Indagine sull'erosione dei solfati su FRP

Rapporti scientifici volume 12, numero articolo: 10839 (2022) Citare questo articolo

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Il calcestruzzo confinato con polimeri fibrorinforzati (FRP) è considerato un approccio innovativo ed economico per la riparazione strutturale. In questo studio sono stati selezionati due materiali tipici [polimero rinforzato con fibra di carbonio (CFRP) e polimero rinforzato con fibra di vetro (GFRP)] per studiare l'effetto di rinforzo del calcestruzzo in un ambiente severo. La capacità di resistenza del calcestruzzo confinato con FRP viene discussa quando sottoposto ad erosione accoppiata tra erosione da solfati e cicli di gelo-disgelo. La microscopia elettronica esamina la superficie del calcestruzzo e il degrado interno durante l'erosione accoppiata. Il grado di corrosione e il principio del solfato di sodio vengono analizzati utilizzando il pH, il microscopio elettronico SEM e lo spettro energetico EDS. La prova di resistenza alla compressione assiale viene utilizzata per valutare il rinforzo della colonna di calcestruzzo confinata con FRP e si ottiene la relazione sforzo-deformazione per varie tecniche confinate con FRP in un ambiente di erosione accoppiata. L'analisi degli errori viene eseguita per calibrare il risultato del test sperimentale utilizzando quattro modelli di previsione esistenti. Tutte le osservazioni indicano che il processo di deterioramento del calcestruzzo confinato con FRP è complicato e dinamico sotto effetto accoppiato. Il solfato di sodio inizialmente aumenta la resistenza iniziale del calcestruzzo. Tuttavia, i successivi cicli di gelo-disgelo possono aggravare le fratture del calcestruzzo, mentre il solfato di sodio degrada ulteriormente la resistenza del calcestruzzo attraverso lo sviluppo di fessurazioni. Viene presentato un modello numerico preciso per simulare la relazione sforzo-deformazione, che è fondamentale per la progettazione e la valutazione del ciclo di vita del calcestruzzo confinato con FRP.

Essendo un metodo innovativo di rinforzo del calcestruzzo esplorato fin dagli anni '70, il FRP presenta i vantaggi di peso ridotto, elevata resistenza, resistenza alla corrosione, resistenza alla fatica e facilità di costruzione1,2,3. Sta diventando più comune nelle applicazioni ingegneristiche man mano che i costi diminuiscono, come la fibra di vetro (GFRP), la fibra di carbonio (CFRP), la fibra di basalto (BFRP) e la fibra aramidica (AFRP), che sono gli FRP più spesso utilizzati per il rinforzo strutturale4, 5. La tecnica proposta con FRP può aumentare le prestazioni del calcestruzzo ed evitare il collasso prematuro. Tuttavia, vari ambienti esterni in ingegneria spesso influenzano la durabilità del calcestruzzo confinato con FRP, con conseguente cedimento della resistenza.

Alcuni ricercatori hanno studiato le leggi di variazione sforzo-deformazione del calcestruzzo con varie forme e dimensioni della sezione trasversale. Yan et al.6 hanno scoperto che lo stress ultimo e la deformazione, correlati positivamente allo spessore del tessuto in fibra, crescono. Wu et al.7 hanno ottenuto curve sforzo-deformazione per calcestruzzo confinato con FRP utilizzando vari tipi di fibre per prevedere la deformazione e il carico limite. Lin et al.8 hanno scoperto che anche i modelli sforzo-deformazione in FRP per barre circolari, quadrate, rettangolari ed ellittiche sono molto diversi e hanno sviluppato un nuovo modello sforzo-deformazione orientato al design, utilizzando il rapporto di larghezza e il raggio d'angolo come parametri. Lam et al.9 hanno osservato che la giunzione irregolare dell'FRP e la curvatura contribuiscono a far sì che la deformazione e lo stress a frattura dell'FRP siano inferiori rispetto al test di trazione della piastra. Inoltre, gli studiosi hanno studiato il confinamento parziale e nuove tecniche di confinamento basate sui diversi requisiti nei progetti pratici. Wang et al.10 hanno condotto prove di compressione assiale riguardanti tre modalità confinate, compreso il calcestruzzo totalmente, parzialmente e non confinato. Viene sviluppato un modello sforzo-deformazione che fornisce coefficienti di effetto di confinamento per calcestruzzo parzialmente confinato. Wu et al.11 hanno sviluppato un metodo per prevedere la relazione sforzo-deformazione del calcestruzzo confinato con FRP che tiene conto dell'impatto dimensionale. Moran et al.12 hanno valutato la prestazione di compressione assiale monotona del calcestruzzo confinato con la striscia elicoidale in FRP e ne hanno ottenuto la curva sforzo-deformazione. Tuttavia, le ricerche di cui sopra studiano principalmente la differenza tra calcestruzzo parzialmente e completamente confinato. L'azione delle varie parti del calcestruzzo parzialmente confinato in FRP non è stata studiata in dettaglio.