Влияние длительной нагрузки и охраны окружающей среды по долгосрочному растяжение свойства стекла армированного волокнами полимерных арматуры
Эта статья описывает исследовательской работы для оценки ползучести поведение стекла армированных волокном полимера (GFRP) баров в различных условиях, при постоянной нагрузки. Двадцать GFRP баров (E-стекла в винилэфирные матрицы) 9,5 мм в четыре серии были протестированы более 417 дней (10000 ч) при комбинации различных устойчивых уровней нагрузки и окружающей среды при температуре окружающей среды. Бары были подвергнуты два уровня устойчивого растягивающие напряжения на 25 и 38% гарантированной прочности при растяжении, будучи окружен либо щелочного раствора (рН 12,8), или деионизированной воды (рН = 7,0). Начальной деформации применительно к бары колебалась от 4000 и 6000 микродеформации, которые являются 2,9 и 4,3 раза превышать максимально допустимое напряжение устойчивого данного МСА 440.1R-03 (20% ACI 440.1R-03 допустимый устойчивый штамм ограничена как экологических, так и ползучести разрыв соображений. Осевой деформации в центральной части условных баров контролировалась время для оценки ползучести поведения. После расширенного испытания на ползучесть, GFRP баров были испытаны в осевом растяжении до разрушения остаточной прочности на разрыв, модуля упругости и осевых деформаций.
Полученные экспериментальные результаты показали, что испытуемые бар GFRP работает очень эффективно в соответствии с этими высокие нагрузки и экологических условий. Средней остаточной прочности оказался 139 и 144% проектной прочности для баров обусловлена в деионизированной воде при 25 и 38% уровень стресса, соответственно. В щелочном растворе, этот диапазон был 126, и 97%. Более того, никаких существенных изменений в модуль упругости наблюдается при уровнях напряжений и условий окружающей среды используются. Вся группа баров был остаточный модуль от 38,5 до 42,9 ГПа, что почти в диапазоне от оригинального модуля упругости ..
Ключевые слова: нагрузки, полимерных; деформации.
ВВЕДЕНИЕ
Коррозия стали в бетоне была определена в качестве основного фактора износа и структурного дефицита в Северной Америке. Различные средства правовой защиты, включая замену ухудшилось конкретные и использования эпоксидным покрытием или оцинкованной стали, было доказано, быть дорогостоящими и недостаточно в долгосрочной перспективе. Армированных волокном полимера (FRP) баров перспективным решением этой проблемы. Другие привлекательные свойства материалов FRP включать легкий вес, стойкость к коррозии и высокой прочности. Стекло FRP (GFRP) баров набирают популярность в качестве подкрепления для бетонных плит моста палубе и других бетонных конструкций в связи с их низкой первоначальной стоимости по сравнению с углеродом FRP bars.1-6 после установления структурной целостности FRP составных стержней для первоначального срока службы, отрасль по-прежнему нуждаются в долгосрочную надежность данных по более широкому признанию FRP в инфраструктуру applications.7-8 Некоторые дизайн guidelines9-12 определить факторы снижение стоимости на счет устойчивого стресса, усталости и условий окружающей среды.
Научные исследования по вопросам прочности материалов FRP считается на ранней стадии из-за широкого спектра вопросов, долговечность и эффектов, investigated.8 долгосрочных ползучести поведение баров FRP не были учтены в любой дизайн equation14 то время как только долгосрочного отклонения уравнений для FRP железобетонных членов были предложены. Литература указывает на необходимость проведения испытаний и напряженности влагопоглощения испытаний в барах GFRP течение продолжительных периодов времени, чтобы с уверенностью предсказать долгосрочное поведение bars.15-17 уровень напряжений, был определен как основной фактор в ответе FRP продукта на жестких условиях, поскольку это вызывает микротрещин в смоле, в результате воздействия на волокна environment.18 Поэтому авторы заключили, что любое исследование прочности должны быть выполнены при длительном загрузки походить в полевых условиях. Авторы и другие провели обширную программу исследований на поведение баров GFRP в бетоне, с учетом различных условий, влияющих на железобетонных конструкций и применение высоких уровней стресса FRP бары, чем в настоящее recommended.18-19.
FRP материалов в целом и GFRP баров, в частности, имеют низкий модуль упругости. Это непосредственно сказывается на разработке конкретных элементов с помощью FRP в качестве подкрепления из-за работоспособность критериев (отклонения и трещины), которые обычно контролируют design.9 Установив этот факт, все большее внимание на ползучесть поведение баров GFRP в щелочной или влажных средах должно быть сделано, чтобы лучше понять долгосрочной работоспособности поведение структуры.
Механизм, с помощью которой устойчивый стресс может повлиять на свойства баров FRP является функцией составляющих решетку себя (волокна и смолы матрицы) и производственного процесса (скорость и аккуратность лечения и наполнителей). Матрице смолы имеет больший предел прочности деформации, чем волокна. Когда волокна пропитанные смолой в процессе производства, однако, поры в матрице смолы не может быть предотвращено. Эти поры приводят к концентрации напряжений в матрице смолы, которые при баров подлежат растяжения, инициирует microcracks.20 Эти микротрещины может привести к вторжению в матрице окружающей среды (щелочные и воды), который в свою очередь, может достичь и нападение волокон. Наличие пустот в матрице, поэтому считается, что фактор времени до отказа в зависимости от уровня напряжения применяются (рис. 1). На более низких уровнях напряжения, бары неудаче длительных периодов времени, так как низкие напряжения, приложенные не расширить матрицу пустот достаточно, чтобы создать трещин.
Нет прямого нападения волокон происходит с окружающей средой проникает в бар только за счет диффузии. При умеренных уровнях напряжения, матрица страдает микрорастрескивания, что дает более широкий доступ к среде напасть на волокна, сокращая срок службы бара. На высоких уровнях стресса, волокон из строя в результате разрыва в относительно короткие сроки ..