易坊好文馆

  1. 首页 > 生活百科 >

混凝土 盐环境下环氧-二氧化硅界面粘附的分子动力学模拟( 四 )

动力学 机械 混凝土


图6.最大分离拉力作为（a）干燥、（b）水和（c）NaCl系统速度变化的函数 。 慢拉模式（SPM）和快拉模式（FPM）对应的拉速分别为0.2~100 m/s和100~5000 m/s 。
图7显示了三种系统计算出的粘附能的比较 。 水系统的粘附能低于干系统 ， 这证实了之前报道的研究结果 。 与其他两种系统相比 ， NaCl系统的粘附能最低 。 NaCl体系中的粘附能为5.11 Kcal/mole-? ， 分别比干燥(12.00 Kcal/mole-?)和水(7.09 Kcal/mole-?)体系中的粘附能低57%和28% 。 这种从干燥体系到NaCl体系的粘附能降低趋势与宏观实验结果一致 ， 即NaCl溶液比水仅对FRP粘结混凝土体系的性能产生更严重的影响 。 因此 ， MD模拟中粘附能恶化的发现解释了一般观察到的行为 ， 即盐条件导致环氧-混凝土界面分层失效模式 ， 承载能力低于干燥和潮湿条件下的承载能力 。 这种行为已在广泛的环氧基粘合剂中观察到 。 这表明该系统宏观性能的下降是其子系统在较低尺度（例如环氧-二氧化硅界面的粘附能）恶化的表现 。
【混凝土|盐环境下环氧-二氧化硅界面粘附的分子动力学模拟】
图7.环氧-二氧化硅界面在干燥、水和NaCl条件下的粘附能 。 NaCl条件下的粘附能低于干燥和水条件下的粘附能 。
此外 ， 这一发现表明在工程设计过程中更详细地考虑了盐环境中环氧-二氧化硅界面的粘合耐久性的提高 。 当它作为混凝土结构的加强系统应用时 ， 这种改进预计会对易受盐环境影响的使用寿命产生重大影响 。 在纳米（环氧-二氧化硅界面的粘附能）到宏观（环氧分层）尺度上观察到的盐的严重影响意味着通过多尺度设计方法提高耐久性的潜力 。 在分子水平内 ， 粘附能可用作指示界面结合耐久性的参数 。 在这种情况下 ， MD模拟可以作为设计适合盐环境的环氧树脂分子结构的有力工具 。 在宏观层面 ， 针对特定条件（即干燥和潮湿条件）开发的设计方法可能需要进一步修改以考虑盐分的弱化效应 。 有限元法等设计工具应能够包含MD模拟的信息 ， 从而为盐环境下混凝土结构的环氧粘结体系设计提供更完整的影响参数 。 应用该工程设计过程来提高盐环境中环氧-二氧化硅界面的粘合耐久性 ， 可以通过以下建议有益于延长混凝土海上结构使用寿命的设计策略 。
影响环氧-二氧化硅界面附着力的盐源不仅可能来自周围的近海环境 ， 还可能来自混凝土内部 。 后一种来源可能主要是由于盐溶液通过混凝土孔隙的自然扩散而发生的 。 基于盐分的存在影响环氧-二氧化硅界面的附着力 ， 采用环氧树脂作为粘合剂的FRP-混凝土粘合系统延长海上混凝土结构的翻新策略可分为以下几类：
1.
混凝土的情况下不含盐溶液 。 这种情况可以通过在施工初期就使用混凝土保护涂层/保温系统来实现 ， 以防止盐分扩散到混凝土中 。 如果在翻新后适当地重新应用保护涂层/保温系统 ， 则按照干燥和潮湿条件指导的FRP粘结混凝土系统的工程设计就足够了 。
2.
混凝土的情况下含有盐溶液 。 在这种情况下 ， FRP粘结混凝土系统的工程设计应考虑到前面提到的环氧-二氧化硅界面处的附着力劣化 。 在这种情况下 ， 应考虑由于环氧-二氧化硅界面劣化导致FRP粘结混凝土体系承载能力的下降 。 还建议在应用环氧树脂之前对混凝土基材表面进行预处理 。
4 。 结论
在这项研究中 ， 使用分子动力学模拟评估了NaCl溶液对环氧-二氧化硅界面粘附的影响 。我们的发现表明NaCl溶液削弱了环氧-二氧化硅界面的粘附能 。该结果与宏观尺度上环氧-混凝土界面的实验观察一致 ， 也显示了在NaCl溶液存在下混凝土-FRP粘结体系的弱化性能 。这种多尺度观察表明 ， 宏观尺度的耐久性是原子水平退化的表现 。这一发现提供了一条信息 ， 可用于合成和设计实践 ， 以实现在盐环境中受到严重影响的更耐用的界面 。
本文仅用于学术交流 ， 不得用于商业用途 。

推荐阅读


上一篇：地外文明 真实的“三体人”回复人类的消息要多久？哈佛教授：至少2000年

下一篇：纤维素 生物质检测全攻略