на 15-25%. Це економічно чутливий проект для звичайних бетонних конструкцій

3、 Інженерні пропозиції щодо застосування

Сценарії попиту на високу міцність (наприклад, морські платформи):

Надайте пріоритет поєднанню піскоструминної обробки та UHPC, використовуючи грубий інтерфейс піскоструминної обробки та високу міцність UHPC для досягнення синергічного покращення.

Сценарії динамічного навантаження (такі як мости, сейсмічні конструкції):

Армування GFRP обробляється намотуванням, а його поперечна реберна структура може ефективно протистояти деградації з’єднання під час циклічного навантаження.

Сценарій контролю витрат:

Комбінація обробки піском і звичайним бетоном відповідає основним вимогам зв’язування завдяки економній обробці поверхні.

4、 Межі дослідження та виклики

Контроль варіацій: дані поточного випробування міцності з’єднання мають варіабельність 15%-25%, і дизайн потрібно оптимізувати за допомогою методів прогнозування статистичних інтервалів.

Удосконалення конститутивної моделі: існуючим моделям (таким як модель CMR) бракує достатнього опису сегмента ковзання зв’язку, і їх необхідно вдосконалити за допомогою технології цифрової кореляції зображень (DIC).

Довгострокова оцінка продуктивності: необхідно провести тести на прискорене старіння (наприклад, цикли сольового туману та цикли заморожування-розморожування), щоб перевірити довговічність процесів обробки поверхні.

За допомогою наведених вище методів і оптимізації процесу міцність зв’язку між арматурою зі скловолокна та бетоном може бути збільшена до 80%-90% від міцності сталевої арматури, забезпечуючи ключову технічну підтримку для просування бетонних композитних конструкцій із FRP в екстремальних умовах.