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पॉलिमर-प्रबलित कंक्रीट (FRP) को संरचनात्मक मरम्मत का एक नवीन और किफायती तरीका माना जाता है।इस अध्ययन में, दो विशिष्ट सामग्रियों [कार्बन फाइबर प्रबलित बहुलक (CFRP) और ग्लास फाइबर प्रबलित बहुलक (GFRP)] को कठोर वातावरण में कंक्रीट के प्रबलिंग प्रभाव का अध्ययन करने के लिए चुना गया था।सल्फेट हमले और संबंधित फ्रीज-पिघलना चक्रों के लिए एफआरपी युक्त कंक्रीट के प्रतिरोध पर चर्चा की गई है।संयुग्मित क्षरण के दौरान कंक्रीट की सतह और आंतरिक गिरावट का अध्ययन करने के लिए इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी।सोडियम सल्फेट जंग की डिग्री और तंत्र का पीएच मान, एसईएम इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी और ईएमएफ ऊर्जा स्पेक्ट्रम द्वारा विश्लेषण किया गया था।एफआरपी-बाधित कंक्रीट स्तंभों के सुदृढीकरण का मूल्यांकन करने के लिए अक्षीय संपीड़ित शक्ति परीक्षणों का उपयोग किया गया है, और एक क्षीण युग्मित वातावरण में एफआरपी प्रतिधारण के विभिन्न तरीकों के लिए तनाव-तनाव संबंध प्राप्त किए गए हैं।चार मौजूदा भविष्य कहनेवाला मॉडल का उपयोग करके प्रयोगात्मक परीक्षण परिणामों को जांचने के लिए त्रुटि विश्लेषण किया गया था।सभी अवलोकनों से संकेत मिलता है कि एफआरपी-प्रतिबंधित कंक्रीट की गिरावट प्रक्रिया संयुग्मी तनाव के तहत जटिल और गतिशील है।सोडियम सल्फेट शुरू में अपने कच्चे रूप में कंक्रीट की ताकत बढ़ाता है।हालांकि, बाद के फ्रीज-पिघलना चक्र कंक्रीट क्रैकिंग को बढ़ा सकते हैं, और सोडियम सल्फेट क्रैकिंग को बढ़ावा देकर कंक्रीट की ताकत को और कम कर देता है।तनाव-तनाव संबंध का अनुकरण करने के लिए एक सटीक संख्यात्मक मॉडल प्रस्तावित है, जो एफआरपी-बाधित कंक्रीट के जीवन चक्र को डिजाइन और मूल्यांकन करने के लिए महत्वपूर्ण है।
1970 के दशक से शोधित एक अभिनव ठोस सुदृढीकरण विधि के रूप में, FRP में हल्के वजन, उच्च शक्ति, संक्षारण प्रतिरोध, थकान प्रतिरोध और सुविधाजनक निर्माण1,2,3 के फायदे हैं।जैसे-जैसे लागत घटती है, यह इंजीनियरिंग अनुप्रयोगों जैसे कि फाइबर ग्लास (GFRP), कार्बन फाइबर (CFRP), बेसाल्ट फाइबर (BFRP), और अरिमिड फाइबर (AFRP) में अधिक आम होता जा रहा है, जो संरचनात्मक सुदृढीकरण के लिए सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला FRP है, 5 प्रस्तावित एफआरपी अवधारण विधि ठोस प्रदर्शन में सुधार कर सकती है और समय से पहले पतन से बच सकती है।हालांकि, मैकेनिकल इंजीनियरिंग में विभिन्न बाहरी वातावरण अक्सर एफआरपी-सीमित कंक्रीट के स्थायित्व को प्रभावित करते हैं, जिससे इसकी ताकत से समझौता किया जा सकता है।
कई शोधकर्ताओं ने विभिन्न क्रॉस-सेक्शनल आकार और आकारों के साथ कंक्रीट में तनाव और तनाव परिवर्तन का अध्ययन किया है।यांग एट अल।6 ने पाया कि रेशेदार ऊतक की मोटाई में वृद्धि के साथ परम तनाव और तनाव सकारात्मक रूप से सहसंबद्ध हैं।वू एट अल.7 ने परम तनाव और भार की भविष्यवाणी करने के लिए विभिन्न फाइबर प्रकारों का उपयोग करके एफआरपी-विवश कंक्रीट के लिए तनाव-तनाव घटता प्राप्त किया।लिन एट अल.8 ने पाया कि गोल, वर्गाकार, आयताकार और अण्डाकार पट्टियों के लिए एफआरपी तनाव-तनाव मॉडल भी बहुत भिन्न होते हैं, और पैरामीटर के रूप में चौड़ाई और कोने की त्रिज्या के अनुपात का उपयोग करके एक नया डिज़ाइन-उन्मुख तनाव-तनाव मॉडल विकसित किया।लैम एट अल.9 ने देखा कि एफआरपी के गैर-समान ओवरलैप और वक्रता के परिणामस्वरूप स्लैब तन्यता परीक्षणों की तुलना में एफआरपी में फ्रैक्चर तनाव और तनाव कम हुआ।इसके अलावा, वैज्ञानिकों ने वास्तविक दुनिया की विभिन्न डिजाइन आवश्यकताओं के अनुसार आंशिक बाधाओं और नई बाधा विधियों का अध्ययन किया है।वांग एट अल।[10] ने तीन सीमित मोड में पूरी तरह, आंशिक और अप्रतिबंधित कंक्रीट पर अक्षीय संपीड़न परीक्षण किया।एक "तनाव-तनाव" मॉडल विकसित किया गया है और आंशिक रूप से बंद कंक्रीट के लिए सीमित प्रभाव के गुणांक दिए गए हैं।वू एट अल।11 ने एफआरपी-बाधित कंक्रीट की तनाव-तनाव निर्भरता की भविष्यवाणी करने के लिए एक विधि विकसित की जो आकार के प्रभाव को ध्यान में रखती है।मोरन एट अल.12 ने एफआरपी पेचदार स्ट्रिप्स के साथ कंस्ट्रेन्ड कंक्रीट के अक्षीय मोनोटोनिक संपीड़न गुणों का मूल्यांकन किया और इसके तनाव-तनाव घटता को व्युत्पन्न किया।हालांकि, उपरोक्त अध्ययन मुख्य रूप से आंशिक रूप से बंद कंक्रीट और पूरी तरह से बंद कंक्रीट के बीच के अंतर की जांच करता है।ठोस वर्गों को आंशिक रूप से सीमित करने वाले एफआरपी की भूमिका का विस्तार से अध्ययन नहीं किया गया है।
इसके अलावा, अध्ययन ने विभिन्न स्थितियों के तहत संपीड़न शक्ति, तनाव परिवर्तन, लोच के प्रारंभिक मॉड्यूलस और तनाव-सख्त मॉड्यूलस के मामले में एफआरपी-प्रतिबंधित कंक्रीट के प्रदर्शन का मूल्यांकन किया।तिजानी एट अल।13,14 ने पाया कि प्रारंभिक रूप से क्षतिग्रस्त कंक्रीट पर एफआरपी मरम्मत प्रयोगों में बढ़ती क्षति के साथ एफआरपी-सीमित कंक्रीट की मरम्मत क्षमता घट जाती है।मा एट अल।[15] एफआरपी-बाधित कंक्रीट स्तंभों पर प्रारंभिक क्षति के प्रभाव का अध्ययन किया और माना कि तन्य शक्ति पर क्षति की डिग्री का प्रभाव नगण्य था, लेकिन पार्श्व और अनुदैर्ध्य विकृतियों पर इसका महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ा।हालांकि, काओ एट अल।16 ने प्रारंभिक क्षति से प्रभावित एफआरपी-विवश कंक्रीट के तनाव-तनाव घटता और तनाव-तनाव लिफाफा वक्र देखा।प्रारंभिक ठोस विफलता पर अध्ययन के अलावा, कठोर पर्यावरणीय परिस्थितियों में एफआरपी-सीमित कंक्रीट के स्थायित्व पर भी कुछ अध्ययन किए गए हैं।इन वैज्ञानिकों ने कठोर परिस्थितियों में एफआरपी-प्रतिबंधित कंक्रीट के क्षरण का अध्ययन किया और सेवा जीवन की भविष्यवाणी करने के लिए गिरावट मॉडल बनाने के लिए क्षति मूल्यांकन तकनीकों का इस्तेमाल किया।ज़ी एट अल।17 ने एफआरपी-विवश कंक्रीट को हाइड्रोथर्मल वातावरण में रखा और पाया कि हाइड्रोथर्मल स्थितियों ने एफआरपी के यांत्रिक गुणों को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित किया, जिसके परिणामस्वरूप इसकी संपीड़ित शक्ति में धीरे-धीरे कमी आई।एसिड-बेस वातावरण में, CFRP और कंक्रीट के बीच का इंटरफ़ेस बिगड़ जाता है।जैसे-जैसे विसर्जन का समय बढ़ता है, CFRP परत के विनाश की ऊर्जा की रिहाई की दर में काफी कमी आती है, जो अंततः इंटरफेशियल नमूनों के विनाश की ओर ले जाती है।इसके अलावा, कुछ वैज्ञानिकों ने एफआरपी-सीमित कंक्रीट पर जमने और पिघलने के प्रभावों का भी अध्ययन किया है।लिउ एट अल.21 ने नोट किया कि सीएफआरपी रीबार में सापेक्ष गतिशील मॉड्यूलस, संपीड़न शक्ति, और तनाव-तनाव अनुपात के आधार पर फ्रीज-पिघलना चक्रों के तहत अच्छा स्थायित्व है।इसके अलावा, एक मॉडल प्रस्तावित है जो कंक्रीट के यांत्रिक गुणों के बिगड़ने से जुड़ा है।हालांकि, पेंग एट अल.22 ने तापमान और फ्रीज-पिघलना चक्र डेटा का उपयोग करके सीएफआरपी और कंक्रीट चिपकने वाले जीवनकाल की गणना की।गुआंग एट अल।23 ने कंक्रीट के तेजी से फ्रीज-पिघलना परीक्षण किए और फ्रीज-पिघलना जोखिम के तहत क्षतिग्रस्त परत की मोटाई के आधार पर ठंढ प्रतिरोध का आकलन करने के लिए एक विधि प्रस्तावित की।यज़दानी एट अल।24 ने क्लोराइड आयनों के कंक्रीट में प्रवेश पर एफआरपी परतों के प्रभाव का अध्ययन किया।परिणाम बताते हैं कि एफआरपी परत रासायनिक रूप से प्रतिरोधी है और बाहरी क्लोराइड आयनों से आंतरिक कंक्रीट को अलग करती है।लियू एट अल.25 सल्फेट-कोरोडेड एफआरपी कंक्रीट के लिए सिम्युलेटेड पील टेस्ट स्थितियां, एक स्लिप मॉडल बनाया, और एफआरपी-कंक्रीट इंटरफेस के गिरावट की भविष्यवाणी की।वांग एट अल।26 ने एक अक्षीय संपीड़न परीक्षणों के माध्यम से एफआरपी-विवश सल्फेट-इरोडेड कंक्रीट के लिए एक तनाव-तनाव मॉडल स्थापित किया।झोउ एट अल।[27] नमक के संयुक्त फ्रीज-पिघलना चक्रों के कारण अपुष्ट कंक्रीट को होने वाले नुकसान का अध्ययन किया और विफलता तंत्र का वर्णन करने के लिए पहली बार एक लॉजिस्टिक फ़ंक्शन का उपयोग किया।इन अध्ययनों ने एफआरपी-सीमित कंक्रीट के स्थायित्व के मूल्यांकन में महत्वपूर्ण प्रगति की है।हालांकि, अधिकांश शोधकर्ताओं ने एक प्रतिकूल स्थिति के तहत इरोसिव मीडिया के मॉडलिंग पर ध्यान केंद्रित किया है।विभिन्न पर्यावरणीय परिस्थितियों के कारण होने वाले कटाव के कारण कंक्रीट अक्सर क्षतिग्रस्त हो जाता है।ये संयुक्त पर्यावरणीय परिस्थितियां एफआरपी-प्रतिबंधित कंक्रीट के प्रदर्शन को गंभीर रूप से कम करती हैं।
कंक्रीट के स्थायित्व को प्रभावित करने वाले सल्फेशन और फ्रीज-पिघलना चक्र दो विशिष्ट महत्वपूर्ण पैरामीटर हैं।एफआरपी स्थानीयकरण तकनीक कंक्रीट के गुणों में सुधार कर सकती है।यह व्यापक रूप से इंजीनियरिंग और अनुसंधान में उपयोग किया जाता है, लेकिन वर्तमान में इसकी सीमाएं हैं।ठंडे क्षेत्रों में सल्फेट जंग के लिए एफआरपी-प्रतिबंधित कंक्रीट के प्रतिरोध पर कई अध्ययनों ने ध्यान केंद्रित किया है।सोडियम सल्फेट और फ्रीज-पिघलना द्वारा पूरी तरह से संलग्न, अर्ध-संलग्न और खुले कंक्रीट के क्षरण की प्रक्रिया अधिक विस्तृत अध्ययन के योग्य है, विशेष रूप से इस लेख में वर्णित नई अर्ध-संलग्न विधि।एफआरपी प्रतिधारण और कटाव के क्रम का आदान-प्रदान करके कंक्रीट स्तंभों पर सुदृढीकरण प्रभाव का भी अध्ययन किया गया।बांड कटाव के कारण नमूने में सूक्ष्म जगत और स्थूल परिवर्तन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप, पीएच परीक्षण, एसईएम इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप, ईएमएफ ऊर्जा स्पेक्ट्रम विश्लेषण और एक अक्षीय यांत्रिक परीक्षण द्वारा विशेषता थे।इसके अलावा, यह अध्ययन तनाव-तनाव संबंध को नियंत्रित करने वाले कानूनों पर चर्चा करता है जो एक-अक्षीय यांत्रिक परीक्षण में होता है।प्रयोगात्मक रूप से सत्यापित सीमा तनाव और तनाव मूल्यों को चार मौजूदा सीमा तनाव-तनाव मॉडल का उपयोग करके त्रुटि विश्लेषण द्वारा मान्य किया गया था।प्रस्तावित मॉडल सामग्री के अंतिम तनाव और ताकत का पूरी तरह से अनुमान लगा सकता है, जो भविष्य के एफआरपी सुदृढीकरण अभ्यास के लिए उपयोगी है।अंत में, यह एफआरपी कंक्रीट नमक ठंढ प्रतिरोध अवधारणा के लिए वैचारिक आधार के रूप में कार्य करता है।
यह अध्ययन फ्रीज-पिघलना चक्रों के संयोजन में सल्फेट समाधान जंग का उपयोग करके एफआरपी-सीमित कंक्रीट की गिरावट का मूल्यांकन करता है।स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी, पीएच परीक्षण, ईडीएस ऊर्जा स्पेक्ट्रोस्कोपी और एक अक्षीय यांत्रिक परीक्षण का उपयोग करके कंक्रीट के क्षरण के कारण होने वाले सूक्ष्म और मैक्रोस्कोपिक परिवर्तनों का प्रदर्शन किया गया है।इसके अलावा, बंधुआ क्षरण के अधीन एफआरपी-बाधित कंक्रीट के यांत्रिक गुणों और तनाव-तनाव परिवर्तनों की जांच अक्षीय संपीड़न प्रयोगों का उपयोग करके की गई।
एफआरपी सीमित कंक्रीट में कच्चा कंक्रीट, एफआरपी बाहरी आवरण सामग्री और एपॉक्सी चिपकने वाला होता है।दो बाहरी इन्सुलेशन सामग्री का चयन किया गया था: सीएफआरपी और जीआरपी, सामग्री के गुण तालिका 1 में दिखाए गए हैं। एपॉक्सी रेजिन ए और बी को चिपकने वाले के रूप में इस्तेमाल किया गया था (मिश्रण अनुपात 2: 1 मात्रा द्वारा)।चावल।1 कंक्रीट मिक्स सामग्री के निर्माण के विवरण को दिखाता है।चित्र 1ए में स्वान पीओ 42.5 पोर्टलैंड सीमेंट का उपयोग किया गया था।जैसा कि अंजीर में दिखाया गया है, क्रमशः 5-10 और 10-19 मिमी के व्यास के साथ मोटे समुच्चय कुचल बेसाल्ट पत्थर हैं।1बी और सी।अंजीर में एक महीन भराव के रूप में। 1 ग्राम ने 2.3 के महीनता मापांक के साथ प्राकृतिक नदी की रेत का उपयोग किया।निर्जल सोडियम सल्फेट के दानों और एक निश्चित मात्रा में पानी से सोडियम सल्फेट का घोल तैयार करें।
कंक्रीट मिश्रण की संरचना: ए - सीमेंट, बी - कुल 5-10 मिमी, सी - कुल 10-19 मिमी, डी - नदी की रेत।
कंक्रीट की डिजाइन शक्ति 30 एमपीए है, जिसके परिणामस्वरूप 40 से 100 मिमी की ताजा सीमेंट कंक्रीट का निपटान होता है।कंक्रीट मिश्रण अनुपात तालिका 2 में दिखाया गया है, और मोटे कुल 5-10 मिमी और 10-20 मिमी का अनुपात 3:7 है।पहले 10% NaSO4 घोल तैयार करके और फिर फ्रीज-पिघलना चक्र कक्ष में घोल डालकर पर्यावरण के साथ बातचीत के प्रभाव को प्रतिरूपित किया गया।
कंक्रीट मिश्रण को 0.5 एम3 मजबूर मिक्सर में तैयार किया गया था और कंक्रीट के पूरे बैच का उपयोग आवश्यक नमूने लगाने के लिए किया गया था।सबसे पहले, ठोस सामग्री को तालिका 2 के अनुसार तैयार किया जाता है, और सीमेंट, रेत और मोटे कुल को तीन मिनट के लिए प्रीमिक्स किया जाता है।फिर समान रूप से पानी वितरित करें और 5 मिनट तक हिलाएं।इसके बाद, कंक्रीट के नमूनों को बेलनाकार सांचों में डाला गया और एक वाइब्रेटिंग टेबल (मोल्ड व्यास 10 सेमी, ऊंचाई 20 सेमी) पर कॉम्पैक्ट किया गया।
28 दिनों तक इलाज के बाद, नमूनों को एफआरपी सामग्री से लपेटा गया।यह अध्ययन प्रबलित कंक्रीट स्तंभों के लिए तीन तरीकों पर चर्चा करता है, जिसमें पूरी तरह से संलग्न, अर्ध-बाधित और अप्रतिबंधित शामिल हैं।सीमित सामग्री के लिए दो प्रकार, CFRP और GFRP का उपयोग किया जाता है।एफआरपी पूरी तरह से संलग्न एफआरपी कंक्रीट खोल, 20 सेमी ऊंचा और 39 सेमी लंबा।एफआरपी-बाउंड कंक्रीट के ऊपर और नीचे एपॉक्सी से सील नहीं किया गया था।हाल ही में प्रस्तावित एयरटाइट तकनीक के रूप में अर्ध-हर्मेटिक परीक्षण प्रक्रिया को निम्नानुसार वर्णित किया गया है।
(2) एक शासक का उपयोग करके, एफआरपी स्ट्रिप्स की स्थिति निर्धारित करने के लिए ठोस बेलनाकार सतह पर एक रेखा खींचना, स्ट्रिप्स के बीच की दूरी 2.5 सेमी है।फिर टेप को उन कंक्रीट क्षेत्रों के चारों ओर लपेटें जहां एफआरपी की आवश्यकता नहीं है।
(3) कंक्रीट की सतह को सैंडपेपर से चिकना किया जाता है, अल्कोहल वूल से पोंछा जाता है, और एपॉक्सी के साथ लेपित किया जाता है।फिर मैन्युअल रूप से शीसे रेशा स्ट्रिप्स को कंक्रीट की सतह पर चिपका दें और अंतराल को दबाएं ताकि फाइबरग्लास कंक्रीट की सतह से पूरी तरह से जुड़ा हो और हवा के बुलबुले से बचा जा सके।अंत में, एक शासक के साथ बनाए गए निशान के अनुसार, एफआरपी स्ट्रिप्स को ऊपर से नीचे तक कंक्रीट की सतह पर गोंद करें।
(4) आधे घंटे के बाद, जांचें कि कंक्रीट एफआरपी से अलग हो गया है या नहीं।अगर एफआरपी खिसक रहा है या बाहर चिपक रहा है तो उसे तुरंत ठीक कराया जाए।मोल्डेड नमूनों को ठीक होने की ताकत सुनिश्चित करने के लिए 7 दिनों के लिए ठीक किया जाना चाहिए।
(5) इलाज के बाद, कंक्रीट की सतह से टेप को हटाने के लिए एक उपयोगिता चाकू का उपयोग करें, और अंत में एक अर्ध-हर्मेटिक एफआरपी कंक्रीट स्तंभ प्राप्त करें।
विभिन्न बाधाओं के तहत परिणाम अंजीर में दिखाए गए हैं।2. चित्रा 2ए पूरी तरह से संलग्न सीएफआरपी कंक्रीट दिखाता है, चित्रा 2बी अर्ध-सामान्यीकृत सीएफआरपी कंक्रीट दिखाता है, चित्रा 2सी पूरी तरह से संलग्न जीएफआरपी कंक्रीट दिखाता है, और चित्रा 2डी अर्ध-बाधित सीएफआरपी कंक्रीट दिखाता है।
संलग्न शैली: (ए) पूरी तरह से संलग्न सीएफआरपी;(बी) अर्ध-बंद कार्बन फाइबर;(सी) शीसे रेशा में पूरी तरह से संलग्न;(डी) अर्ध-संलग्न शीसे रेशा।
सिलेंडरों के कटाव नियंत्रण प्रदर्शन पर एफआरपी बाधाओं और कटाव अनुक्रमों के प्रभाव की जांच करने के लिए चार मुख्य पैरामीटर तैयार किए गए हैं।तालिका 3 कंक्रीट स्तंभ के नमूनों की संख्या दर्शाती है।डेटा को सुसंगत रखने के लिए प्रत्येक श्रेणी के नमूनों में तीन समान स्थिति नमूने शामिल थे।इस लेख में सभी प्रायोगिक परिणामों के लिए तीन नमूनों के माध्य का विश्लेषण किया गया था।
(1) वायुरोधी सामग्री को कार्बन फाइबर या फाइबरग्लास के रूप में वर्गीकृत किया जाता है।कंक्रीट के सुदृढीकरण पर दो प्रकार के तंतुओं के प्रभाव की तुलना की गई।
(2) ठोस स्तंभ नियंत्रण विधियों को तीन प्रकारों में विभाजित किया गया है: पूरी तरह से सीमित, अर्ध-सीमित और असीमित।अर्ध-संलग्न कंक्रीट स्तंभों के क्षरण प्रतिरोध की तुलना दो अन्य किस्मों से की गई थी।
(3) कटाव की स्थिति फ्रीज-पिघलना चक्र प्लस सल्फेट समाधान है, और फ्रीज-गल चक्रों की संख्या क्रमशः 0, 50 और 100 गुना है।एफआरपी-बाधित कंक्रीट स्तंभों पर युग्मित अपरदन के प्रभाव का अध्ययन किया गया है।
(4) परीक्षण के टुकड़े तीन समूहों में विभाजित हैं।पहला समूह एफआरपी रैपिंग और फिर जंग है, दूसरा समूह पहले जंग है और फिर रैपिंग है, और तीसरा समूह पहले जंग है और फिर रैपिंग और फिर जंग है।
प्रायोगिक प्रक्रिया एक सार्वभौमिक परीक्षण मशीन, एक तन्यता परीक्षण मशीन, एक फ्रीज-पिघलना चक्र इकाई (CDR-Z प्रकार), एक इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप, एक पीएच मीटर, एक तनाव गेज, एक विस्थापन उपकरण, एक SEM इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप और एक का उपयोग करती है। इस अध्ययन में ईडीएस ऊर्जा स्पेक्ट्रम विश्लेषक।नमूना 10 सेमी ऊंचा और 20 सेमी व्यास का एक ठोस स्तंभ है।डालने और संघनन के बाद 28 दिनों के भीतर कंक्रीट ठीक हो गया, जैसा कि चित्र 3ए में दिखाया गया है।कास्टिंग के बाद सभी नमूनों को ध्वस्त कर दिया गया और 28 दिनों के लिए 18-22 डिग्री सेल्सियस और 95% सापेक्ष आर्द्रता पर रखा गया, और फिर कुछ नमूनों को शीसे रेशा से लपेटा गया।
परीक्षण विधियां: (ए) निरंतर तापमान और आर्द्रता बनाए रखने के लिए उपकरण;(बी) एक फ्रीज-पिघलना चक्र मशीन;(सी) सार्वभौमिक परीक्षण मशीन;(डी) पीएच परीक्षक;(ई) सूक्ष्म अवलोकन।
फ्रीज-गल प्रयोग फ्लैश फ्रीज विधि का उपयोग करता है जैसा चित्र बीमें दिखाया गया है।GB/T 50082-2009 "पारंपरिक कंक्रीट के लिए टिकाऊपन मानक" के अनुसार, ठोस नमूने 10% सोडियम सल्फेट घोल में 15-20 डिग्री सेल्सियस पर 4 दिनों के लिए जमने और पिघलने से पहले पूरी तरह से डूबे हुए थे।उसके बाद, सल्फेट का हमला शुरू होता है और फ्रीज-पिघलना चक्र के साथ-साथ समाप्त होता है।फ्रीज-पिघलना चक्र का समय 2 से 4 घंटे है, और डीफ्रॉस्टिंग का समय चक्र समय के 1/4 से कम नहीं होना चाहिए।नमूना कोर तापमान (-18 ± 2) से (5 ± 2) डिग्री सेल्सियस की सीमा के भीतर बनाए रखा जाना चाहिए।फ्रोज़न से डीफ़्रॉस्टिंग में संक्रमण में दस मिनट से अधिक नहीं लगना चाहिए।प्रत्येक श्रेणी के तीन बेलनाकार समान नमूनों का उपयोग 25 फ्रीज-पिघलना चक्रों में वजन घटाने और समाधान के पीएच परिवर्तन का अध्ययन करने के लिए किया गया था, जैसा कि चित्र 3 डी में दिखाया गया है।प्रत्येक 25 फ्रीज-पिघलना चक्रों के बाद, नमूनों को हटा दिया गया और उनके ताजा वजन (डब्ल्यूडी) का निर्धारण करने से पहले सतहों को साफ किया गया।सभी प्रयोग नमूनों के तीन प्रतियों में किए गए थे, और परीक्षण के परिणामों पर चर्चा करने के लिए औसत मूल्यों का उपयोग किया गया था।नमूने के द्रव्यमान और शक्ति के नुकसान के सूत्र निम्नानुसार निर्धारित किए गए हैं:
सूत्र में, ΔWd प्रत्येक 25 फ्रीज-पिघलना चक्रों के बाद नमूने का वजन घटाने (%) है, W0 फ्रीज-पिघलना चक्र (किलो) से पहले ठोस नमूने का औसत वजन है, Wd औसत ठोस वजन है।25 फ्रीज-पिघलना चक्र (किलो) के बाद नमूने का वजन।
नमूने की ताकत गिरावट गुणांक केडी द्वारा विशेषता है, और गणना सूत्र निम्नानुसार है:
सूत्र में, ΔKd प्रत्येक 50 फ्रीज-पिघलना चक्रों के बाद नमूने की शक्ति हानि (%) की दर है, f0 फ्रीज-पिघलना चक्र (एमपीए) से पहले ठोस नमूने की औसत ताकत है, एफडी की औसत ताकत है 50 फ्रीज-पिघलना चक्र (एमपीए) के लिए ठोस नमूना।
अंजीर पर।3c कंक्रीट के नमूनों के लिए एक कंप्रेसिव टेस्टिंग मशीन दिखाता है।"कंक्रीट के भौतिक और यांत्रिक गुणों के लिए परीक्षण विधियों के मानक" (GBT50081-2019) के अनुसार, कंप्रेसिव स्ट्रेंथ के लिए कंक्रीट कॉलम के परीक्षण के लिए एक विधि परिभाषित की गई है।संपीड़न परीक्षण में लोडिंग दर 0.5 एमपीए / एस है, और पूरे परीक्षण में निरंतर और अनुक्रमिक लोडिंग का उपयोग किया जाता है।यांत्रिक परीक्षण के दौरान प्रत्येक नमूने के लिए लोड-विस्थापन संबंध दर्ज किया गया था।अक्षीय और क्षैतिज उपभेदों को मापने के लिए नमूनों की कंक्रीट और एफआरपी परतों की बाहरी सतहों से तनाव गेज जुड़े हुए थे।एक संपीड़न परीक्षण के दौरान नमूना तनाव में परिवर्तन को रिकॉर्ड करने के लिए स्ट्रेन सेल का उपयोग यांत्रिक परीक्षण में किया जाता है।
हर 25 फ्रीज-पिघलना चक्र, फ्रीज-पिघलना समाधान का एक नमूना हटा दिया गया था और एक कंटेनर में रखा गया था।अंजीर पर।3डी एक कंटेनर में एक नमूना समाधान का पीएच परीक्षण दिखाता है।फ्रीज-पिघलना स्थितियों के तहत नमूने की सतह और क्रॉस सेक्शन की सूक्ष्म परीक्षा चित्र 3 डी में दिखाई गई है।सल्फेट घोल में 50 और 100 फ्रीज-पिघलना चक्रों के बाद विभिन्न नमूनों की सतह की स्थिति को एक माइक्रोस्कोप के तहत देखा गया।माइक्रोस्कोप 400x आवर्धन का उपयोग करता है।नमूने की सतह का अवलोकन करते समय, एफआरपी परत और कंक्रीट की बाहरी परत का क्षरण मुख्य रूप से देखा जाता है।नमूने के क्रॉस सेक्शन का अवलोकन मूल रूप से बाहरी परत से 5, 10 और 15 मिमी की दूरी पर कटाव की स्थिति का चयन करता है।सल्फेट उत्पादों और फ्रीज-पिघलना चक्रों के निर्माण के लिए और परीक्षण की आवश्यकता है।इसलिए, ऊर्जा फैलाने वाले स्पेक्ट्रोमीटर (ईडीएस) से लैस स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप (एसईएम) का उपयोग करके चयनित नमूनों की संशोधित सतह की जांच की गई।
एक इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप के साथ नमूना सतह का नेत्रहीन निरीक्षण करें और 400X आवर्धन का चयन करें।अर्ध-संलग्न और संयुक्त रहित जीआरपी कंक्रीट में फ्रीज-पिघलना चक्र और सल्फेट्स के संपर्क में सतह की क्षति काफी अधिक है, जबकि पूरी तरह से संलग्न कंक्रीट में यह नगण्य है।पहली श्रेणी सोडियम सल्फेट द्वारा मुक्त बहने वाले कंक्रीट के क्षरण की घटना को संदर्भित करती है और 0 से 100 फ्रीज-पिघलना चक्रों से, जैसा कि चित्र 4 ए में दिखाया गया है।फ्रॉस्ट एक्सपोजर के बिना कंक्रीट के नमूनों में दृश्य विशेषताओं के बिना एक चिकनी सतह होती है।50 कटाव के बाद, लुगदी के सफेद खोल को उजागर करते हुए, सतह पर लुगदी ब्लॉक आंशिक रूप से छिल गया।100 कटाव के बाद, ठोस सतह के दृश्य निरीक्षण के दौरान समाधान के गोले पूरी तरह से गिर गए।सूक्ष्म अवलोकन से पता चला है कि 0 फ्रीज-पिघलने वाले कंक्रीट की सतह चिकनी थी और सतह कुल और मोर्टार एक ही विमान में थे।एक ठोस सतह पर एक असमान, खुरदरी सतह देखी गई जिसे 50 हिमन-गलन चक्रों द्वारा मिटाया गया।यह इस तथ्य से समझाया जा सकता है कि कुछ मोर्टार नष्ट हो जाते हैं और सफेद दानेदार क्रिस्टल की एक छोटी मात्रा सतह का पालन करती है, जो मुख्य रूप से समुच्चय, मोर्टार और सफेद क्रिस्टल से बना होता है।100 फ्रीज-पिघलना चक्रों के बाद, कंक्रीट की सतह पर सफेद क्रिस्टल का एक बड़ा क्षेत्र दिखाई दिया, जबकि गहरे मोटे समुच्चय बाहरी वातावरण के संपर्क में थे।वर्तमान में, ठोस सतह ज्यादातर कुल और सफेद क्रिस्टल उजागर होती है।
एक इरोसिव फ्रीज-थॉ कंक्रीट कॉलम की आकृति विज्ञान: (ए) अप्रतिबंधित कंक्रीट कॉलम;(बी) अर्ध-संलग्न कार्बन फाइबर प्रबलित कंक्रीट;(सी) जीआरपी अर्ध-संलग्न कंक्रीट;(डी) पूरी तरह से संलग्न सीएफआरपी कंक्रीट;(ई) जीआरपी कंक्रीट अर्ध-संलग्न कंक्रीट।
दूसरी श्रेणी सेमी-हर्मेटिक सीएफआरपी और जीआरपी कंक्रीट कॉलम का फ्रीज-पिघलना चक्रों और सल्फेट्स के संपर्क में आने का क्षरण है, जैसा कि चित्र 4बी, सी में दिखाया गया है।दृश्य निरीक्षण (1x आवर्धन) ने दिखाया कि रेशेदार परत की सतह पर धीरे-धीरे एक सफेद पाउडर बनता है, जो फ्रीज-पिघलना चक्रों की संख्या में वृद्धि के साथ जल्दी से गिर जाता है।अर्ध-हर्मेटिक एफआरपी कंक्रीट का अप्रतिबंधित सतह क्षरण अधिक स्पष्ट हो गया क्योंकि फ्रीज-पिघलना चक्रों की संख्या में वृद्धि हुई।"ब्लोटिंग" की दृश्य घटना (कंक्रीट स्तंभ के समाधान की खुली सतह ढहने के कगार पर है)।हालांकि, छीलने की घटना आसन्न कार्बन फाइबर कोटिंग द्वारा आंशिक रूप से बाधित होती है)।माइक्रोस्कोप के तहत, सिंथेटिक कार्बन फाइबर 400x आवर्धन पर काले रंग की पृष्ठभूमि पर सफेद धागे के रूप में दिखाई देते हैं।तंतुओं के गोल आकार और असमान प्रकाश के संपर्क में आने के कारण वे सफेद दिखाई देते हैं, लेकिन कार्बन फाइबर के बंडल स्वयं काले होते हैं।शीसे रेशा शुरू में सफेद धागे जैसा होता है, लेकिन चिपकने के संपर्क में आने पर यह पारदर्शी हो जाता है और शीसे रेशा के अंदर कंक्रीट की स्थिति स्पष्ट रूप से दिखाई देती है।शीसे रेशा चमकदार सफेद है और बाइंडर पीले रंग का है।दोनों रंग में बहुत हल्के हैं, इसलिए गोंद का रंग शीसे रेशा के तारों को छुपाएगा, जिससे समग्र रूप से पीले रंग का रंग दिखाई देगा।कार्बन और ग्लास फाइबर बाहरी एपॉक्सी राल द्वारा क्षति से सुरक्षित हैं।जैसे-जैसे फ्रीज-थॉ हमलों की संख्या में वृद्धि हुई, सतह पर अधिक रिक्तियां और कुछ सफेद क्रिस्टल दिखाई देने लगे।जैसे-जैसे सल्फेट जमने का चक्र बढ़ता है, बाइंडर धीरे-धीरे पतला होता जाता है, पीलापन गायब हो जाता है और रेशे दिखाई देने लगते हैं।
तीसरी श्रेणी पूरी तरह से संलग्न सीएफआरपी और जीआरपी कंक्रीट का फ्रीज-पिघलना चक्रों और सल्फेट्स के संपर्क में आने का क्षरण है, जैसा कि चित्र 4डी, ई में दिखाया गया है।फिर से, देखे गए परिणाम कंक्रीट कॉलम के दूसरे प्रकार के विवश खंड के समान हैं।
ऊपर वर्णित तीन रोकथाम विधियों को लागू करने के बाद देखी गई घटनाओं की तुलना करें।पूरी तरह से इंसुलेटेड एफआरपी कंक्रीट में रेशेदार ऊतक स्थिर रहते हैं क्योंकि फ्रीज-पिघलना चक्रों की संख्या बढ़ जाती है।दूसरी ओर, चिपकने वाली अंगूठी की परत सतह पर पतली होती है।एपॉक्सी रेजिन ज्यादातर ओपन-रिंग सल्फ्यूरिक एसिड में सक्रिय हाइड्रोजन आयनों के साथ प्रतिक्रिया करते हैं और सल्फेट्स28 के साथ शायद ही प्रतिक्रिया करते हैं।इस प्रकार, यह माना जा सकता है कि कटाव मुख्य रूप से फ्रीज-पिघलना चक्रों के परिणामस्वरूप चिपकने वाली परत के गुणों को बदल देता है, जिससे एफआरपी के मजबूत प्रभाव को बदल दिया जाता है।एफआरपी अर्ध-हर्मेटिक कंक्रीट की ठोस सतह में अप्रतिबंधित कंक्रीट सतह के समान क्षरण की घटना होती है।इसकी एफआरपी परत पूरी तरह से बंद कंक्रीट की एफआरपी परत से मेल खाती है, और नुकसान स्पष्ट नहीं है।हालांकि, अर्ध-सील जीआरपी कंक्रीट में, व्यापक कटाव वाली दरारें होती हैं जहां फाइबर स्ट्रिप्स उजागर कंक्रीट के साथ मिलते हैं।जमने-पिघलने के चक्रों की संख्या बढ़ने के साथ उजागर ठोस सतहों का क्षरण अधिक गंभीर हो जाता है।
पूरी तरह से संलग्न, अर्ध-संलग्न और अप्रतिबंधित एफआरपी कंक्रीट के अंदरूनी हिस्सों ने फ्रीज-पिघलना चक्रों और सल्फेट समाधानों के संपर्क में आने पर महत्वपूर्ण अंतर दिखाया।नमूना को आंशिक रूप से काटा गया था और 400x आवर्धन पर इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप का उपयोग करके क्रॉस सेक्शन देखा गया था।अंजीर पर।चित्र 5 क्रमशः कंक्रीट और मोर्टार के बीच की सीमा से 5 मिमी, 10 मिमी और 15 मिमी की दूरी पर सूक्ष्म चित्र दिखाता है।यह देखा गया है कि जब सोडियम सल्फेट के घोल को फ्रीज-पिघलना के साथ मिलाया जाता है, तो ठोस क्षति सतह से आंतरिक भाग तक उत्तरोत्तर टूट जाती है।क्योंकि सीएफआरपी और जीएफआरपी-बाधित कंक्रीट की आंतरिक क्षरण की स्थिति समान है, यह खंड दो रोकथाम सामग्री की तुलना नहीं करता है।
स्तंभ के ठोस खंड के अंदर का सूक्ष्म अवलोकन: (ए) फाइबरग्लास द्वारा पूरी तरह से सीमित;(बी) शीसे रेशा के साथ अर्ध-संलग्न;(सी) असीमित।
एफआरपी पूरी तरह से बंद कंक्रीट का आंतरिक क्षरण अंजीर में दिखाया गया है।5क.दरारें 5 मिमी पर दिखाई दे रही हैं, सतह अपेक्षाकृत चिकनी है, कोई क्रिस्टलीकरण नहीं है।सतह चिकनी है, बिना क्रिस्टल के, 10 से 15 मिमी मोटी।एफआरपी सेमी-हर्मेटिक कंक्रीट का आंतरिक क्षरण अंजीर में दिखाया गया है।5 बी। दरारें और सफेद क्रिस्टल 5 मिमी और 10 मिमी पर दिखाई दे रहे हैं, और सतह 15 मिमी पर चिकनी है।चित्रा 5सी कंक्रीट एफआरपी कॉलम के वर्गों को दिखाता है जहां 5, 10 और 15 मिमी में दरारें पाई गईं।दरारों में कुछ सफेद क्रिस्टल उत्तरोत्तर दुर्लभ होते गए क्योंकि दरारें कंक्रीट के बाहर से अंदर की ओर चली गईं।अंतहीन कंक्रीट स्तंभों ने सबसे अधिक क्षरण दिखाया, उसके बाद अर्ध-विवश एफआरपी कंक्रीट स्तंभों का स्थान रहा।सोडियम सल्फेट का 100 से अधिक फ्रीज-पिघलना चक्रों में पूरी तरह से संलग्न एफआरपी कंक्रीट नमूनों के इंटीरियर पर बहुत कम प्रभाव पड़ा।यह इंगित करता है कि पूरी तरह से बाधित एफआरपी कंक्रीट के क्षरण का मुख्य कारण समय की अवधि में फ्रीज-पिघलना कटाव से जुड़ा हुआ है।क्रॉस सेक्शन के अवलोकन से पता चला है कि ठंड और विगलन से ठीक पहले का हिस्सा चिकना और समुच्चय से मुक्त था।जैसे ही कंक्रीट जमता है और पिघलता है, दरारें दिखाई देती हैं, वही समुच्चय के लिए सही होता है, और सफेद दानेदार क्रिस्टल दरारों से सघन रूप से ढके होते हैं।अध्ययन27 ने दिखाया है कि जब कंक्रीट को सोडियम सल्फेट के घोल में रखा जाता है, तो सोडियम सल्फेट कंक्रीट में घुस जाएगा, जिनमें से कुछ सोडियम सल्फेट क्रिस्टल के रूप में अवक्षेपित होंगे, और कुछ सीमेंट के साथ प्रतिक्रिया करेंगे।सोडियम सल्फेट क्रिस्टल और प्रतिक्रिया उत्पाद सफेद दानों की तरह दिखते हैं।
एफआरपी संयुग्मित कटाव में कंक्रीट की दरारों को पूरी तरह से सीमित करता है, लेकिन क्रिस्टलीकरण के बिना खंड चिकना होता है।दूसरी ओर, एफआरपी अर्ध-बंद और अप्रतिबंधित कंक्रीट वर्गों ने संयुग्मित क्षरण के तहत आंतरिक दरारें और क्रिस्टलीकरण विकसित किया है।छवि और पिछले अध्ययनों के विवरण के अनुसार, अप्रतिबंधित और अर्ध-प्रतिबंधित एफआरपी कंक्रीट की संयुक्त क्षरण प्रक्रिया को दो चरणों में विभाजित किया गया है।कंक्रीट क्रैकिंग का पहला चरण फ्रीज-पिघलने के दौरान विस्तार और संकुचन से जुड़ा हुआ है।जब सल्फेट कंक्रीट में प्रवेश करता है और दिखाई देता है, तो संबंधित सल्फेट फ्रीज-पिघलना और जलयोजन प्रतिक्रियाओं से सिकुड़न द्वारा बनाई गई दरारों को भर देता है।इसलिए, प्रारंभिक अवस्था में सल्फेट का कंक्रीट पर विशेष सुरक्षात्मक प्रभाव पड़ता है और कुछ हद तक कंक्रीट के यांत्रिक गुणों में सुधार कर सकता है।सल्फेट हमले का दूसरा चरण जारी रहता है, दरारों या रिक्तियों को भेदना और फिटकरी बनाने के लिए सीमेंट के साथ प्रतिक्रिया करना।नतीजतन, दरार आकार में बढ़ती है और नुकसान का कारण बनती है।इस समय के दौरान, ठंड और विगलन से जुड़े विस्तार और संकुचन की प्रतिक्रियाएं कंक्रीट को आंतरिक नुकसान पहुंचाएंगी, जिसके परिणामस्वरूप असर क्षमता में कमी आएगी।
अंजीर पर।6 0, 25, 50, 75, और 100 फ्रीज-पिघलना चक्रों के बाद मॉनिटर किए गए तीन सीमित तरीकों के लिए ठोस संसेचन समाधानों के पीएच परिवर्तन दिखाता है।अप्रतिबंधित और अर्ध-बंद एफआरपी कंक्रीट मोर्टार ने 0 से 25 फ्रीज-पिघलना चक्रों में सबसे तेज पीएच वृद्धि दिखाई।उनका पीएच मान क्रमशः 7.5 से बढ़कर 11.5 और 11.4 हो गया।जैसे-जैसे हिमन-पिघलना चक्रों की संख्या में वृद्धि हुई, 25-100 हिमन-पिघलना चक्रों के बाद पीएच वृद्धि धीरे-धीरे कम हो गई।उनका पीएच मान क्रमशः 11.5 और 11.4 से बढ़कर 12.4 और 11.84 हो गया।क्योंकि पूरी तरह से बंधी हुई एफआरपी कंक्रीट एफआरपी परत को कवर करती है, इसलिए सोडियम सल्फेट के घोल में घुसना मुश्किल होता है।इसी समय, सीमेंट संरचना के लिए बाहरी समाधानों में घुसना मुश्किल होता है।इस प्रकार, पीएच धीरे-धीरे 7.5 से 8.0 तक 0 और 100 फ्रीज-पिघलना चक्रों के बीच बढ़ गया।पीएच में परिवर्तन का कारण निम्नानुसार विश्लेषण किया गया है।कंक्रीट में सिलिकेट पानी में हाइड्रोजन आयनों के साथ मिलकर सिलिकिक एसिड बनाता है, और शेष OH- संतृप्त घोल का pH बढ़ा देता है।पीएच में परिवर्तन 0-25 फ्रीज-पिघलना चक्रों के बीच अधिक स्पष्ट था और 25-100 फ्रीज-पिघलना चक्रों के बीच कम स्पष्ट था।हालांकि, यहां यह पाया गया कि 25-100 फ्रीज-पिघलना चक्रों के बाद पीएच में वृद्धि जारी रही।इसे इस तथ्य से समझाया जा सकता है कि सोडियम सल्फेट कंक्रीट के आंतरिक भाग के साथ रासायनिक रूप से प्रतिक्रिया करता है, जिससे समाधान का पीएच बदल जाता है।रासायनिक संरचना के विश्लेषण से पता चलता है कि कंक्रीट निम्नलिखित तरीके से सोडियम सल्फेट के साथ प्रतिक्रिया करता है।
सूत्र (3) और (4) बताते हैं कि सीमेंट में सोडियम सल्फेट और कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड जिप्सम (कैल्शियम सल्फेट) बनाते हैं, और कैल्शियम सल्फेट सीमेंट में कैल्शियम मेटालुमिनेट के साथ फिटकरी क्रिस्टल बनाने के लिए प्रतिक्रिया करता है।प्रतिक्रिया (4) मूल ओएच- के गठन के साथ है, जिससे पीएच में वृद्धि होती है।इसके अलावा, चूंकि यह प्रतिक्रिया उत्क्रमणीय है, पीएच एक निश्चित समय पर बढ़ता है और धीरे-धीरे बदलता है।
अंजीर पर।7ए सल्फेट समाधान में फ्रीज-पिघलना चक्र के दौरान पूरी तरह से संलग्न, अर्ध-संलग्न और इंटरलॉक जीआरपी कंक्रीट के वजन घटाने को दर्शाता है।बड़े पैमाने पर नुकसान में सबसे स्पष्ट परिवर्तन अप्रतिबंधित कंक्रीट है।अप्रतिबंधित कंक्रीट ने अपने द्रव्यमान का लगभग 3.2% 50 फ्रीज-थॉ हमलों के बाद और लगभग 3.85% 100 फ्रीज-थॉ हमलों के बाद खो दिया।परिणाम बताते हैं कि मुक्त-प्रवाह कंक्रीट की गुणवत्ता पर संयुग्मित क्षरण का प्रभाव कम हो जाता है क्योंकि फ्रीज-पिघलना चक्रों की संख्या बढ़ जाती है।हालांकि, नमूने की सतह का अवलोकन करते समय, यह पाया गया कि 100 फ्रीज-पिघलना चक्रों के बाद मोर्टार का नुकसान 50 फ्रीज-पिघलना चक्रों के बाद से अधिक था।पिछले अनुभाग में किए गए अध्ययनों के साथ मिलकर, यह अनुमान लगाया जा सकता है कि कंक्रीट में सल्फेट्स के प्रवेश से बड़े पैमाने पर नुकसान में कमी आती है।इस बीच, रासायनिक समीकरणों (3) और (4) द्वारा भविष्यवाणी के अनुसार, आंतरिक रूप से उत्पन्न फिटकरी और जिप्सम भी धीमे वजन घटाने का परिणाम है।
वजन परिवर्तन: (ए) वजन परिवर्तन और फ्रीज-पिघलना चक्रों की संख्या के बीच संबंध;(बी) द्रव्यमान परिवर्तन और पीएच मान के बीच संबंध।
एफआरपी अर्ध-हर्मेटिक कंक्रीट के वजन घटाने में परिवर्तन पहले घटता है और फिर बढ़ता है।50 फ्रीज-पिघलना चक्रों के बाद, सेमी-हर्मेटिक फाइबरग्लास कंक्रीट का द्रव्यमान नुकसान लगभग 1.3% है।100 चक्रों के बाद वजन घटाना 0.8% था।इसलिए, यह निष्कर्ष निकाला जा सकता है कि सोडियम सल्फेट मुक्त बहने वाले कंक्रीट में प्रवेश करता है।इसके अलावा, परीक्षण के टुकड़े की सतह के अवलोकन से यह भी पता चला है कि फाइबर स्ट्रिप्स खुले क्षेत्र में मोर्टार छीलने का विरोध कर सकती हैं, जिससे वजन कम होता है।
पूरी तरह से बंद एफआरपी कंक्रीट के बड़े पैमाने पर नुकसान में बदलाव पहले दो से अलग है।मास हारता नहीं है, बल्कि जोड़ता है।50 ठंढ-पिघलना कटाव के बाद, द्रव्यमान में लगभग 0.08% की वृद्धि हुई।100 बार के बाद इसका द्रव्यमान लगभग 0.428% बढ़ गया।चूंकि कंक्रीट पूरी तरह से डाला जाता है, कंक्रीट की सतह पर मोर्टार नहीं निकलेगा और गुणवत्ता के नुकसान की संभावना नहीं है।दूसरी ओर, उच्च सामग्री सतह से कम सामग्री वाले कंक्रीट के इंटीरियर में पानी और सल्फेट्स के प्रवेश से भी कंक्रीट की गुणवत्ता में सुधार होता है।
कटाव की स्थिति के तहत एफआरपी-प्रतिबंधित कंक्रीट में पीएच और बड़े पैमाने पर नुकसान के बीच संबंधों पर पहले कई अध्ययन किए गए हैं।अधिकांश शोध मुख्य रूप से द्रव्यमान हानि, लोचदार मापांक और शक्ति हानि के बीच संबंधों पर चर्चा करते हैं।अंजीर पर।7बी कंक्रीट पीएच और तीन बाधाओं के तहत बड़े पैमाने पर नुकसान के बीच संबंध दिखाता है।विभिन्न पीएच मानों पर तीन प्रतिधारण विधियों का उपयोग करके ठोस द्रव्यमान हानि की भविष्यवाणी करने के लिए एक भविष्य कहनेवाला मॉडल प्रस्तावित है।जैसा कि चित्र 7बी में देखा जा सकता है, पियर्सन का गुणांक उच्च है, यह दर्शाता है कि पीएच और द्रव्यमान हानि के बीच वास्तव में एक संबंध है।अप्रतिबंधित, अर्ध-प्रतिबंधित और पूरी तरह से प्रतिबंधित कंक्रीट के लिए आर-स्क्वेर्ड मान क्रमशः 0.86, 0.75 और 0.96 थे।यह इंगित करता है कि पीएच परिवर्तन और पूरी तरह से अछूता कंक्रीट का वजन घटाना सल्फेट और फ्रीज-पिघलना दोनों स्थितियों के तहत अपेक्षाकृत रैखिक है।अप्रतिबंधित कंक्रीट और अर्ध-हर्मेटिक एफआरपी कंक्रीट में, पीएच धीरे-धीरे बढ़ता है क्योंकि सीमेंट जलीय घोल के साथ प्रतिक्रिया करता है।नतीजतन, ठोस सतह धीरे-धीरे नष्ट हो जाती है, जिससे भारहीनता होती है।दूसरी ओर, पूरी तरह से बंद कंक्रीट का पीएच थोड़ा बदलता है क्योंकि एफआरपी परत पानी के घोल के साथ सीमेंट की रासायनिक प्रतिक्रिया को धीमा कर देती है।इस प्रकार, पूरी तरह से बंद कंक्रीट के लिए, सतह का कोई कटाव दिखाई नहीं देता है, लेकिन सल्फेट समाधानों के अवशोषण के कारण संतृप्ति के कारण वजन बढ़ जाएगा।
अंजीर पर।8 सोडियम सल्फेट फ्रीज-पिघलना के साथ उकेरे गए नमूनों के एसईएम स्कैन के परिणाम दिखाता है।इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी ने कंक्रीट स्तंभों की बाहरी परत से लिए गए ब्लॉकों से एकत्र किए गए नमूनों की जांच की।चित्र 8ए कटाव से पहले असंबद्ध कंक्रीट की एक स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप छवि है।यह ध्यान दिया जाता है कि नमूने की सतह पर कई छेद होते हैं, जो ठंढ-पिघलने से पहले कंक्रीट स्तंभ की ताकत को प्रभावित करते हैं।अंजीर पर।8बी 100 फ्रीज-पिघलना चक्रों के बाद पूरी तरह से अछूता एफआरपी कंक्रीट नमूने की एक इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप छवि दिखाता है।ठंड और विगलन के कारण नमूने में दरार का पता लगाया जा सकता है।हालांकि, सतह अपेक्षाकृत चिकनी है और इसमें कोई क्रिस्टल नहीं हैं।इसलिए, अधूरी दरारें अधिक दिखाई देती हैं।अंजीर पर।8c 100 ठंढ क्षरण चक्रों के बाद अर्ध-हर्मेटिक जीआरपी कंक्रीट का एक नमूना दिखाता है।यह स्पष्ट है कि दरारें चौड़ी हो गईं और दरारों के बीच दाने बन गए।इनमें से कुछ कण खुद को दरारों से जोड़ लेते हैं।एक अप्रतिबंधित कंक्रीट कॉलम के नमूने का एक एसईएम स्कैन चित्र 8डी में दिखाया गया है, जो अर्ध-प्रतिबंध के अनुरूप घटना है।कणों की संरचना को और अधिक स्पष्ट करने के लिए, ईडीएस स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग करके दरारों में कणों को और बढ़ाया और विश्लेषण किया गया।कण मूल रूप से तीन अलग-अलग आकार में आते हैं।ऊर्जा स्पेक्ट्रम विश्लेषण के अनुसार, पहला प्रकार, जैसा कि चित्र 9a में दिखाया गया है, एक नियमित ब्लॉक क्रिस्टल है, जो मुख्य रूप से O, S, Ca और अन्य तत्वों से बना है।पिछले सूत्रों (3) और (4) को मिलाकर, यह निर्धारित किया जा सकता है कि सामग्री का मुख्य घटक जिप्सम (कैल्शियम सल्फेट) है।दूसरा चित्र 9बी में दिखाया गया है;ऊर्जा स्पेक्ट्रम विश्लेषण के अनुसार, यह एक गैर-दिशात्मक वस्तु है, और इसके मुख्य घटक O, Al, S और Ca हैं।संयोजन व्यंजनों से पता चलता है कि सामग्री में मुख्य रूप से फिटकरी होती है।चित्र 9c में दिखाया गया तीसरा ब्लॉक, एक अनियमित ब्लॉक है, जो ऊर्जा स्पेक्ट्रम विश्लेषण द्वारा निर्धारित होता है, जिसमें मुख्य रूप से O, Na और S घटक होते हैं। यह पता चला है कि ये मुख्य रूप से सोडियम सल्फेट क्रिस्टल हैं।स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी से पता चला है कि अधिकांश रिक्तियां सोडियम सल्फेट क्रिस्टल से भरी हुई थीं, जैसा कि चित्र 9सी में दिखाया गया है, साथ ही थोड़ी मात्रा में जिप्सम और फिटकरी भी।
जंग से पहले और बाद में नमूनों की इलेक्ट्रॉन सूक्ष्म छवियां: (ए) जंग से पहले खुला कंक्रीट;(बी) जंग के बाद, शीसे रेशा पूरी तरह से सील है;(सी) जीआरपी अर्ध-संलग्न कंक्रीट के क्षरण के बाद;(डी) खुले कंक्रीट के क्षरण के बाद।
विश्लेषण हमें निम्नलिखित निष्कर्ष निकालने की अनुमति देता है।तीन नमूनों की इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप छवियां सभी 1k × थीं और छवियों में दरारें और कटाव उत्पाद पाए गए और देखे गए।अप्रतिबंधित कंक्रीट में सबसे चौड़ी दरारें होती हैं और इसमें कई दाने होते हैं।एफआरपी अर्ध-दबाव कंक्रीट दरार की चौड़ाई और कण संख्या के मामले में गैर-दबाव कंक्रीट से कम है।पूरी तरह से संलग्न एफआरपी कंक्रीट में सबसे छोटी दरार की चौड़ाई होती है और फ्रीज-पिघलना कटाव के बाद कोई कण नहीं होता है।यह सब इंगित करता है कि पूरी तरह से संलग्न एफआरपी कंक्रीट फ्रीज और पिघलना से क्षरण के लिए सबसे कम अतिसंवेदनशील है।अर्ध-संलग्न और खुले एफआरपी कंक्रीट स्तंभों के अंदर रासायनिक प्रक्रियाएं फिटकरी और जिप्सम के निर्माण की ओर ले जाती हैं, और सल्फेट प्रवेश सरंध्रता को प्रभावित करता है।जबकि फ्रीज-पिघलना चक्र कंक्रीट के टूटने का मुख्य कारण है, सल्फेट्स और उनके उत्पाद कुछ दरारें और छिद्रों को पहले स्थान पर भर देते हैं।हालाँकि, जैसे-जैसे कटाव की मात्रा और समय बढ़ता है, दरारें बढ़ती रहती हैं और फिटकरी की मात्रा बढ़ती जाती है, जिसके परिणामस्वरूप दरारें निकलती हैं।अंततः, फ्रीज-पिघलना और सल्फेट के संपर्क में आने से स्तंभ की ताकत कम हो जाएगी।