Достижение выдающихся механических/связывающих свойств с помощью эпоксидного нанокомпозита в качестве бетона.

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 9157 (2023) Цитировать эту статью

Подробности о метриках

Крепление стальной арматуры к бетонным конструкциям является распространенным методом в строительстве. Данное исследование направлено на улучшение механических/связывающих свойств приготовленного эпоксидного нанокомпозитного клея с использованием обработки поверхности нанонаполнителей SiO2 глицидоксипропилтриметоксисиланом (GPTMS). Для этой цели частицы нанокремнезема были силанизированы с помощью простого золь-гель метода при концентрациях силана 1, 5, 10 и 20X (т.е. X представляет собой стехиометрическую концентрацию силана). Наночастицы были тщательно охарактеризованы методами FTIR, TGA, XRD и XPS. Было обнаружено, что самый высокий коэффициент прививки GPTMS был получен при концентрации силана 10X. Чистые и силанизированные наночастицы добавляли к двухкомпонентной эпоксидной смоле и сравнивали свойства на растяжение и сжатие. Было обнаружено, что модификация поверхности нанокремнезема привела к улучшению прочности, модуля, прочности при сжатии и модуля сжатия на 56, 81, 200 и 66% по сравнению с чистым эпоксидным клеем, а также на 70, 20, 17 и 21% по сравнению с обычным эпоксидным клеем. клей, содержащий чистый нанокремнезем. Это также привело к увеличению прочности на отрыв на 40 и 25%, увеличению смещения при отрыве на 33 и 18% и энергии адгезии на 130 и 50% по сравнению с клеями, содержащими чистый и сырой диоксид кремния, соответственно.

Бетон — один из самых ценных строительных материалов, который можно найти везде, где есть инфраструктура1,2,3,4. Арматура в виде арматуры используется для соединения фундамента и колонн5,6,7. Кроме того, еще одним из наиболее важных применений в фундаменте является использование закладок для предотвращения строительных швов в бетоне8. Для армирования бетона в конструкциях арматуру соединяют проволокой так, чтобы анкерная система прочно располагалась в бетоне9,10.

Связь между цементом и стальной арматурой играет важную роль в физико-химическом поведении анкерной системы10,11. Как правило, трещины в бетоне возникают из-за растягивающих напряжений, которые могут быть вызваны перегрузкой, изменениями температуры и усадкой, что приводит к плохим соединениям, проскальзыванию арматуры и выходу из строя анкеров12,13. Было предпринято множество усилий для улучшения адгезии стальной арматуры в цементном бетоне, включая нанесение полимерных материалов на поверхность арматуры (например, покрытий14, эпоксидных смол15 и т. д.) и изменение состава бетонной смеси (например, с помощью наночастиц16, волокон17 и т. д.). ).

Обычно клеи для бетона делятся на два типа: на основе эпоксидной смолы и на основе латекса/полимера18. Подобные материалы используются для ремонта бетона, герметизации бетона, повышения физико-химических свойств бетона, соединения старого бетона с новым19. Некоторыми преимуществами конструкционных клеев являются укрепление конструкции и усиление соединения между материалами, использование во влажной среде, соединительные элементы с поперечным сечением, устойчивость к коррозии, а также быстрое и простое внедрение20,21. Установка арматуры или болта – один из наиболее часто используемых методов в строительной отрасли. Это включает в себя широкий спектр структурных и неструктурных связей, а также усиление конструкций22,23. С этой отправной точки улучшение адгезионных свойств является наиболее эффективным методом предотвращения структурных повреждений за счет усиления сцепления металла с бетоном24.

В настоящее время клеи на эпоксидной основе являются одними из самых популярных клеев для систем крепления стальной арматуры из-за их высокой прочности сцепления, быстрого и чрезмерного уплотнения, непроницаемости для влаги, морской воды, сточных вод и нефтепродуктов, значительной устойчивости к вибрациям и структурным напряжениям, а также высокой механические свойства19,25.

Начиная с 1980 года, такие исследователи, как Блоксхэм26, Ван Гемерт и др.27 и Свами и др.28, проводили исследования по армированию бетона стальной арматурой с использованием эпоксидных клеев.