berita

Terima kasih atas kunjungannya.Anda menggunakan versi browser dengan dukungan CSS terbatas.Untuk pengalaman terbaik, kami menyarankan Anda menggunakan browser yang diperbarui (atau nonaktifkan Mode Kompatibilitas di Internet Explorer).Selain itu, untuk memastikan dukungan berkelanjutan, kami menampilkan situs tanpa gaya dan JavaScript.
Beton bertulang polimer (FRP) dianggap sebagai metode perbaikan struktural yang inovatif dan ekonomis.Dalam penelitian ini, dua bahan khas [polimer yang diperkuat serat karbon (CFRP) dan polimer yang diperkuat serat kaca (GFRP)] dipilih untuk mempelajari efek penguatan beton di lingkungan yang keras.Ketahanan beton yang mengandung FRP terhadap serangan sulfat dan siklus beku-cair terkait telah dibahas.Mikroskop elektron untuk mempelajari permukaan dan degradasi internal beton selama erosi terkonjugasi.Derajat dan mekanisme korosi natrium sulfat dianalisis dengan nilai pH, mikroskop elektron SEM, dan spektrum energi EMF.Uji kuat tekan aksial telah digunakan untuk mengevaluasi penguatan kolom beton dengan pembatas FRP, dan hubungan tegangan-regangan telah diturunkan untuk berbagai metode retensi FRP dalam lingkungan kopel erosif.Analisis kesalahan dilakukan untuk mengkalibrasi hasil uji eksperimen menggunakan empat model prediksi yang ada.Semua pengamatan menunjukkan bahwa proses degradasi beton yang dibatasi FRP adalah kompleks dan dinamis di bawah tekanan konjugat.Natrium sulfat awalnya meningkatkan kekuatan beton dalam bentuk mentahnya.Namun, siklus beku-cair selanjutnya dapat memperburuk retak beton, dan natrium sulfat selanjutnya mengurangi kekuatan beton dengan meningkatkan retak.Model numerik yang akurat diusulkan untuk mensimulasikan hubungan tegangan-regangan, yang sangat penting untuk merancang dan mengevaluasi siklus hidup beton yang dibatasi FRP.
Sebagai metode perkuatan beton inovatif yang telah diteliti sejak tahun 1970-an, FRP memiliki keunggulan bobot yang ringan, kekuatan tinggi, ketahanan korosi, ketahanan lelah dan konstruksi yang nyaman1,2,3.Seiring penurunan biaya, ini menjadi lebih umum dalam aplikasi teknik seperti fiberglass (GFRP), serat karbon (CFRP), serat basal (BFRP), dan serat aramid (AFRP), yang merupakan FRP yang paling umum digunakan untuk penguatan struktural4, 5 Metode retensi FRP yang diusulkan dapat meningkatkan kinerja beton dan menghindari keruntuhan dini.Namun, berbagai lingkungan eksternal dalam teknik mesin sering mempengaruhi daya tahan beton terbatas FRP, menyebabkan kekuatannya terganggu.
Beberapa peneliti telah mempelajari perubahan tegangan dan regangan pada beton dengan bentuk dan ukuran penampang yang berbeda.Yang dkk.6 menemukan bahwa tekanan dan regangan akhir berkorelasi positif dengan pertumbuhan ketebalan jaringan fibrosa.Wu et al.7 memperoleh kurva tegangan-regangan untuk beton yang dibatasi FRP menggunakan berbagai jenis serat untuk memprediksi regangan dan beban ultimit.Lin et al.8 menemukan bahwa model tegangan-regangan FRP untuk batang bulat, persegi, persegi panjang, dan elips juga sangat berbeda, dan mengembangkan model tegangan-regangan berorientasi desain baru dengan menggunakan rasio lebar dan radius sudut sebagai parameter.Lam et al.9 mengamati bahwa tumpang tindih dan kelengkungan FRP yang tidak seragam menghasilkan regangan dan tegangan fraktur yang lebih sedikit pada FRP dibandingkan pada uji tarik pelat.Selain itu, para ilmuwan telah mempelajari kendala parsial dan metode kendala baru sesuai dengan kebutuhan desain dunia nyata yang berbeda.Wang dkk.[10] melakukan uji kompresi aksial pada beton penuh, sebagian dan tidak terbatas dalam tiga mode terbatas.Model "tegangan-regangan" telah dikembangkan dan koefisien efek pembatas untuk beton tertutup sebagian diberikan.Wu dkk.11 mengembangkan metode untuk memprediksi ketergantungan tegangan-regangan dari beton yang dibatasi FRP yang memperhitungkan efek ukuran.Moran et al.12 mengevaluasi sifat kompresi aksial monotonik dari beton terkendala dengan strip heliks FRP dan menurunkan kurva tegangan-regangannya.Namun, studi di atas terutama meneliti perbedaan antara beton tertutup sebagian dan beton tertutup penuh.Peran FRP yang membatasi sebagian bagian beton belum dipelajari secara rinci.
Selain itu, studi ini mengevaluasi kinerja beton bertulang FRP dalam hal kuat tekan, perubahan regangan, modulus elastisitas awal, dan modulus pengerasan regangan dalam berbagai kondisi.Tijani dkk.13,14 menemukan bahwa kemampuan perbaikan beton terbatas FRP menurun dengan meningkatnya kerusakan dalam percobaan perbaikan FRP pada beton yang awalnya rusak.Ma et al.[15] mempelajari pengaruh kerusakan awal pada kolom beton yang dibatasi FRP dan menganggap bahwa pengaruh tingkat kerusakan pada kekuatan tarik dapat diabaikan, tetapi memiliki pengaruh yang signifikan terhadap deformasi lateral dan longitudinal.Namun, Cao et al.16 mengamati kurva tegangan-regangan dan kurva selubung tegangan-regangan dari beton yang dibatasi FRP yang dipengaruhi oleh kerusakan awal.Selain studi tentang kegagalan beton awal, beberapa studi juga telah dilakukan tentang durabilitas beton terbatas FRP di bawah kondisi lingkungan yang keras.Para ilmuwan ini mempelajari degradasi beton yang dibatasi FRP dalam kondisi yang keras dan menggunakan teknik penilaian kerusakan untuk membuat model degradasi untuk memprediksi masa pakai.Xie dkk.17 menempatkan beton dengan pembatas FRP di lingkungan hidrotermal dan menemukan bahwa kondisi hidrotermal secara signifikan mempengaruhi sifat mekanik FRP, menghasilkan penurunan kekuatan tekannya secara bertahap.Dalam lingkungan asam-basa, antarmuka antara CFRP dan beton memburuk.Dengan bertambahnya waktu perendaman, laju pelepasan energi penghancur lapisan CFRP menurun secara signifikan, yang pada akhirnya mengarah pada penghancuran sampel antar muka18,19,20.Selain itu, beberapa ilmuwan juga telah mempelajari efek pembekuan dan pencairan pada beton terbatas FRP.Liu et al.21 mencatat bahwa tulangan CFRP memiliki daya tahan yang baik di bawah siklus beku-cair berdasarkan modulus dinamis relatif, kekuatan tekan, dan rasio tegangan-regangan.Selain itu, sebuah model diusulkan yang dikaitkan dengan penurunan sifat mekanik beton.Namun, Peng et al.22 menghitung masa pakai CFRP dan perekat beton menggunakan data suhu dan siklus beku-cair.Guang dkk.23 melakukan uji cepat beku-cair beton dan mengusulkan metode untuk menilai ketahanan beku berdasarkan ketebalan lapisan yang rusak di bawah paparan beku-cair.Yazdani dkk.24 mempelajari pengaruh lapisan FRP pada penetrasi ion klorida ke dalam beton.Hasilnya menunjukkan bahwa lapisan FRP tahan secara kimiawi dan melindungi beton bagian dalam dari ion klorida bagian luar.Liu et al.25 mensimulasikan kondisi uji kulit untuk beton FRP terkorosi sulfat, membuat model slip, dan memprediksi degradasi antarmuka beton FRP.Wang dkk.26 menetapkan model tegangan-regangan untuk beton terkikis sulfat dengan batasan FRP melalui uji kompresi uniaksial.Zhou dkk.[27] mempelajari kerusakan pada beton bebas yang disebabkan oleh siklus beku-pencairan gabungan garam dan untuk pertama kalinya menggunakan fungsi logistik untuk menggambarkan mekanisme kegagalan.Studi-studi ini telah membuat kemajuan yang signifikan dalam mengevaluasi durabilitas beton terbatas FRP.Namun, sebagian besar peneliti berfokus pada pemodelan media erosif di bawah satu kondisi yang tidak menguntungkan.Beton sering rusak karena erosi yang disebabkan oleh berbagai kondisi lingkungan.Kondisi lingkungan gabungan ini sangat menurunkan kinerja beton yang dibatasi FRP.
Siklus sulfasi dan freeze-thaw adalah dua parameter penting yang mempengaruhi durabilitas beton.Teknologi lokalisasi FRP dapat meningkatkan sifat-sifat beton.Ini banyak digunakan dalam rekayasa dan penelitian, tetapi saat ini memiliki keterbatasan.Beberapa penelitian telah berfokus pada ketahanan beton yang dibatasi FRP terhadap korosi sulfat di daerah dingin.Proses erosi beton tertutup penuh, semi tertutup dan terbuka oleh sodium sulfat dan freeze-thaw memerlukan studi yang lebih rinci, terutama metode semi tertutup baru yang dijelaskan dalam artikel ini.Efek perkuatan pada kolom beton juga dipelajari dengan menukar urutan retensi FRP dan erosi.Perubahan mikrokosmik dan makroskopik pada sampel yang disebabkan oleh erosi ikatan dikarakterisasi dengan mikroskop elektron, uji pH, mikroskop elektron SEM, analisis spektrum energi EMF dan uji mekanik uniaksial.Selain itu, penelitian ini membahas hukum yang mengatur hubungan tegangan-regangan yang terjadi pada pengujian mekanik uniaksial.Nilai tegangan batas dan regangan yang diverifikasi secara eksperimental divalidasi dengan analisis kesalahan menggunakan empat model tegangan-regangan batas yang ada.Model yang diusulkan dapat sepenuhnya memprediksi regangan dan kekuatan akhir material, yang berguna untuk praktik penguatan FRP di masa mendatang.Akhirnya, ini berfungsi sebagai dasar konseptual untuk konsep ketahanan beku garam beton FRP.
Studi ini mengevaluasi kerusakan beton terbatas FRP menggunakan korosi larutan sulfat yang dikombinasikan dengan siklus beku-cair.Perubahan mikroskopis dan makroskopik yang disebabkan oleh erosi beton telah dibuktikan dengan menggunakan mikroskop elektron pemindaian, pengujian pH, spektroskopi energi EDS, dan pengujian mekanik uniaksial.Selain itu, sifat mekanik dan perubahan tegangan-regangan beton yang dibatasi FRP yang mengalami erosi ikatan diselidiki menggunakan eksperimen kompresi aksial.
FRP Confined Concrete terdiri dari beton mentah, bahan pembungkus luar FRP dan perekat epoksi.Dua bahan isolasi eksternal dipilih: CFRP dan GRP, sifat bahan ditunjukkan pada Tabel 1. Resin epoksi A dan B digunakan sebagai perekat (rasio pencampuran 2:1 berdasarkan volume).Beras.1 mengilustrasikan detail konstruksi bahan campuran beton.Pada Gambar 1a, digunakan semen Swan PO 42.5 Portland.Agregat kasar adalah batu basal yang dihancurkan dengan diameter masing-masing 5-10 dan 10-19 mm, seperti yang ditunjukkan pada gambar.1b dan c.Sebagai pengisi halus pada Gambar. 1g digunakan pasir sungai alami dengan modulus kehalusan 2,3.Siapkan larutan natrium sulfat dari butiran natrium sulfat anhidrat dan sejumlah air.
Komposisi campuran beton: a – semen, b – agregat 5–10 mm, c – agregat 10–19 mm, d – pasir sungai.
Kekuatan desain beton adalah 30 MPa, yang menghasilkan penurunan beton semen segar sebesar 40 hingga 100 mm.Rasio campuran beton ditunjukkan pada Tabel 2, dan rasio agregat kasar 5-10 mm dan 10-20 mm adalah 3:7.Pengaruh interaksi dengan lingkungan dimodelkan dengan terlebih dahulu menyiapkan larutan NaSO4 10% kemudian menuangkan larutan tersebut ke dalam ruang siklus freeze-thaw.
Campuran beton disiapkan dalam mixer paksa 0,5 m3 dan seluruh adonan beton digunakan untuk meletakkan sampel yang diperlukan.Pertama-tama, bahan beton disiapkan sesuai Tabel 2, dan semen, pasir, dan agregat kasar dicampur terlebih dahulu selama tiga menit.Kemudian bagikan air secara merata dan aduk selama 5 menit.Selanjutnya sampel beton dicor ke dalam cetakan silinder dan dipadatkan di atas meja getar (diameter cetakan 10 cm, tinggi 20 cm).
Setelah pemeraman selama 28 hari, sampel dibungkus dengan bahan FRP.Studi ini membahas tiga metode kolom beton bertulang, yaitu metode tertutup penuh, semi-terkekang, dan tak terbatas.Dua tipe, CFRP dan GFRP, digunakan untuk material terbatas.FRP Cangkang beton FRP tertutup penuh, tinggi 20 cm dan panjang 39 cm.Bagian atas dan bawah beton yang terikat FRP tidak ditutup dengan epoksi.Proses pengujian semi-hermetis sebagai teknologi kedap udara yang diusulkan baru-baru ini dijelaskan sebagai berikut.
(2) Dengan menggunakan penggaris, buat garis pada permukaan silinder beton untuk menentukan posisi strip FRP, jarak antar strip adalah 2,5 cm.Kemudian bungkus selotip di sekitar area beton di mana FRP tidak diperlukan.
(3) Permukaan beton dipoles halus dengan amplas, dilap dengan wol alkohol, dan dilapisi dengan epoksi.Kemudian secara manual tempelkan strip fiberglass ke permukaan beton dan tekan celahnya agar fiberglass menempel sepenuhnya ke permukaan beton dan menghindari gelembung udara.Terakhir, rekatkan strip FRP ke permukaan beton dari atas ke bawah, sesuai dengan tanda yang dibuat dengan penggaris.
(4) Setelah setengah jam, periksa apakah beton sudah lepas dari FRP.Jika FRP tergelincir atau mencuat, sebaiknya segera diperbaiki.Spesimen yang dicetak harus dirawat selama 7 hari untuk memastikan kekuatan yang disembuhkan.
(5) Setelah diawetkan, gunakan pisau utilitas untuk melepaskan selotip dari permukaan beton, dan terakhir dapatkan kolom beton FRP semi-hermetis.
Hasil di bawah berbagai kendala ditunjukkan pada gambar.2. Gambar 2a menunjukkan beton CFRP tertutup penuh, Gambar 2b menunjukkan beton CFRP semi-generalisasi, Gambar 2c menunjukkan beton GFRP tertutup penuh, dan Gambar 2d menunjukkan beton CFRP semi-terkendala.
Gaya tertutup: (a) CFRP tertutup sepenuhnya;(b) serat karbon setengah tertutup;(c) benar-benar tertutup dalam fiberglass;(d) fiberglass setengah tertutup.
Ada empat parameter utama yang dirancang untuk menyelidiki pengaruh kendala FRP dan urutan erosi pada kinerja pengendalian erosi silinder.Tabel 3 menunjukkan jumlah sampel kolom beton.Sampel untuk setiap kategori terdiri dari tiga sampel status identik untuk menjaga agar data tetap konsisten.Rata-rata dari tiga sampel dianalisis untuk semua hasil eksperimen dalam artikel ini.
(1) Bahan kedap udara diklasifikasikan sebagai serat karbon atau fiberglass.Perbandingan dibuat dari pengaruh dua jenis serat pada tulangan beton.
(2) Metode penahanan kolom beton dibagi menjadi tiga jenis: terbatas penuh, semi terbatas dan tidak terbatas.Ketahanan erosi kolom beton setengah tertutup dibandingkan dengan dua varietas lainnya.
(3) Kondisi erosi adalah siklus beku-cair ditambah larutan sulfat, dan jumlah siklus beku-cair berturut-turut adalah 0, 50 dan 100 kali.Pengaruh erosi kopel pada kolom beton dengan pembatas FRP telah dipelajari.
(4) Benda uji dibagi menjadi tiga kelompok.Kelompok pertama adalah pembungkus FRP dan kemudian korosi, kelompok kedua adalah korosi pertama dan kemudian pembungkus, dan kelompok ketiga adalah korosi pertama kemudian pembungkus dan kemudian korosi.
Prosedur percobaan menggunakan mesin uji universal, mesin uji tarik, unit siklus beku-cair (tipe CDR-Z), mikroskop elektron, pH meter, pengukur regangan, perangkat perpindahan, mikroskop elektron SEM, dan Penganalisis spektrum energi EDS dalam penelitian ini.Sampel berupa kolom beton dengan tinggi 10 cm dan diameter 20 cm.Beton sembuh dalam waktu 28 hari setelah penuangan dan pemadatan, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3a.Semua sampel dibongkar setelah pengecoran dan disimpan selama 28 hari pada suhu 18-22°C dan kelembaban relatif 95%, kemudian beberapa sampel dibungkus dengan fiberglass.
Metode pengujian: (a) peralatan untuk mempertahankan suhu dan kelembaban yang konstan;(b) mesin siklus beku-cair;(c) mesin uji universal;(d) penguji pH;(e) pengamatan mikroskopis.
Eksperimen freeze-thaw menggunakan metode flash freeze seperti pada Gambar 3b.Menurut GB/T 50082-2009 “Standar Ketahanan Beton Konvensional”, sampel beton direndam seluruhnya dalam larutan natrium sulfat 10% pada suhu 15-20°C selama 4 hari sebelum dibekukan dan dicairkan.Setelah itu, serangan sulfat dimulai dan berakhir bersamaan dengan siklus beku-cair.Waktu siklus beku-cair adalah 2 hingga 4 jam, dan waktu pencairan tidak boleh kurang dari 1/4 waktu siklus.Suhu inti sampel harus dipertahankan dalam kisaran dari (-18±2) hingga (5±2) °С.Transisi dari pembekuan ke pencairan tidak boleh lebih dari sepuluh menit.Tiga sampel silinder identik dari masing-masing kategori digunakan untuk mempelajari penurunan berat badan dan perubahan pH larutan selama 25 siklus pencairan beku, seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 3d.Setelah setiap 25 siklus beku-cair, sampel dipindahkan dan permukaan dibersihkan sebelum menentukan berat segarnya (Wd).Semua percobaan dilakukan dalam rangkap tiga sampel, dan nilai rata-rata digunakan untuk membahas hasil pengujian.Rumus kehilangan massa dan kekuatan sampel ditentukan sebagai berikut:
Dalam rumus, ΔWd adalah kehilangan berat (%) sampel setelah setiap 25 siklus beku-cair, W0 adalah berat rata-rata sampel beton sebelum siklus beku-cair (kg), Wd adalah berat beton rata-rata.berat sampel setelah 25 siklus beku-cair (kg).
Koefisien degradasi kekuatan sampel dicirikan oleh Kd, dan rumus perhitungannya adalah sebagai berikut:
Dalam rumus, ΔKd adalah laju kehilangan kekuatan (%) sampel setelah setiap 50 siklus beku-cair, f0 adalah kekuatan rata-rata sampel beton sebelum siklus beku-cair (MPa), fd adalah kekuatan rata-rata beton sampel beton untuk 50 siklus beku-cair (MPa).
Pada ara.3c menunjukkan mesin uji tekan untuk benda uji beton.Sesuai dengan “Standar Metode Uji Sifat Fisik dan Mekanik Beton” (GBT50081-2019), metode pengujian kolom beton untuk kuat tekan ditentukan.Laju pembebanan dalam uji kompresi adalah 0,5 MPa/dtk, dan pembebanan kontinu dan berurutan digunakan selama pengujian.Hubungan beban-perpindahan untuk setiap spesimen dicatat selama pengujian mekanis.Pengukur regangan dipasang pada permukaan luar beton dan lapisan FRP spesimen untuk mengukur regangan aksial dan horizontal.Sel regangan digunakan dalam pengujian mekanis untuk merekam perubahan regangan spesimen selama uji kompresi.
Setiap 25 siklus beku-cair, sampel larutan beku-cair dikeluarkan dan ditempatkan dalam wadah.Pada ara.3d menunjukkan uji pH larutan sampel dalam wadah.Pemeriksaan mikroskopis permukaan dan penampang sampel dalam kondisi beku-cair ditunjukkan pada Gambar. 3d.Keadaan permukaan berbagai sampel setelah 50 dan 100 siklus beku-cair dalam larutan sulfat diamati di bawah mikroskop.Mikroskop ini menggunakan perbesaran 400x.Saat mengamati permukaan sampel, erosi lapisan FRP dan lapisan luar beton terutama diamati.Pengamatan penampang sampel pada dasarnya memilih kondisi erosi pada jarak 5, 10 dan 15 mm dari lapisan terluar.Pembentukan produk sulfat dan siklus freeze-thaw memerlukan pengujian lebih lanjut.Oleh karena itu, permukaan yang dimodifikasi dari sampel terpilih diperiksa menggunakan mikroskop elektron pemindaian (SEM) yang dilengkapi dengan spektrometer dispersif energi (EDS).
Periksa permukaan sampel secara visual dengan mikroskop elektron dan pilih perbesaran 400X.Tingkat kerusakan permukaan pada beton GRP semi tertutup dan tanpa sambungan di bawah siklus beku-cair dan paparan sulfat cukup tinggi, sedangkan pada beton tertutup penuh dapat diabaikan.Kategori pertama mengacu pada terjadinya erosi beton yang mengalir bebas oleh natrium sulfat dan dari 0 hingga 100 siklus beku-cair, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4a.Sampel beton tanpa paparan embun beku memiliki permukaan yang halus tanpa fitur yang terlihat.Setelah 50 erosi, blok pulp di permukaan sebagian terkelupas, memperlihatkan cangkang putih pulp.Setelah 100 erosi, cangkang larutan benar-benar lepas selama inspeksi visual permukaan beton.Pengamatan mikroskopis menunjukkan bahwa permukaan beton beku-cair terkikis 0 halus dan agregat permukaan dan mortar berada di bidang yang sama.Permukaan yang tidak rata dan kasar diamati pada permukaan beton yang terkikis oleh 50 siklus beku-cair.Hal ini dapat dijelaskan dengan fakta bahwa beberapa mortar hancur dan sejumlah kecil kristal butiran putih menempel di permukaan, yang terutama terdiri dari agregat, mortar, dan kristal putih.Setelah 100 siklus beku-cair, area besar kristal putih muncul di permukaan beton, sedangkan agregat kasar berwarna gelap terpapar ke lingkungan luar.Saat ini permukaan beton sebagian besar tersingkap agregat dan kristal putih.
Morfologi kolom beton beku-cair erosif: (a) kolom beton tak terbatas;(b) beton bertulang serat karbon setengah tertutup;(c) beton semi tertutup GRP;(d) beton CFRP tertutup sepenuhnya;(e) Beton setengah tertutup beton GRP.
Kategori kedua adalah korosi kolom beton CFRP dan GRP semi-hermetis di bawah siklus beku-cair dan paparan sulfat, seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 4b, c.Inspeksi visual (perbesaran 1x) menunjukkan bahwa bubuk putih secara bertahap terbentuk di permukaan lapisan berserat, yang dengan cepat jatuh dengan peningkatan jumlah siklus beku-cair.Erosi permukaan yang tidak terbatas dari beton FRP semi-hermetis menjadi lebih jelas seiring dengan meningkatnya jumlah siklus beku-cair.Fenomena "kembung" yang terlihat (permukaan terbuka dari solusi kolom beton berada di ambang kehancuran).Namun, fenomena pengelupasan sebagian terhambat oleh lapisan serat karbon yang berdekatan).Di bawah mikroskop, serat karbon sintetis tampak seperti benang putih dengan latar belakang hitam pada pembesaran 400x.Karena bentuk seratnya yang bulat dan paparan cahaya yang tidak merata, serat tersebut tampak putih, tetapi bundel serat karbonnya sendiri berwarna hitam.Fiberglass awalnya berwarna putih seperti benang, tetapi setelah kontak dengan perekat menjadi transparan dan keadaan beton di dalam fiberglass terlihat jelas.Fiberglass berwarna putih cerah dan pengikatnya berwarna kekuningan.Keduanya berwarna sangat terang, sehingga warna lem akan menyembunyikan untaian fiberglass, memberikan warna kekuningan pada tampilan keseluruhan.Serat karbon dan kaca dilindungi dari kerusakan oleh resin epoksi eksternal.Saat jumlah serangan beku-cair meningkat, lebih banyak rongga dan beberapa kristal putih terlihat di permukaan.Saat siklus pembekuan sulfat meningkat, pengikat secara bertahap menjadi lebih tipis, warna kekuningan menghilang dan serat menjadi terlihat.
Kategori ketiga adalah korosi beton CFRP dan GRP tertutup penuh di bawah siklus beku-cair dan paparan sulfat, seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 4d, e.Sekali lagi, hasil yang diamati mirip dengan tipe kedua dari penampang kolom beton yang dibatasi.
Bandingkan fenomena yang diamati setelah menerapkan tiga metode penahanan yang dijelaskan di atas.Jaringan berserat dalam beton FRP berinsulasi penuh tetap stabil karena jumlah siklus beku-cair meningkat.Di sisi lain, lapisan cincin perekat lebih tipis di permukaan.Resin epoksi sebagian besar bereaksi dengan ion hidrogen aktif dalam asam sulfat cincin terbuka dan hampir tidak bereaksi dengan sulfat28.Dengan demikian, dapat dianggap bahwa erosi terutama mengubah sifat lapisan perekat sebagai akibat dari siklus beku-cair, sehingga mengubah efek penguatan FRP.Permukaan beton beton semi-hermetis FRP memiliki fenomena erosi yang sama dengan permukaan beton tak bertulang.Lapisan FRPnya sesuai dengan lapisan FRP beton tertutup penuh, dan kerusakannya tidak terlihat jelas.Namun, pada beton GRP semi-tertutup, retakan erosi yang luas terjadi di mana strip serat berpotongan dengan beton terbuka.Erosi permukaan beton terbuka menjadi lebih parah dengan meningkatnya jumlah siklus beku-cair.
Interior beton FRP yang tertutup penuh, semi tertutup, dan tidak terbatas menunjukkan perbedaan yang signifikan ketika mengalami siklus beku-cair dan paparan larutan sulfat.Sampel dipotong melintang dan potongan melintang diamati menggunakan mikroskop elektron dengan pembesaran 400x.Pada ara.5 menunjukkan gambar mikroskopis pada jarak 5 mm, 10 mm dan 15 mm dari batas antara beton dan mortar.Telah diamati bahwa ketika larutan natrium sulfat dikombinasikan dengan pembekuan-pencairan, kerusakan beton semakin terurai dari permukaan ke interior.Karena kondisi erosi internal beton berbatas CFRP dan GFRP adalah sama, bagian ini tidak membandingkan kedua bahan penahan.
Pengamatan mikroskopis bagian dalam kolom beton: (a) sepenuhnya dibatasi oleh kaca serat;(b) setengah tertutup dengan fiberglass;(c) tidak terbatas.
Erosi internal beton tertutup penuh FRP ditunjukkan pada gambar.5a.Retakan terlihat pada 5 mm, permukaannya relatif halus, tidak ada kristalisasi.Permukaannya halus, tanpa kristal, tebal 10 sampai 15 mm.Erosi internal beton semi-hermetik FRP ditunjukkan pada gambar.5 B. Retakan dan kristal putih terlihat pada 5mm dan 10mm, dan permukaan halus pada 15mm.Gambar 5c menunjukkan penampang kolom FRP beton yang ditemukan retakan pada 5, 10 dan 15 mm.Beberapa kristal putih di retakan menjadi semakin jarang saat retakan berpindah dari luar beton ke dalam.Kolom beton endless menunjukkan erosi paling banyak, diikuti oleh kolom beton FRP semi-constrained.Natrium sulfat memiliki sedikit efek pada bagian dalam sampel beton FRP tertutup penuh selama 100 siklus beku-cair.Hal ini menunjukkan bahwa penyebab utama erosi beton FRP yang dibatasi sepenuhnya adalah erosi beku-cair selama periode waktu tertentu.Pengamatan penampang menunjukkan bahwa penampang segera sebelum pembekuan dan pencairan halus dan bebas dari agregat.Saat beton membeku dan mencair, retakan terlihat, hal yang sama berlaku untuk agregat, dan kristal butiran putih tertutup rapat dengan retakan.Studi27 telah menunjukkan bahwa ketika beton ditempatkan dalam larutan natrium sulfat, natrium sulfat akan menembus ke dalam beton, beberapa di antaranya akan mengendap sebagai kristal natrium sulfat, dan beberapa akan bereaksi dengan semen.Kristal natrium sulfat dan produk reaksi terlihat seperti butiran putih.
FRP sepenuhnya membatasi retakan beton pada erosi terkonjugasi, tetapi bagian tersebut halus tanpa kristalisasi.Di sisi lain, bagian beton semi-tertutup dan tidak terbatas FRP telah mengembangkan retakan internal dan kristalisasi di bawah erosi terkonjugasi.Menurut deskripsi gambar dan penelitian sebelumnya29, proses erosi sambungan beton FRP tak terbatas dan semi terbatas dibagi menjadi dua tahap.Tahap pertama retak beton dikaitkan dengan ekspansi dan kontraksi selama pencairan beku.Ketika sulfat menembus beton dan menjadi terlihat, sulfat yang sesuai mengisi retakan yang dibuat oleh penyusutan dari reaksi beku-cair dan hidrasi.Oleh karena itu, sulfat memiliki efek perlindungan khusus pada beton pada tahap awal dan dapat meningkatkan sifat mekanik beton sampai batas tertentu.Serangan sulfat tahap kedua berlanjut, menembus retakan atau rongga dan bereaksi dengan semen membentuk tawas.Akibatnya, retakan bertambah besar dan menyebabkan kerusakan.Selama waktu ini, reaksi ekspansi dan kontraksi yang terkait dengan pembekuan dan pencairan akan memperparah kerusakan internal beton, yang mengakibatkan penurunan daya dukung.
Pada ara.6 menunjukkan perubahan pH larutan impregnasi beton untuk tiga metode terbatas yang dipantau setelah 0, 25, 50, 75, dan 100 siklus beku-cair.Mortar beton FRP tanpa batas dan semi-tertutup menunjukkan kenaikan pH tercepat dari 0 hingga 25 siklus beku-cair.Nilai pH mereka masing-masing meningkat dari 7,5 menjadi 11,5 dan 11,4.Karena jumlah siklus beku-cair meningkat, kenaikan pH secara bertahap melambat setelah 25-100 siklus beku-cair.Nilai pH mereka masing-masing meningkat dari 11,5 dan 11,4 menjadi 12,4 dan 11,84.Karena beton FRP yang terikat penuh menutupi lapisan FRP, larutan natrium sulfat sulit untuk menembus.Pada saat yang sama, komposisi semen sulit menembus ke dalam larutan eksternal.Dengan demikian, pH secara bertahap meningkat dari 7,5 menjadi 8,0 antara 0 dan 100 siklus beku-cair.Alasan perubahan pH dianalisis sebagai berikut.Silikat dalam beton bergabung dengan ion hidrogen dalam air untuk membentuk asam silikat, dan sisa OH- meningkatkan pH larutan jenuh.Perubahan pH lebih terlihat antara 0-25 siklus beku-cair dan kurang terlihat antara 25-100 siklus beku-cair30.Namun, ditemukan di sini bahwa pH terus meningkat setelah 25-100 siklus beku-cair.Hal ini dapat dijelaskan dengan fakta bahwa natrium sulfat bereaksi secara kimiawi dengan bagian dalam beton, mengubah pH larutan.Analisis komposisi kimia menunjukkan bahwa beton bereaksi dengan natrium sulfat sebagai berikut.
Formula (3) dan (4) menunjukkan bahwa natrium sulfat dan kalsium hidroksida dalam semen membentuk gipsum (kalsium sulfat), dan kalsium sulfat selanjutnya bereaksi dengan kalsium metaaluminat dalam semen untuk membentuk kristal tawas.Reaksi (4) disertai dengan pembentukan basa OH-, yang menyebabkan peningkatan pH.Juga, karena reaksi ini dapat dibalik, pH naik pada waktu tertentu dan berubah perlahan.
Pada ara.Gambar 7a menunjukkan penurunan berat beton GRP tertutup penuh, semi tertutup, dan saling mengunci selama siklus beku-cair dalam larutan sulfat.Perubahan yang paling jelas dalam kehilangan massa adalah beton tak terbatas.Beton tak terbatas kehilangan sekitar 3,2% massanya setelah 50 serangan beku-cair dan sekitar 3,85% setelah 100 serangan beku-cair.Hasil penelitian menunjukkan bahwa pengaruh erosi terkonjugasi terhadap kualitas beton aliran bebas menurun seiring dengan bertambahnya jumlah siklus beku-cair.Namun, ketika mengamati permukaan sampel, ditemukan bahwa kehilangan mortar setelah 100 siklus beku-cair lebih besar daripada setelah 50 siklus beku-cair.Dikombinasikan dengan studi di bagian sebelumnya, dapat dihipotesiskan bahwa penetrasi sulfat ke dalam beton menyebabkan perlambatan kehilangan massa.Sementara itu, tawas dan gipsum yang dihasilkan secara internal juga menghasilkan penurunan berat yang lebih lambat, seperti yang diprediksi oleh persamaan kimia (3) dan (4).
Perubahan berat: (a) hubungan antara perubahan berat dan jumlah siklus beku-cair;(b) hubungan antara perubahan massa dan nilai pH.
Perubahan penurunan berat beton semi-hermetis FRP pertama-tama menurun dan kemudian meningkat.Setelah 50 siklus beku-cair, kehilangan massa beton fiberglass semi-hermetis adalah sekitar 1,3%.Penurunan berat badan setelah 100 siklus adalah 0,8%.Oleh karena itu, dapat disimpulkan bahwa natrium sulfat menembus ke dalam beton yang mengalir bebas.Selain itu, pengamatan permukaan benda uji juga menunjukkan bahwa strip serat dapat menahan pengelupasan mortar di area terbuka, sehingga mengurangi kehilangan berat.
Perubahan kehilangan massa beton FRP tertutup penuh berbeda dari dua yang pertama.Massa tidak kalah, tapi bertambah.Setelah 50 erosi pencairan es, massa meningkat sekitar 0,08%.Setelah 100 kali, massanya bertambah sekitar 0,428%.Karena beton dituang seluruhnya, adukan pada permukaan beton tidak akan lepas dan kecil kemungkinannya mengakibatkan penurunan kualitas.Di sisi lain, penetrasi air dan sulfat dari permukaan konten tinggi ke dalam interior beton konten rendah juga meningkatkan kualitas beton.
Beberapa penelitian sebelumnya telah dilakukan mengenai hubungan antara pH dan kehilangan massa pada beton yang dibatasi FRP dalam kondisi erosif.Sebagian besar penelitian terutama membahas hubungan antara kehilangan massa, modulus elastisitas dan kehilangan kekuatan.Pada ara.7b menunjukkan hubungan antara pH beton dan kehilangan massa di bawah tiga batasan.Model prediktif diusulkan untuk memprediksi kehilangan massa beton menggunakan tiga metode retensi pada nilai pH yang berbeda.Seperti dapat dilihat pada Gambar 7b, koefisien Pearson tinggi, menunjukkan bahwa memang ada korelasi antara pH dan kehilangan massa.Nilai r-kuadrat untuk beton yang tidak dibatasi, semi-dibatasi, dan sepenuhnya dibatasi masing-masing adalah 0,86, 0,75, dan 0,96.Hal ini menunjukkan bahwa perubahan pH dan penurunan berat beton berinsulasi penuh relatif linier pada kondisi sulfat dan beku-cair.Pada beton tanpa batas dan beton FRP semi-hermetis, pH secara bertahap meningkat saat semen bereaksi dengan larutan berair.Akibatnya, permukaan beton berangsur-angsur hancur, yang menyebabkan tidak berbobot.Di sisi lain, pH beton tertutup sepenuhnya sedikit berubah karena lapisan FRP memperlambat reaksi kimia semen dengan larutan air.Dengan demikian, untuk beton yang tertutup sepenuhnya, tidak ada erosi permukaan yang terlihat, tetapi akan bertambah berat karena jenuh karena penyerapan larutan sulfat.
Pada ara.8 menunjukkan hasil pemindaian SEM sampel yang digores dengan pencairan beku natrium sulfat.Mikroskop elektron memeriksa sampel yang dikumpulkan dari blok yang diambil dari lapisan luar kolom beton.Gambar 8a adalah gambar pemindaian mikroskop elektron dari beton tanpa penutup sebelum erosi.Perlu dicatat bahwa terdapat banyak lubang pada permukaan sampel, yang mempengaruhi kekuatan kolom beton itu sendiri sebelum pencairan es.Pada ara.8b menunjukkan gambar mikroskop elektron dari sampel beton FRP yang diisolasi penuh setelah 100 siklus beku-cair.Retakan pada sampel karena pembekuan dan pencairan dapat dideteksi.Namun, permukaannya relatif halus dan tidak ada kristal di atasnya.Oleh karena itu, retakan yang tidak terisi lebih terlihat.Pada ara.8c menunjukkan sampel beton GRP semi-hermetis setelah 100 siklus erosi es.Terlihat jelas retakan melebar dan butiran terbentuk di antara retakan.Beberapa partikel ini menempel pada retakan.Pemindaian SEM dari sampel kolom beton tak terbatas ditunjukkan pada Gambar 8d, sebuah fenomena yang konsisten dengan semi-pembatasan.Untuk lebih menjelaskan komposisi partikel, partikel dalam retakan selanjutnya diperbesar dan dianalisis menggunakan spektroskopi EDS.Partikel pada dasarnya datang dalam tiga bentuk berbeda.Menurut analisis spektrum energi, tipe pertama, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 9a, adalah kristal blok biasa, terutama terdiri dari O, S, Ca, dan elemen lainnya.Dengan menggabungkan rumus sebelumnya (3) dan (4), dapat ditentukan bahwa komponen utama bahannya adalah gipsum (kalsium sulfat).Yang kedua ditunjukkan pada Gambar 9b;menurut analisis spektrum energi, itu adalah objek non-arah acicular, dan komponen utamanya adalah O, Al, S dan Ca.Resep kombinasi menunjukkan bahwa bahannya sebagian besar terdiri dari tawas.Blok ketiga yang ditunjukkan pada Gambar. 9c, adalah blok tidak beraturan, ditentukan dengan analisis spektrum energi, terutama terdiri dari komponen O, Na dan S. Ternyata ini sebagian besar adalah kristal natrium sulfat.Pemindaian mikroskop elektron menunjukkan bahwa sebagian besar rongga diisi dengan kristal natrium sulfat, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 9c, bersama dengan sejumlah kecil gipsum dan tawas.
Gambar mikroskop elektron sampel sebelum dan sesudah korosi: (a) beton terbuka sebelum korosi;(b) setelah korosi, fiberglass disegel sepenuhnya;(c) setelah korosi beton semi tertutup GRP;(d) setelah korosi beton terbuka.
Analisis memungkinkan kita untuk menarik kesimpulan berikut.Gambar mikroskop elektron dari ketiga sampel semuanya 1k × dan produk retakan dan erosi ditemukan dan diamati pada gambar.Beton yang tidak dibatasi memiliki retakan terluas dan mengandung banyak butiran.Beton semi-tekanan FRP lebih rendah daripada beton non-tekanan dalam hal lebar retak dan jumlah partikel.Beton FRP tertutup penuh memiliki lebar retak terkecil dan tidak ada partikel setelah erosi beku-cair.Semua ini menunjukkan bahwa beton FRP tertutup sepenuhnya paling tidak rentan terhadap erosi dari pembekuan dan pencairan.Proses kimia di dalam kolom beton FRP semi tertutup dan terbuka menyebabkan pembentukan tawas dan gipsum, dan penetrasi sulfat mempengaruhi porositas.Sementara siklus beku-cair adalah penyebab utama retak beton, sulfat dan produknya mengisi beberapa retakan dan pori-pori di tempat pertama.Namun, seiring bertambahnya jumlah dan waktu erosi, retakan terus meluas dan volume tawas yang terbentuk meningkat, menghasilkan retakan ekstrusi.Pada akhirnya, freeze-thaw dan paparan sulfat akan mengurangi kekuatan kolom.