FRP의 황산침식 조사

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 10839(2022) 이 기사 인용

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섬유강화폴리머(FRP) 구속 콘크리트는 구조적 수리를 위한 혁신적이고 경제적인 접근 방식으로 간주됩니다. 본 연구에서는 가혹한 환경에서의 콘크리트 강화 효과를 조사하기 위해 대표적인 두 가지 재료인 탄소섬유 강화 폴리머(CFRP)와 유리섬유 강화 폴리머(GFRP)를 선택하였다. 황산염 침식과 동결-해동 주기 사이의 결합 침식을 겪을 때 FRP로 구속된 콘크리트의 저항 능력이 논의됩니다. 전자 현미경은 결합 침식 동안 콘크리트 표면과 내부 저하를 검사합니다. 황산나트륨의 부식 정도와 원리를 pH, SEM 전자현미경, EDS 에너지 스펙트럼을 이용하여 분석합니다. FRP로 구속된 콘크리트 기둥의 철근을 평가하기 위해 축방향 압축강도 시험이 사용되었으며, 결합 침식 환경에서 다양한 FRP로 구속된 기술에 대한 응력-변형률 관계가 얻어졌습니다. 기존의 4가지 예측모델을 이용하여 실험적 테스트 결과를 보정하기 위해 오차분석을 수행하였다. 모든 관찰은 FRP로 구속된 콘크리트의 열화 과정이 결합 효과 하에서 복잡하고 역동적이라는 것을 나타냅니다. 황산나트륨은 초기에 콘크리트의 초기 강도를 증가시킵니다. 그러나 이후의 동결-융해 주기는 콘크리트 균열을 악화시킬 수 있으며, 황산나트륨은 균열 발생을 통해 콘크리트 강도를 더욱 저하시킵니다. FRP 구속 콘크리트의 설계 및 수명주기 평가에 중요한 응력-변형률 관계를 시뮬레이션하기 위한 정확한 수치 모델이 제시됩니다.

FRP는 1970년대부터 연구된 혁신적인 콘크리트 강화 공법으로 경량, 고강도, 내식성, 피로 저항성, 시공 용이성 등의 장점을 갖고 있습니다1,2,3. 구조 강화를 위해 가장 많이 사용되는 FRP인 유리 섬유(GFRP), 탄소 섬유(CFRP), 현무암 섬유(BFRP) 및 아라미드 섬유(AFRP)와 같이 비용이 떨어지면서 엔지니어링 응용 분야에서 더욱 보편화되고 있습니다4, 5. 제안된 FRP 제한 기술은 콘크리트 성능을 향상시키고 조기 붕괴를 방지할 수 있습니다. 그러나 엔지니어링 분야의 다양한 외부 환경은 FRP 구속 콘크리트의 내구성에 영향을 미쳐 강도 저하를 초래하는 경우가 많습니다.

일부 연구자들은 다양한 단면 모양과 크기로 콘크리트 응력-변형률 변화 법칙을 조사했습니다. Yan 등6은 섬유 직물 두께와 양의 관련이 있는 극한 응력 및 변형률이 증가한다는 것을 발견했습니다. Wu 등7은 극한 변형률과 하중을 예측하기 위해 다양한 섬유 유형을 사용하여 FRP로 구속된 콘크리트에 대한 응력-변형률 곡선을 얻었습니다. Lin 등8은 원형, 정사각형, 직사각형 및 타원형 막대에 대한 FRP 응력-변형 모델도 매우 다르다는 사실을 발견하고 폭 비율과 모서리 반경을 매개변수로 사용하여 새로운 설계 중심 응력-변형 모델을 개발했습니다. Lam et al.9은 FRP의 고르지 못한 랩 조인트와 곡률이 FRP의 파단 변형률에 영향을 미치고 응력이 판 인장 시험보다 작다는 것을 관찰했습니다. 또한, 학자들은 실제 프로젝트의 다양한 요구 사항을 기반으로 부분 감금 및 새로운 감금 기술을 연구해 왔습니다. Wang et al.10은 전체, 부분, 비구속 콘크리트를 포함한 세 가지 구속 모드에 대한 축방향 압축 시험을 수행했습니다. 응력-변형 모델이 개발되어 부분적으로 구속된 콘크리트에 대한 구속 효과 계수를 제공합니다. Wu 등11은 크기 영향을 설명하는 FRP 구속 콘크리트의 응력-변형률 관계를 예측하는 방법을 개발했습니다. Moran 등12은 FRP 나선형 스트립을 사용하여 구속 콘크리트의 축방향 단조 압축 성능을 평가하고 응력-변형률 곡선을 얻었습니다. 그러나 위의 연구들은 주로 부분구속 콘크리트와 완전구속 콘크리트의 차이를 연구하고 있다. FRP 부분구속 콘크리트의 다양한 부분의 작용은 자세히 연구되지 않았습니다.