Optimisation de la fluidité et de la résistance à la traction de l'époxy à entraînement magnétique

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 9629 (2023) Citer cet article

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La réparation des fissures sous-marines est un défi en raison du drainage et des gaz d'échappement, de la rétention des boues à des points fixes et d'autres problèmes. Un coulis de ciment à base de résine époxy à entraînement magnétique a été développé, capable d'effectuer un mouvement directionnel et une rétention du coulis à point fixe sous l'effet d'un champ magnétique appliqué. Cet article se concentre sur la fluidité et les propriétés de traction des boues. Tout d’abord, lors de l’étude préliminaire, les principaux facteurs d’influence des ratios ont été déterminés. Ensuite, la plage optimale de chaque facteur est déterminée par une expérience à un seul facteur. De plus, la méthode de la surface de réponse (RSM) est appliquée pour obtenir un rapport optimal. Enfin, le lisier est caractérisé par micro. Les résultats ont montré que l'indice d'évaluation F proposé dans cet article peut bien évaluer l'interaction entre la fluidité (X) et la résistance à la traction (Y). Le modèle de régression 2FI et le modèle de régression quadratique sont développés avec la fluidité et la résistance à la traction comme valeurs de réponse et la teneur en résine époxy (ER), le rapport eau-ciment, la teneur en Fe3O4 et la teneur en ciment sulfoaluminate (SAC) comme facteurs d'influence, et ont des valeurs raisonnables. ajustement et fiabilité. La relation entre le degré d'influence des facteurs d'influence sur la valeur de réponse X et la valeur de réponse Y, par ordre croissant, était la suivante : teneur en ER > rapport eau-ciment > teneur en SAC > teneur en Fe3O4. La boue à entraînement magnétique fabriquée selon le rapport optimal peut atteindre un taux de fluidité de 223,31 mm et une résistance à la traction de 2,47 MPa. Ceci avec des erreurs relatives de 0,36 % et 1,65 % par rapport aux valeurs prédites du modèle. L'analyse microscopique a montré que le coulis de ciment de résine époxy entraîné magnétiquement avait une phase cristalline, une morphologie de surface et une composition structurelle favorables.

Avec la croissance rapide du secteur mondial de la construction, un grand nombre d’infrastructures sont planifiées et en cours de construction. De nombreuses structures sous-marines en béton en service sont sensibles aux fissures et aux trous dus aux cycles de gel-dégel1,2,3, aux cycles sec-humide4,5, à l'érosion par les sulfates et les chlorures4,6,7, entraînant une détérioration significative de leurs performances8. Cependant, comme matériaux de réparation dans le domaine du bâtiment, les matériaux cimentaires modifiés aux polymères ont été largement utilisés9,10. Cependant, la réparation et le renforcement des structures sous-marines en béton doivent faire face aux problèmes de drainage et d'échappement de la construction, de fissures et de défauts en pente ascendante, de faible taux de remplissage de minuscules fissures et de rétention difficile des boues dans des conditions d'eau en mouvement, ce qui rend ces travaux de réparation toujours difficiles11.

À l’heure actuelle, les méthodes conventionnelles d’injection sous pression ne peuvent résoudre les problèmes de ventilation, de drainage et de rétention des boues en points fixes. Inspirés par les fluides magnétiques, nous développons un coulis de ciment à base de résine époxy à entraînement magnétique. Cela permettra d'obtenir un mouvement directionnel et une rétention en point fixe sous un champ magnétique appliqué, comme le montre la figure 1. Ce travail est basé sur le principe selon lequel Fe3O4 peut être « piloté par une cible » sous un champ magnétique12. La boue entraînée magnétiquement avec de nouvelles propriétés de boue possédait la capacité de se remplir, de se déplacer et de résister à la ségrégation13,14,15, ce qui peut vaincre la gravité pour réparer les fissures et les défauts en pente ascendante16. Liu et al.16 ont développé un matériau d'ancrage magnétique pour jointoiement en résine époxy avec auto-convergence anti-gravité, écoulement guidé et viscosité du coulis contrôlable en temps réel sous l'action d'un champ magnétique, et ont exploré le mécanisme de durcissement du coulis et la loi de changement microscopique des pores. sous l'action d'un champ magnétique, sans impliquer l'étude des propriétés de fluidité et de résistance à la traction du matériau de jointoiement. La fluidité détermine la capacité de diffusion et la pompabilité du coulis, qui sont des indicateurs clés de la performance du coulis dans la construction17. La résistance à la traction du matériau de durcissement en suspension est destinée à soutenir la résistance du coulis de réparation plus les solides18. Cependant, à mesure que la résistance à la traction augmente, la fluidité du lisier diminue souvent19. L'étude préliminaire préliminaire a révélé qu'avec les changements dans la teneur en ER, le rapport eau-ciment et la teneur en Fe3O4, les changements dans la fluidité et la résistance à la traction du coulis se comportaient de manière opposée. Par conséquent, une conception optimale du ratio de matériaux de réparation utilisant des méthodes de conception expérimentale pertinentes est nécessaire pour obtenir un ratio optimisé. Il s'agit de bien équilibrer la fluidité et la résistance à la traction du coulis de ciment de résine époxy à entraînement magnétique.