Investigação de erosão por sulfato em FRP

Scientific Reports volume 12, Número do artigo: 10839 (2022) Citar este artigo

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O concreto confinado com polímero reforçado com fibras (FRP) é considerado uma abordagem inovadora e econômica para a reparação estrutural. Dois materiais típicos [polímero reforçado com fibra de carbono (CFRP) e polímero reforçado com fibra de vidro (GFRP)] são selecionados neste estudo para investigar o efeito de reforço do concreto em um ambiente severo. A capacidade de resistência do concreto confinado com FRP é discutida quando submetido à erosão acoplada entre a erosão por sulfato e os ciclos de congelamento e degelo. A microscopia eletrônica examina a degradação superficial e interna do concreto durante a erosão acoplada. O grau de corrosão e o princípio do sulfato de sódio são analisados ​​usando pH, microscópio eletrônico SEM e espectro de energia EDS. O ensaio de resistência à compressão axial é usado para avaliar a armadura do pilar de concreto confinado em FRP, e a relação tensão-deformação para várias técnicas confinadas em FRP em um ambiente de erosão acoplada é obtida. A análise de erro é realizada para calibrar o resultado do teste experimental usando quatro modelos de previsão existentes. Todas as observações indicam que o processo de deterioração do concreto confinado com FRP é complicado e dinâmico sob efeito acoplado. O sulfato de sódio inicialmente aumenta a resistência inicial do concreto. No entanto, os ciclos subsequentes de congelamento e degelo podem agravar as fraturas do concreto, enquanto o sulfato de sódio degrada ainda mais a resistência do concreto através do desenvolvimento de fissuras. Um modelo numérico preciso é apresentado para simular a relação tensão-deformação, que é crítica para o projeto e avaliação do ciclo de vida do concreto confinado FRP.

Como um método inovador de reforço de concreto explorado desde a década de 1970, o FRP tem as vantagens de baixo peso, alta resistência, resistência à corrosão, resistência à fadiga e facilidade de construção1,2,3. Está se tornando mais comum em aplicações de engenharia à medida que os custos caem, como fibra de vidro (GFRP), fibra de carbono (CFRP), fibra de basalto (BFRP) e fibra de aramida (AFRP), que são os FRPs mais usados ​​para reforço estrutural4, 5. A técnica proposta de confinamento de FRP pode aumentar o desempenho do concreto e evitar o colapso prematuro. No entanto, vários ambientes externos na engenharia geralmente afetam a durabilidade do concreto confinado de FRP, resultando em falha de resistência.

Alguns pesquisadores investigaram as leis de variação de tensão-deformação do concreto com várias formas e tamanhos de seção transversal. Yan et al.6 descobriram que a tensão última e a deformação positivamente relacionadas à espessura do tecido de fibra aumentam. Wu et al.7 obtiveram curvas tensão-deformação para concreto confinado de FRP usando vários tipos de fibras para prever a deformação e a carga última. Lin et al.8 descobriram que os modelos de tensão-deformação de FRP para barras circulares, quadradas, retangulares e elípticas também são altamente diferentes e desenvolveram um novo modelo de tensão-deformação orientado para o projeto, usando relação de largura e raio de canto como parâmetros. Lam et al.9 observaram que a junta de sobreposição irregular do FRP e a curvatura contribuem para que a deformação e tensão de fratura do FRP sejam menores do que o teste de tração da placa. Além disso, os estudiosos estudaram confinamento parcial e novas técnicas confinadas com base nos diferentes requisitos em projetos práticos. Wang et al.10 realizaram ensaios de compressão axial em três modos confinados, incluindo concreto total, parcial e não confinado. Um modelo tensão-deformação é desenvolvido e fornece coeficientes de efeito de confinamento para concreto parcialmente confinado. Wu et al.11 desenvolveram um método para prever a relação tensão-deformação do concreto confinado com FRP que leva em conta o impacto do tamanho. Moran et al.12 avaliaram o desempenho de compressão axial monotônica de concreto confinado com tira helicoidal de FRP e obtiveram sua curva tensão-deformação. No entanto, as pesquisas acima estudam principalmente a diferença entre concreto parcial e totalmente confinado. A ação das várias partes do concreto parcialmente confinado de FRP não foi estudada em detalhes.