在現(xiàn)代社會(huì)，我們發(fā)現(xiàn)我們的大部分基礎(chǔ)設(shè)施(建筑物、橋梁、隧道等)都是由老化的混凝土制成的。最近開發(fā)的一種維持這種基礎(chǔ)設(shè)施的經(jīng)濟(jì)有效的方法是使用纖維增強(qiáng)聚合物 (FRP) 復(fù)合材料進(jìn)行外部涂層。但這是一個(gè)臨時(shí)補(bǔ)丁還是一個(gè)持久的解決方案?沒有多少研究關(guān)注這個(gè)問題。現(xiàn)在，發(fā)表在復(fù)合材料 B 部分的一項(xiàng)長達(dá) 13 年的研究終于找到了答案，使我們離該解決方案的廣泛應(yīng)用又近了一步。
在混凝土的 FRP 強(qiáng)化中，使用環(huán)氧樹脂粘合劑將玻璃或碳纖維增強(qiáng)聚合物(GFRP 或 CFRP)復(fù)合材料粘合到混凝土上。這些板材通過保護(hù)混凝土結(jié)構(gòu)免受惡劣環(huán)境條件(例如高濕度和溫度)的影響，提供額外的支撐并加強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)。但問題是，這些相同的環(huán)境條件也可能會(huì)降低混凝土與 FRP 的結(jié)合力，導(dǎo)致 FRP 保護(hù)系統(tǒng)過早失效。
韓國海事大學(xué)的 Jaeha Lee 教授是這項(xiàng)為期 13 年的研究的首席研究員，他說：“關(guān)于在不同環(huán)境下持續(xù)載荷后FRP-混凝土粘結(jié)行為的可用信息非常有限，特別是超過兩年的時(shí)間。 ”
研究人員在各種室內(nèi)和室外環(huán)境條件下測試了 CFRP 和 GFRP 系統(tǒng)，以了解稱為脫粘起始應(yīng)變的參數(shù)的變化。這是對失效前發(fā)生的變形的度量;較大的應(yīng)變通常優(yōu)先于預(yù)先警告失敗。
研究人員發(fā)現(xiàn)，環(huán)境條件對粘合行為有顯著影響。在 13 年末，觀察到室外梁的剝離應(yīng)變比室內(nèi)梁更大。此外，材料之間的粘合行為各不相同：在室內(nèi) CFRP 梁中，剝離應(yīng)變的變化可以忽略不計(jì)，而在室內(nèi) GFRP 梁中，則有顯著的下降。
Lee 教授強(qiáng)調(diào)了此類測試對未來使用的重要性，并指出：“如果對混凝土-FRP 界面的長期耐久性進(jìn)行評估，預(yù)計(jì)該加固系統(tǒng)的使用將以最少的投資增加。通過最大限度地減少現(xiàn)有結(jié)構(gòu)倒塌或損壞的風(fēng)險(xiǎn)，這對于以經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的方式維護(hù)一個(gè)更安全的城市非常有用。”
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