Performance Evaluation из углеродного волокна, усиленного Полимер-Отремонтировано балок под Коррозионные Условия окружающей среды
В статье приведены результаты экспериментальных исследований, направленных на оценку эффективности железобетонных балок восстановлены с помощью углеродного волокна армированных полимерных (углепластика) листах в коррозионных условиях окружающей среды. В общей сложности 16 балок, 152 Один луч использовался в качестве контроля при 15 пучков были первоначально коррозии электрохимически в течение 50 дней, что соответствует примерно 9% потери массы стали. После первоначального коррозии, один луч был испытан на неудачу в то время как 14 пучков были отремонтированы с изгиб листа углепластика вместе с непрерывной пленки или прерывистого упаковки. После ремонта, отремонтированы два пучков были протестированы на неудачу в то время как 12 пучков были подвергнуты дополнительной коррозии воздействия на срок до 310 дней, что соответствует максимальной потерей массы стали около 34%. Шесть пучков подвергались дополнительной коррозии под постоянной нагрузки для моделирования условий эксплуатации. Результаты испытаний показали, что лучи периодического упаковки был выше, стали массовые потери скорости и, следовательно, меньшую прочность, чем пучки непрерывной упаковки.
Ключевые слова: бетон, коррозия, ремонт, стали, устойчивой.
(ProQuest информации и обучения: ... означает формулы опускается.)
ВВЕДЕНИЕ
Коррозии стальной арматуры является наиболее распространенной проблемы прочности железобетона (RC) структур. Доказательства уязвимости структур RC повреждения коррозией является свидетелем в полевых условиях, несмотря на рекомендации и меры предосторожности, указанные в настоящий момент нормы на практике. Значительное сокращение сил света и жесткость в результате коррозии стальной арматуры были зарегистрированы в литературе многих researchers.1-3 Многочисленные исследования сообщили ухудшение связи на сталь до конкретных интерфейс вызвано смазки эффект продуктов коррозии и при крекинге конкретные cover.4-6 Следовательно, существует необходимость прочного и экономически эффективной системы репарации, которые могут противодействовать снижению пучка силы вследствие коррозии и поддерживать связи на сталь до конкретного интерфейса. Упаковка пучка углерода армированного волокном полимера (углепластика) листах были показаны контроля коррозионного растрескивания и сколов конкретных cover.7-8 способность ремонт углепластика для улучшения структурной прочности RC пучков, когда применяется при незначительных уровнях ущерба от коррозии сообщалось в предыдущих studies.9-11 Некоторые исследователи представили данные, которые подтвердили способность углепластика упаковки для снижения коррозионной активности арматуру, даже в суровых условиях окружающей среды.
На сегодняшний день очень мало информации, имеющиеся в литературе об исполнении углепластика-отремонтированы пучков при воздействии агрессивных условиях окружающей среды после ремонта. Эффект от использования непрерывного упаковки, а не прерывистый перенос производительности после ремонта уделяется мало внимания в предыдущих исследованиях. Эффект присутствия изгиб трещины вызванные длительной нагрузки в период после ремонта коррозии фазы потери стали массовая скорость и общей структурной производительности также не рассматривались в предыдущих исследованиях. Настоящая работа является второй этап исследовательской программы, направленные на изучение кратко-и долгосрочные структурные исполнении corrosiondamaged RC пучков восстановлены с помощью внешних связей листы углепластика. В одном из предыдущих исследований, проведенных авторами, целесообразность использования углепластика листов для ремонта RC пучков на различных уровнях поражения коррозией investigated.15 Результаты этого исследования показали, что предел прочности сильно ржавые балки (около 31% стали массовые убыток) увеличился до уровня даже выше, чем у контроля пучка после применения внешних связей листы углепластика.
ЗНАЧЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
В данной работе результатов испытаний серии, предназначенный для оценки структурных исполнении углепластика-отремонтированы балок под действием коррозионных условиях окружающей среды. Основная цель заключается в предоставлении данных, которое описывает эффект коррозии и без постоянной нагрузки на постсоветском пространстве, ремонт структурных исполнении RC пучков восстановлены с помощью внешних связей листы углепластика. Ценную информацию о влиянии схема ремонта углепластика в связи с гибелью стали массовая скорость и боковой углепластика деформации в результате расширения продуктов коррозии сообщается. Результаты данного исследования помогут практикующих инженеров для оценки остаточной прочности CFRPrepaired пучков на любом уровне коррозионных повреждений после ремонта.
Экспериментальная программа
Образец для испытаний
Рисунок 2 показывает подробности испытываемого образца. Опытный образец был железобетонная балка, 3200 мм в длину, 152 мм в ширину и 254 мм. Две № 15 деформированных стальных стержней были использованы в качестве растяжение арматурной стали в то время как два 8 мм в диаметре прутки были использованы в качестве сжатия арматурной стали. Соотношение площадей на растяжение и укрепление из высококачественной стали, что и эффективные конкретные секции были 1,04 и 0,26% соответственно. Пучков были испытаны в четыре точки изгиба с эффективной службы 3,0 м и сдвига службы 1,0 м. Коррозия была ограничена до середины 1400 мм на растяжение арматуры для имитации изгиба критических ржавые балки. Представлять сильно загрязненных хлоридно-бетон, соль был добавлен в бетон использоваться для приведения среднего 1400 мм от нижней трети пучка таким образом, чтобы бетон в пределах этой зоны имели примерно 2,25% ионов хлорида от веса цемента. Трубчатой нержавеющей стали бар был помещен внутри образца на расстоянии 80 мм от нижнего перекрытия пучка в качестве катода в процессе ускоренного коррозионного процесса.
Поперечной арматуры, состояла из 8 мм в диаметре стремена размещены на 80 мм по центру (OC) сдвига службы и 333,33 мм OC в постоянном регионе момент с четким крышка 25 мм. Как показано на рис. 3, схемы углепластика ремонта включены изгиб укрепления с продольной лист углепластика, что соответствовало отношение углепластика укрепление 0,31% в дополнение к упаковке углепластика. В среднем 1500 мм, балки, постоянного или прерывистого поперечные листы углепластика были обернуты вокруг сечение для улучшения связи на сталь до конкретного интерфейса. В сдвига диапазона, три П-образной полосы были углепластика обернутые вокруг сечение в качестве конце крепления продольных листов углепластика, чтобы предотвратить отшелушивающим для продольной лист, и чтобы избежать преждевременного выхода из строя из-за сдвига к увеличению изгибных силу после ремонта. Аналитической модели, разработанной authors16 был использован для того, чтобы отремонтировать пучков строя в результате разрушения продольного листа углепластика после уступая при растяжении арматуры ..
Свойства материалов
28-дневный прочности при сжатии бетона, в среднем, 41 МПа, а расщепление прочность на растяжение, в среднем, 4,87 МПа. Урожайность и конечной преимущества № 15 деформированных барах, 450 и 585 МПа, соответственно. Углепластика композитов состояла из сухих листов волокна и эпоксидной смолы. Для получения углепластика листах в виде композитов, сухие листы углеродного волокна были пропитаны на месте с помощью эпоксидной смолы, в соответствии с инструкциями производителя. Типичные механические свойства углеродных волокон, сухой и эпоксидной смолы, приведены в таблице 1. По данным отчете, представленном заводом-изготовителем, вылечить композитного углепластика лист имеет толщину 1 мм, модуль упругости в 73 ГПа, а конечное удлинение 1,3%.
Ремонт схем
На рисунке 3 показана схема схемы углепластика ремонта. В Ремонт Схема I, один слой изгиб листа с 120 мм, ширина связанных с напряженностью лицо пучка на длине 2900 мм, волокна ориентированы в продольном направлении. Средним 1500 мм луч был завернут с непрерывным листы углепластика с волокон перпендикулярно продольной оси. П-образные полосы при условии сдвига размахе шириной 100 мм каждый, за исключением поддерживает где ширина была увеличена до 200 мм. Поперечных листов, исписанных напряженности лицо и продлен до каждой из сторон на высоту примерно 225 мм. Углепластика Ремонт Схема II имел ту же конфигурацию, схему я, но непрерывного обтекания сечения образца в среднем 1500 мм был заменен прерывистым упаковки. Пять П-образной углепластика листов, шириной 80 мм каждая, 100 мм друг от друга, были использованы для ограничиться средним 1000 мм пучка. Две П-образные углепластика листов шириной 250 мм каждая, были обернуты вокруг образца сечением более 250 мм, длина на концах средней 1500 мм луч ..
Ремонт процедуры
Техника углепластика ремонта включены подготовки поверхности и углепластика применения. Пескоструйная была использована для удаления слабого поверхностного слоя, а также любые пятна ржавчины с поверхности бетона. Струя воздуха высокого давления была использована для очистки поверхности от пыли и посторонних частиц после пескоструйной обработки поверхности. Затем, эпоксидных герметик, который прочности 24 МПа и модулем упругости 5,13 ГПа вручную применительно к бетонной поверхности шпателем для герметизации трещин и коррозии свободного пространства на поверхности бетона. Затем, бетонной поверхности земли и был образцом углы закруглены радиусом около 10 мм до применения листы углепластика. Шлифования бетонной поверхности удалить эпоксидных герметик из бетонной поверхности, за исключением трещины силы местах.
В соответствии с указаниями производителя, слой смолы был применен к бетонной поверхности перед нанесением пропитанной листы углепластика, что 1 л смолы были использованы для покрытия 2 м ^ 2 ^ SUP бетонной поверхности. Впоследствии, изгиб листа углепластика был связан с лицом напряженности образца, то П-образной углепластика листы были обернуты вокруг образца сечением в желаемое место. Адекватное давление не применялись к углепластика листов валиком, чтобы исключить любые воздушные карманы между углепластика и бетонной поверхности и тем самым получить полную связи. И наконец, отремонтировано образцы оставляют при комнатной температуре не менее 2 недель, чтобы лечение связанных листы углепластика.
Испытание матрицы
Тест матрицы приведены в таблице 2. Шестнадцать образцов были использованы в настоящей работе. Один был испытан в условиях контроля в то время как 15 образцов были первоначально коррозии в нерабочем состоянии в течение 50 дней, что соответствует примерно 9% потери массы стали. После первоначального коррозии, один луч был испытан на провал, семь пучков были отремонтированы с Ремонт Схема I, в то время как другие семь пучков были отремонтированы с Ремонт Схема II. Тогда, два отремонтированных пучков были протестированы на неудачу в то время как 12 пучков были подвергнуты дополнительной коррозии воздействия пока они не достигли общего воздействия раз 110, 210 и 310 дней. На протяжении после ремонта коррозии этапе шесть пучков коррозии под постоянной нагрузки для моделирования условий эксплуатации, а остальные шесть пучков были подвергнуты дополнительной коррозии воздействия в нерабочем состоянии.
Испытательная установка
Чтобы ускорить коррозию, электрический ток 215 мА впечатление на стальной арматуры с помощью внешних источников питания постоянного тока. Направление тока была скорректирована таким образом, чтобы растяжение стали служил в качестве анода, а трубка из нержавеющей стали служит катодом. Испытательные образцы были помещены в камеру коррозии, которая состояла из деревянной крышей, которую поддерживают стальные колонны. Два запотевания туман сжатого воздуха сопла, были использованы для распыления туман над испытания образцов в коррозионной камере. Для контроля влажности около образцов, коррозионной камере incased в полиэтиленовые крышки. Фото образцов для испытаний в коррозионной камере показана на рис. 4. кадры механические нагрузки, были использованы для применения длительной нагрузки к образцам группы [D] и [E], когда они подвергаются дополнительной коррозии воздействия. Эти кадры были спроектированы и построены в Университете Ватерлоо основаны на результатах работы в университете Sherbrooke.17 каждой загрузке кадра применяется четыре точки, согнувшись, две особи с постоянным регионе момент в середине третьего луча.
Схема механической загрузки кадра используется для применения длительной нагрузки показана на рис. 5 ..
Для контроля за боковой углепластика деформации в результате расширения продуктов коррозии в период после ремонта коррозии этапе четыре фольги тензодатчики, 30 мм длиной каждая, и были связаны с поперечным листы углепластика вокруг средней части перпендикулярно продольной оси пучка на уровне центра тяжести на растяжение арматуры (рис. 6). Штамм показания были получены с помощью системы сбора данных раз в час. Для защиты тензодатчиков и их соединений с высокой относительной влажности в процессе коррозии экспозиции, они были покрыты защитным воском микрокристаллическая, что имеет очень низкого уровня воды / пара с переходной экономикой.
В конце концов, все тестовые образцы были протестированы на провал четыре точки изгиба. В структурных испытаний на провал, нагрузка была применена к перемещению управления с помощью servohydraulic привод на скорость перемещения 1,5 мм / мин. Изгибных поведение контролируется с помощью датчика нагрузки и линейных датчиков перемещения переменной (LVDT), размещенные в середине пролета балки. В конце каждого этапа и коррозии после структурных испытаний на провал, три купоны были извлечены из стальной арматуры в зоне ржавые балки. Эти талоны были очищены от ржавчины помощью химической чистки порядке, предусмотренном ASTM G 1-90 стандартных, 18, а затем взвешиваются для определения потерь стали массовые вследствие коррозии.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Масштабы ущерба перед облучением после ремонта
Первый видимой коррозионной трещины появились примерно через 4 дня первого этапа коррозионного воздействия. В конце первого этапа коррозионного воздействия, большинство из образцов выставлены два продольных трещин в нижней части перекрытия пучка параллельно растяжение арматурной стали. В некоторых случаях продольная трещина пересекла стороне и нижней перекрытия пучка на дискретных местах. Нет откола бетона наблюдается после первого коррозионного воздействия. Коррозионной трещины шириной измерялась микроскопа, который обеспечивает увеличение Коррозионной трещины шириной вдоль ржавых зоны составляет от 0,3 до 0,9 мм. Подробные карты для коррозионных трещин и модели шириной наблюдается у некоторых особей в конце первого этапа коррозионного воздействия приведены на рис. 7.
Образца ООН-50 был коррозии в течение 50 дней, а затем испытан на провал без ремонта. Стали результаты потери массы образцов показал, что ООН-50 было около 9% снижения в области растягивающих арматурной стали вызванные коррозией первоначального воздействия. Таблица 3 приведены результаты структурных испытаний на провал. Из таблицы 3, можно заметить, что выход и конечной нагрузки образца ООН-50 были приблизительно 8 и 6% ниже, чем у контроля пучка, соответственно (см. также рис. 11, Группа [A]). Как было описано ранее, образцы группа [D] и [E] были подвергнуты дополнительной коррозии под воздействием постоянной нагрузки. Постоянной нагрузки, в результате растяжения около 245 и 116 МПа в стали и углепластика продольных листов, соответственно, сразу же после ремонта, что соответствует приблизительно 55 и 12% от стресса стали урожайности и углепластика номинальная прочность разрыва, соответственно. Нет изгиб трещины наблюдались в сдвиговых службы отремонтированных образцов после загрузки. Для образцов восстановлены с помощью схемы II, изгиб трещины расстояния в постоянном регионе момент, в среднем, 120 мм, не менее 80 мм и максимум 180 мм, а ширина трещины изгиба составляет от 0,05 до 0,1 мм (рис.
8). Для образцов восстановлены с помощью схемы I, изгиб модель трещины в постоянном региона момент не могут быть получены из-за наличия непрерывного упаковки ..
Сталь потере массы и деформации боковых углепластика
Сталь потери массы от времени взаимоотношениях 9 показана средняя потеря массы стали в зависимости от времени связь для всех коррозии образцов. Линейной регрессии для анализа стали результаты потеря массы после ремонта, показали, что средняя потеря массы стали цены на пучков ремонт с непрерывной упаковки, в среднем, около 32% ниже, чем цены на пучков ремонт с прерывистой упаковки. Это объясняется непрерывным упаковки, что сокращение кислорода и влаги, наличие на внутреннем катодом (трубка из нержавеющей стали), которые контролировали катодной реакции, повышенная конкретные сопротивления и, следовательно, сократить потери стали по массе. Наличие постоянной нагрузки и связанные с ними трещины в период после ремонта коррозии фазы увеличил ставки стали потери массы примерно на 9 и 12,5% для образцов ремонт с непрерывным и прерывистым упаковки схемы, соответственно. Образцы, которые были привлечены к коррозии дополнительные воздействия под нагрузкой был выше, кислорода и влаги, проницаемости, более поверхностные и внутренние трещины, и поэтому нижняя конкретные сопротивления по отношению к тем из своих коллег, которые были привлечены дополнительные воздействия коррозии без нагрузки.
Боковые углепластика деформации в зависимости от времени отношения На рис 10 изображена связь между максимальной боковой деформации углепластика измеряется одним из четырех тензорезисторов связанных вокруг средней части света и после ремонта время воздействия. Из этого рисунка видно, что начальная скорость деформации боковых углепластика для образцов, ремонт с прерывистой упаковки, в среднем, приблизительно 75% выше, чем среди образцов ремонт с непрерывной упаковки. Это потому, что образцы ремонт с прерывистой упаковка была развернула открытых участках между полосами углепластика, что позволило больше кислорода и влаги проникать в бетон и тем самым увеличивает скорость коррозии. Это увеличивает скорость производства продуктов коррозии, и таким образом увеличить боковой деформации листов углепластика. Примерно через 10 дней postrepair коррозионного воздействия продольной коррозионных трещин не наблюдалось по бокам пучки восстановлены с помощью схемы II в открытом расстояния между периодическими полос углепластика (см. рис.
8). Максимальная ширина этих трещин 0,1, 0,2 и 0,3 мм для образцов подвергаются дополнительной коррозии воздействия без нагрузки, и были 0,2, 0,3 и 0,35 мм для образцов коррозией под нагрузкой в конце второй, третьей и четвёртую коррозии фаз, соответственно. За последние 225 дней дополнительного воздействия коррозии, скорость углепластика деформации для образцов ремонт с прерывистой упаковки, в среднем, около 53% ниже, чем ставка для образцов ремонт с непрерывной упаковки. Столь значительное сокращение в углепластика-скорости деформации для образцов ремонт с прерывистой упаковки обусловлено диссипацией продуктов коррозии через продольные коррозионных трещин, которая открылась в развернул части между периодическими полос углепластика. Рассеивания продуктов коррозии через эти трещины значительно сократить внутреннее давление на сталь до конкретного интерфейса и, следовательно, снизить напряженность в боковых листов углепластика. Следует отметить, что в конце после ремонта коррозии этапе максимальной углепластика штаммы измеряется в образцы подвергаются дополнительному коррозии под нагрузкой, в среднем, около 14% ниже, чем штаммы углепластика измеряются в их коллеги, которые были подвергается дополнительной коррозии без нагрузки.
Структурные производительности
Рисунок 11 изображает прогиба от нагрузки кривые всех групп, а в таблице 3 приведены структурные результаты тестов. Все тестовые образцы выставлены изгибных мод отказа, как планировалось при проектировании. Контроля пучка удалось путем дробления в то время как конкретные углепластика-пучков удалось отремонтировать по разрыву изгиб листа углепластика, и оба были предшествовать путем выделения на растяжение, арматурной стали. Следует отметить, что образцы RN-50/310-I и RN-50/210-II было две продольные трещины в параллельный сжатия сторону верхней арматурной стали в конце после ремонта коррозии фазы. На ранних этапах структурного испытания, эти трещины расширились и значительно сократить жесткости балки. Как введенных перемещения возросли, крышка арматурной стали от сжатия spalled постепенно, без резкого падения в пучке прочность до разрыва продольных листов углепластика произошло. Откола от верхней бетона сократили конкретные площадь поперечного сечения пучка и, следовательно, снизить предел прочности образцов RN-50/210-II на 160 дней дополнительного коррозионного воздействия на сумму, которая была примерно на 9% ниже, чем у RN-50/310-II образца, который был подвергнут 260 дней дополнительного воздействия коррозии.
Образцы RN-50/210-II имел бы более высокий предел прочности, чем у образца, если не RN-50/310-II коррозионных трещин имели место на сжатие стороны света. Кроме того, образцов РН-50/310-I имел бы более высокий предел прочности, чем это было при отсутствии трещин произошел в сторону сжатия пучка ..
Влияние схемы ремонта углепластика по структурной производительности влияние схема ремонта углепластика на урожайность и предельными нагрузками образцов коррозией под нагрузкой на рис. 12. На этом рисунке, урожайности и предельными нагрузками, нормализуется до тех контроля пучка. Линейного регрессионного анализа была использована для определения наиболее подходящим линейная зависимость между нормированные значения и время коррозионного воздействия. Рисунок 12 показывает, что выход и конечной нагрузки углепластика-отремонтированы пучков увеличилось сразу после ремонта в 50 дней, что соответствует примерно 9% коррозии, на уровне примерно 11 и 41% выше, чем контрольный пучок, соответственно. Как коррозии прогресс, после ремонта, скорость выхода и конечной сокращения нагрузки на пучки восстановлены с помощью схемы I (непрерывное обертывание) были примерно 25 и 10% ниже, чем ставка для лучей восстановлены с помощью схемы II (прерывистый упаковка), соответственно. Это потому, что непрерывное упаковки действовал в качестве барьера для проникновения кислорода и влаги в бетон и тем самым снизить скорость коррозии после ремонта, в то время как конкретные области, в открытом расстояние между полосами углепластика в прерывистый упаковки не были защищены.
Отклонение потенциала пучка определяется как отклонение пучка на разрушающей нагрузки. Для контроля пучка, разрушающая нагрузка произошло, когда конкретные дробленая а для углепластика-отремонтированы балки, разрушающая нагрузка произошло при разрыве продольных листов углепластика. Нормированные отклонения потенциала коррозии образцов под нагрузкой в отношении этого контроля пучка приведены в зависимости от времени воздействия коррозии на рис. 13. Из этого рисунка видно, что сразу после ремонта в 50 дней, что соответствует 9% коррозия, отклонения мощности пучков восстановлены с помощью схемы я и II были примерно 47 и 42% ниже, чем у контроля пучка, соответственно, . После CFRPrepair, отклонение потенциала пучков дальнейшем понижении как коррозия прогресса. Это потому, что разрыв продольных листов углепластика произошло при меньших нагрузках конечной как коррозия прогресс, который уменьшил отклонение пучка на провал. Отклонение потенциала пучков восстановлены с помощью схемы II (прерывистый упаковка) подвергаются дополнительной коррозии под нагрузкой, в среднем, около 9% выше, чем отклонение потенциала своих коллег, которые были восстановлены с помощью схемы I (непрерывной упаковки).
Это можно объяснить снижением заключения предоставляемый Схема II (прерывистый упаковка), которая сократила связи на сталь до конкретных интерфейс по отношению к этой пучков восстановлены с помощью схемы I (непрерывной упаковки). Сокращение связь между стальной и конкретные привело к увеличению удлинения стальной арматуры в связи с тем, что увеличило отклонения capacity.19.
http://vsesekreti.ru/
Прочность на сдвиг стали Волоконно-железобетонных балок без веб Укрепление
Бонд характеристики высокопрочного легкого бетона
Жизнеобеспечения и почти Свернуть Создание модели сейсмической Shear Поведение железобетонных колонн
Работоспособность настилов мостов Плиты с Арчинг действий
Отклонение контроля бетона членов на основе теории полезности
Эффективность армированных волокном полимера в Сокращение коррозии в морской среде
Динамические Анализ методом конечных элементов молодых торкретирования в Рок-туннелях