Железобетонная конструкция
В железобетонных конструкциях анодная защита - это терминология, используемая для описания катодной защиты с использованием расходуемого анода.
Железобетонные конструкции
Основные механизмы, которые могут привести к преждевременному износу железобетонных конструкций относятся те, которые воздействуют на железобетонные конструкции или стальные армирующие материалы (например, арматуру из низкоуглеродистой стали). прочность растяжениеили системы пост-натяжения). Разрушение железобетонных конструкций может быть вызвано неблагоприятными характеристиками его цементно-пастообразной матрицы или заполнителей при химическом или физическом воздействии. На практике эти процессы могут происходить одновременно, усиливая друг друга. Почти во всех физических и химических процессах, влияющих на долговечность железобетонных конструкций конструкций, преобладающими факторами являются механизмы переноса в порах и трещинах, а также присутствие воды. Химическое воздействие может проявляться в нескольких формах: выцветание или вымывание; воздействие сульфатов , кислот или оснований; замедленное образование эттрингита ; щелочно-агрегатные реакции. Физическая атака включает разрушение железобетонных конструкций из-за внешних воздействий и обычно включает растрескивание из-за превышения допустимого предела прочности железобетонных конструкций на или потеря материала поверхности. Механизмы физического воздействия на железобетонные конструкции включают кристаллизацию соли , замораживание и оттаивание, термическое воздействие / термоциклирование, истирание / эрозию / кавитацию, облучение, усталость или вибрацию, биологическое воздействие и оседание. Деградация армирующих материалов из мягкой стали может происходить в результате коррозии, облучения, повышенной температуры или усталости, причем коррозия является наиболее вероятной формой воздействия. Системы пост-натяжения подвержены тем же механизмам деградации.в качестве арматуры из мягкой стали плюс потеря усилия предварительного напряжения, в основном из-за релаксации арматуры и ползучести и усадки железобетонных конструкций. Из них коррозия и потеря усилия предварительного напряжения являются наиболее важными с точки зрения долговечности АЭС. Дополнительная информация о прочности железобетонных конструкций АЭС имеется.34
Введение
Риад Аль-Махайди , Робин Калфат , в « Восстановление бетонных конструкций с использованием полимера , армированного волокном» , 2018 г.
Абстрактный
Железобетонные конструкции на протяжении всего срока службы подвергаются ряду действий, которые могут стать причиной ухудшения состояния. Однако в последнее время социальные факторы, такие как рост населения, более высокие объемы движения, более тяжелые транспортные средства, изменения в использовании или структурные модификации, привели к перегрузке многих существующих структурных элементов в мостах, зданиях и других конструкциях. Следовательно, восстановление существующих конструкций обычно выполняется либо для восстановления несущей конструкции в результате износа или повреждения, либо для увеличения существующей несущей способности конструкции из-за увеличения нагрузок. Наряду с требованиями по усилению существующих структур,Армированные волокном полимеры оказались отличной заменой традиционным упрочняющим материалам, как сталь, и успешно применяются для улучшения характеристик структурных элементов при изгибе , осевом, сдвиговом и кручении.
Управление и контроль коррозии
Железобетонные конструкции , которые полностью погружены или погребены в агрессивной среде, обычно могут быть защищены с использованием традиционной конструкции грунтового основания катодной защиты . Однако для ТЗ наземных железобетонных конструкций, например настилов мостов, причалов, туннельных автостоянок и железобетонных конструкций, был разработан ряд специальных анодных систем.
Некоторые из самых ранних систем предназначались для настилов мостов и использовали токопроводящий асфальт. Там, где можно учесть дополнительный вес и толщину, в современных системах используется сетка с покрытием MMO, прикрепленная к поверхности и покрытая слоем напыляемого бетона или раствора. Если вес является проблемой или дополнительная толщина раствора не может быть принята, можно использовать проводящее покрытие или, альтернативно, полосовые или стержневые аноды могут быть встроены в железобетонных конструкций путем вырезания пазов или сверления соответственно. Керамика из оксида титана иногда использовалась в качестве альтернативы стержням с покрытием MMO.
Усовершенствованные композиты из армированного волокном полимера для усиления конструкций, уязвимых к сейсмическим повреждениям
MFM Fahmy , в усовершенствованных композитах из армированных волокном полимеров для строительных конструкций , 2013 г.
Заключение и будущие тенденции
Существующие железобетонные конструкции, которые были спроектированы в соответствии с нормами до 1980-х годов, часто имеют неадекватную детализацию арматуры, что приводит не только к недостаточному сопротивлению боковой нагрузке , но также к недостаточному рассеянию энергии, быстрому ухудшению прочности и неправильным механизмам шарнира во время землетрясений, что приводит к смещениям и в конечном итоге к структурному коллапсу. следовательно, в этой главе обсуждалась восстанавливаемость и управляемость модернизированных FRP RC структур (мостов и зданий). Сделаны следующие выводы.
Результаты экспериментальных исследований очень четко показали как для железобетонных мостов, так и для зданий, что волокнистые композиты (листы и арматура из стеклопластика) являются перспективными инструментами упрочнения, которые мужноо использовать для изменения критических режимов разрушения в дефектных элементах существующих конструкций. Кроме того, волоконные композиты могут использоваться для управления поведением этих дефицитных элементов; следовательно, могут быть достигнуты требуемые сейсмические характеристики всей конструкции.
2.
Конструкции из FRP-RC (существующие железобетонные мосты и здания и современные конструкции) могут реализовать цель сейсмического проектирования : отсутствие повреждений во время небольшого землетрясения, быстрое восстановление во время среднего или сильного землетрясения и отсутствие обрушения во время сильного землетрясения.
3.
Некоторые исследования показали успех метода модернизации NSM для достижения желаемых сейсмических характеристик, что привлекло внимание к важности интенсивных поисков в этом направлении для выработки подходящих рекомендаций, которые необходимо принять при усилении дефектных элементов для достижения цели пластичности - восстанавливаемые конструкции.
Связь между арматурой FRP и бетоном играет важную роль в определении требуемых характеристик конструкций во время и после землетрясений; Таким образом, всесторонние исследования о том, как контролировать поведение соединения между арматурой FRP и прилегающим бетоном, должны быть в центре внимания будущих исследований.
Прочность армированного волокном пластика для инфраструктурных приложений
Пол Зил , ... Джон Дж. Майерс , Долговечность композитных систем , 2020
Бетонные конструкции, армированные материалами FRP, исследуются с 1960-х годов и с 1970-х годов в Европе и Японии. Коррозия стальной арматуры в бетоне направила развитие композитов FRP для внутреннего использования. Различные материалы, включая стекло, углерод или арамид, обычно используются для изготовления стержней из стеклопластика с использованием методов пултрузии, плетения и ткачества. Типичная форма поперечного сечения - сплошная и круглая, также доступны полые и другие формы. Текстура или узор поверхности стержня обычно вызывают механическое сцепление между арматурными стержнями из стеклопластика и бетоном.
В нескольких приложениях арматура из стеклопластика использовалась для снижения риска коррозии бетонных конструкций, которые работают в суровых морских условиях или подвергаются воздействию солей для борьбы с обледенением. На рис. 6.2 показан пример использования арматуры FRP в процессе строительства проекта замены настила моста в Миссури.
Долговечность внутреннего армирования определяет срок службы этих типов конструкций. Хотя первоначальные затраты на сырье и производство композитных материалов из стеклопластика часто немного выше, чем на стальную арматуру, использование арматурных стержней из стеклопластика в железобетонных конструкциях, работающих в суровых условиях среды, создает важный потенциал для продления срока службы этих конструкций и уменьшения их общего срока службы. стоимость цикла.
Метод неразрушающего контроля для определения степени коррозии арматуры железобетонных конструкций
Х. Ошита , Акустическая эмиссия и связанные с ней методы неразрушающей оценки в механике разрушения бетона (второе издание) , 2021 г.
В железобетонных (ЖБ) конструкциях коррозия стального стержня (арматуры) не только вызывает трещины в бетоне из-за расширения продуктов коррозии, но и снижает несущую способность конструкции с уменьшением эффективного поперечного сечения. -сечение арматуры и ухудшение связи между арматурой или бетоном в зависимости от степени коррозии арматуры. Кроме того, отслаивание / расслоение покрывающего бетона может привести к значительной потере долговечности и конечной прочности, так как ускоренное разрушение из-за воздействия атмосферы на арматуру. Следовательно, очень важно количественно оценить характеристики коррозии арматуры в железобетонных конструкциях.
Одним из доступных в настоящее время количественных методов оценки коррозии является удаление арматуры из бетона и визуальный осмотр. Однако реально сложно удалить арматурный стержень из существующих железобетонных конструкций, и поэтому методы неразрушающего контроля (NDE) получили широкое распространение. Методы неразрушающего контроля, которые применимы для оценки коррозии арматурных стержней, представляют собой метод определения потенциала половинной ячейки по ASTM C876 и метод поляризационного сопротивления по ASTM G59.. Пока известно, что оба метода малоэффективны для прогнозирования возникновения коррозии арматуры. Существует еще одна проблема, в том, что для установки электрода непосредственно в арматурный стержень неизбежно требуется скалывание покрытого бетона. Следовательно, необходимо разработать другие методы неразрушающего контроля для точного прогнозирования скорости коррозии и точной оценки толщины продуктов коррозии в арматуре.
В этой главе представлен один многообещающий метод неразрушающего контроля с применением термографии. Коррозия арматуры оценивается по предыстории температуры на бетонной поверхности, которая может изменяться из-за теплопроводности от арматуры, нагретой за счет электромагнитной индукции.
Гибридные композиты из натурального волокна в гражданском строительстве
Мини К. Мадхаван , ... Карингаманна Джаянараянан , в гибридных композитах из натуральных волокон , 2021 г.
Укрепление существующих железобетонных конструкций путем обертывания по внешней поверхности
Ж / б конструкции часто подвергаются ряду воздействий на протяжении всего срока службы, что может стать причиной их износа. Однако в последнее время социальные факторы, такие как рост населения, более высокие объемы движения, более тяжелые транспортные средства, изменения в использовании или структурные модификации, привели к перегрузке многих существующих структурных элементов в мостах, зданиях и других конструкциях . Большинство бетонных конструкций в Индии очень старые, и снос существующих конструкций не является возможным решением из-за различных факторов окружающей среды или связанных с этим затрат. Следовательно, для обеспечения условий безопасности и эксплуатационной пригодности конструкций должны быть приняты методы модернизации, которые обеспечат структурную целостность конструкций. Раньше ремонт проводился с использованием предварительно напряженной или ненапряженной стали. Однако наличие влаги, проникновение хлоридов, изменения температуры окружающей среды. Повлияли на щелочность бетона, что привело к коррозии арматуры. В настоящее время такие методы применяются только в определенных случаях, когда возможность коррозии находилась в установленных пределах.
Обертывание бетонных конструкций стекловолокном для повышения прочности или жесткости набирает популярность в строительном секторе. Одна из последних тенденций в строительстве - обернуть существующие конструкции стеклопластиком и повысить их несущую способность. Внешне склеенные обертки из стеклопластика с ж / б балкой обеспечивают лучшую несущую способность на сдвиг и кручение . Характеристики прочности и прогиба бетонных конструкций могут быть значительно увеличены за счет ограничения в боковом направлении с использованием различных методов, таких как хомуты, стальная оболочка и использование FRP. Углеродное волокно, стекловолокно, арамидное волокно и др. - широко используемые искусственные волокна для усиления бетонных конструкций .
Эффективность гибридной композитной системы, сочетающей искусственные и натуральные волокна, как возможного выбора для модернизации существующих бетонных конструкций, уже доказана многими исследователями. Для повышения прочности или долговечности используется комбинация синтетических и натуральных волокон для внешнего удержания бетонных цилиндров. Другой вариант - использование натуральных волокон в бетоне для улучшения его прочностных свойств и удержания с использованием синтетических волокон для долговечности.
Padanattil et al провели сравнительный анализ характеристик осевого сжатия, реакции на напряжение-деформацию, характеристик поглощения энергии и долговечности гибридного сизаля-армированного стекловолокном полимера (HSGFRP) и сравнили результаты с полимером, армированным углеродным волокном (CFRP), стеклом. полимер, армированный волокном (GFRP), и полимер, армированный сизалем (SFRP), индивидуальное удержание.
Сначала цилиндрический образец был покрыт смесью эпоксидной смолы и отвердителя. Затем вокруг цилиндра был обернут мат из сизалевых волокон с последующим эпоксидным покрытием. Затем мат из стекловолокна был обернут поверх слоя сизалевых волокон на цилиндре. Образцы были приготовлены с 1, 2, 3 слоями сизаля и оберточным матом из стекловолокна. Они наблюдали значительное увеличение осевой грузоподъемности из-за обертывания FRP и увеличение на 484% осевой деформации в случае HSGFRP, что привело к улучшенной пластичности. Индекс энергетической пластичности бетона, обернутого HSGRP, был почти идентичен таковому для бетона, обернутого углепластиком.
Замечено, что прочность на осевое сжатие трехслойной упаковки из HSGFRP была сравнима с однослойной упаковкой из углепластика. Они пришли к выводу, что ограничивающее давление, развивающееся во время испытания на сжимающую нагрузку, увеличило осевую нагрузочную способность и соответствующую деформацию от 1 до 3 слоев HSGFRP. Кривые осевого напряжения-деформации образцов сизаля-стеклопластика представлены на рис. 3.3 . Образцы не выдержали, когда FRP достигла предельной деформации растяжения, и в этот момент ограничивающее давление достигло максимального значения.
Помимо прочности, также изучалось влияние обертывания на различные условия долговечности, такие как попеременное воздействие влажных и сухих условий, изменение температуры и щелочная среда. Во время цикла «влажный / сухой» повышенная прочность объясняется эффектом отверждения, создаваемым при воздействии цикла «влажный». Принимая во внимание, что для ограниченного образца из стеклопластика сизаля, хотя прочность немного снизилась, деформация значительно увеличилась. Снижение прочности может быть связано с отсутствием ограничения, вызванным деградацией волокна.
Увеличение прочности при воздействии высокой температуры объясняется повышенной жесткостью стеклопластика. Прочность замкнутых образцов улучшилась после цикла нагрева-охлаждения, как неограниченные образцы проявили микротрещины, вызывающие снижение прочности. Таким образом, положительное влияние удержания FRP на колебания температуры делает его подходящим для тропических областей. Было также увеличение осевой деформации для всего ограниченного образца FRP, за исключением ограничения GFRP. Воздействие щелочной среды привело к снижению прочности контрольных образцов, образцов из углепластика, HSGFRP и сизаля из стеклопластика из-за разрушения стеклопластика. Образцы из стеклопластика показали повышенную прочность при щелочном воздействии по сравнению с другими стеклопластиками из-за большей устойчивости стеклопластика к щелочной среде. Это также указывает на то, что натуральные волокна должны подвергаться надлежащей обработке, чтобы противостоять разрушению, вызванному щелочами.
Экспериментальное исследование ограничивающего эффекта бетонных цилиндров с использованием различных композитов из натурального волокна и его сравнительные характеристики с композитными материалами на основе искусственных волокон были представлены Сеном и Полом . Они заметили, что сизаль из стеклопластика демонстрирует лучшие свойства модуля удержания, чем углепластик и стеклопластик, и зарекомендовал себя как один из пластичных материалов для удержания стеклопластика. Ян и др. экспериментально изучили колонну из гибридного волокнистого композитного бетона, состоящую из полимерной оболочки, армированной льняными волокнами (FFRP), в качестве опалубки и кокосовых волокон в качестве армирования бетона (CFRC), при одноосном сжатии и трехточечном изгибе, варьируя толщину трубы FFRP и количество кокосового волокна. волокна. Они исследовали различные параметры колонки, стадии межфазного соединения FFRP / CFRC, ограничение, состояние конца образца, толщину трубки и характеристики микроструктуры. Они заметили, что это исследование может быть применено для продвижения устойчивого строительства.
Ян и Чоу представили и проанализировали различные характеристики прочности, долговечности и микроструктуры гибридного композитного бетона с использованием трубы из льняного стеклопластика (FFRP) в качестве ограничителя и кокосового волокна в качестве арматуры в бетонных конструкциях (CFRC) и по сравнению с простым бетоном (ПК). Они заметили, что как труба из FFRP, так и обертка значительно улучшили прочность на сжатие или пластичность цилиндров PC и CFRC при осевом сжатии, с более высоким пределом прочности в трубном бетоне из FFRP. При изгибе изоляция трубы FFRP значительно увеличила предельную боковую нагрузку и прогиб в середине пролета элементов PC и CFRC с предельной боковой нагрузкой 4-х слойного ограниченного PC FFRP, а CFRC на 1066% и 946% больше, чем соответствующие образцы без ограничения PC и CFRC .
Чен и Чоу [58–60]экспериментально изучали характеристики бетона, армированного кокосовым волокном (CFRC), ограниченного двойными льняными FRP (FFRP) трубами, то есть CFRC, ограниченного большими и маленькими трубами FFRP как снаружи, так и внутри с тремя, четырьмя и пятью слоями внутренних труб под осевое сжатие и наблюдается лучшая производительность с точки зрения прочности и долговечности. Результаты экспериментов показали, что по сравнению с одинарным удержанием двойное удержание увеличивает прочность, деформацию и характеристики изгиба композита FFRP-CFRC. Тип отказа в значительной степени определяется ограничивающим эффектом внешней трубы из FFRP, а также обеспечивает дополнительное сопротивление сдвигу.
Вахаб и др. Представили экспериментальное или аналитическое исследование круглых и квадратных бетонных колонн, ограниченных гибридизацией листов джута и полиэфирного композита (JPFRP) с целью использования его превосходных свойств, испытанных при монотонных осевых сжимающих нагрузках. Результаты испытаний ещё показали, что удержание JPFRP увеличило индекс прочности, деформации и пластичности, а упаковка оказывает значительное влияние на образцы с низкой прочностью. Чжан и др. Представили метод повышения пропускной способности Т-образных балок с использованием профилей, изготовленных из гибридного базальт-углеродного волокна, армированного листовым полимером (HFRP), прикреплённого к бетону с использованием различных соотношений базальт-углерод, а также различных типов механизмов связывания.