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聚合物增强混凝土 (FRP) 被认为是一种创新且经济的结构修复方法。本研究选取两种典型材料[碳纤维增强聚合物（CFRP）和玻璃纤维增​​强聚合物（GFRP）]，研究混凝土在恶劣环境下的加固效果。已经讨论了含有 FRP 的混凝土对硫酸盐侵蚀和相关冻融循环的抵抗力。电子显微镜研究共轭侵蚀过程中混凝土的表面和内部退化。通过pH值、SEM电镜、EMF能谱分析了硫酸钠腐蚀的程度和机理。轴向抗压强度试验已用于评估 FRP 约束混凝土柱的加固，并且已针对侵蚀耦合环境中 FRP 保持的各种方法得出应力-应变关系。使用四种现有的预测模型进行误差分析以校准实验测试结果。所有观察结果表明，FRP 限制混凝土的退化过程在共轭应力下是复杂和动态的。硫酸钠最初会增加原始形式的混凝土强度。然而，随后的冻融循环会加剧混凝土开裂，而硫酸钠会通过促进开裂进一步降低混凝土的强度。提出了一个精确的数值模型来模拟应力-应变关系，这对于设计和评估 FRP 约束混凝土的生命周期至关重要。
作为自 20 世纪 70 年代开始研究的一种创新的混凝土加固方法，FRP 具有重量轻、强度高、耐腐蚀、抗疲劳和施工方便等优点 1,2,3。随着成本的降低，它在工程应用中变得越来越普遍，例如玻璃纤维 (GFRP)、碳纤维 (CFRP)、玄武岩纤维 (BFRP) 和芳纶纤维 (AFRP)，这些都是最常用于结构加固的 FRP4、5 . 所提出的 FRP 保留方法可以提高混凝土性能并避免过早倒塌。然而，机械工程中的各种外部环境往往会影响FRP限制混凝土的耐久性，使其强度受到损害。
一些研究人员研究了具有不同横截面形状和尺寸的混凝土的应力和应变变化。杨等。6 发现极限应力和应变与纤维组织厚度的增长呈正相关。Wu 等人 7 获得了 FRP 约束混凝土的应力-应变曲线，使用各种纤维类型来预测极限应变和载荷。Lin等8发现圆、方、矩形、椭圆棒材的FRP应力-应变模型也存在较大差异，并开发了一种新的以宽度与拐角半径之比为参数的面向设计的应力-应变模型。Lam 等人 9 观察到 FRP 的不均匀重叠和曲率导致 FRP 中的断裂应变和应力低于板坯拉伸试验。此外，科学家们根据不同的现实设计需求，研究了部分约束和新的约束方法。王等。[10] 在三种有限模式下对完全、部分和无限制混凝土进行了轴压试验。开发了一个“应力-应变”模型，并给出了部分封闭混凝土的限制效应系数。吴等。11 开发了一种预测 FRP 约束混凝土的应力-应变依赖性的方法，该方法考虑了尺寸效应。Moran 等人 12 评估了 FRP 螺旋条约束混凝土的轴向单调压缩性能，并推导出其应力-应变曲线。然而，上述研究主要考察了部分封闭混凝土和全封闭混凝土之间的区别。尚未详细研究 FRP 部分限制混凝土截面的作用。
此外，该研究还评估了 FRP 限制混凝土在各种条件下的抗压强度、应变变化、初始弹性模量和应变硬化模量的性能。蒂贾尼等人。13,14 发现，在对最初损坏的混凝土进行 FRP 修复实验时，FRP 限制混凝土的可修复性随着损坏的增加而降低。马等。[15] 研究了初始损伤对 FRP 约束混凝土柱的影响，认为损伤程度对抗拉强度的影响可以忽略不计，但对横向和纵向变形有显着影响。然而，曹等人。16 观察到受初始损伤影响的 FRP 约束混凝土的应力-应变曲线和应力-应变包络曲线。除了对初始混凝土失效的研究外，还对 FRP 限制混凝土在恶劣环境条件下的耐久性进行了一些研究。这些科学家研究了 FRP 限制混凝土在恶劣条件下的退化，并使用损伤评估技术创建退化模型来预测使用寿命。谢等。17 将 FRP 约束混凝土置于水热环境中，发现水热条件显着影响 FRP 的机械性能，导致其抗压强度逐渐降低。在酸碱环境中，CFRP 与混凝土之间的界面恶化。随着浸泡时间的增加，CFRP 层破坏能量的释放速率显着降低，最终导致界面样品的破坏 18,19,20。此外，一些科学家还研究了冻融对玻璃钢限制混凝土的影响。Liu 等人 21 指出，基于相对动态模量、抗压强度和应力应变比，CFRP 钢筋在冻融循环下具有良好的耐久性。此外，还提出了一个与混凝土力学性能退化相关的模型。然而，Peng 等人 22 使用温度和冻融循环数据计算了 CFRP 和混凝土粘合剂的寿命。光等。23 对混凝土进行了快速冻融试验，并提出了一种基于冻融暴露下破损层厚度的抗冻性评估方法。亚兹达尼等人。24 研究了 FRP 层对氯离子渗透到混凝土中的影响。结果表明，FRP 层具有耐化学性，可将内部混凝土与外部氯离子隔离。Liu 等人 25 模拟了受硫酸盐腐蚀的 FRP 混凝土的剥离试验条件，创建了滑移模型，并预测了 FRP-混凝土界面的退化。王等。26 通过单轴压缩试验建立了 FRP 约束的硫酸盐侵蚀混凝土的应力-应变模型。周等。[27] 研究了盐的冻融联合循环对无侧限混凝土的破坏，并首次使用逻辑函数来描述破坏机制。这些研究在评估 FRP 限制混凝土的耐久性方面取得了重大进展。然而，大多数研究人员都专注于在一种不利条件下对侵蚀性介质进行建模。混凝土经常由于各种环境条件引起的相关侵蚀而损坏。这些综合环境条件严重降低了 FRP 限制混凝土的性能。
硫酸盐化和冻融循环是影响混凝土耐久性的两个典型重要参数。FRP国产化技术可以改善混凝土的性能。它广泛应用于工程和研究，但目前有其局限性。一些研究集中在 FRP 限制混凝土在寒冷地区对硫酸盐腐蚀的抵抗力。硫酸钠和冻融对全封闭、半封闭和开放混凝土的侵蚀过程值得更详细的研究，尤其是本文介绍的新型半封闭方法。还通过交换 FRP 保持和侵蚀的顺序研究了对混凝土柱的加固效果。通过电子显微镜、pH测试、SEM电子显微镜、EMF能谱分析和单轴力学测试表征了键蚀引起的样品微观和宏观变化。此外，本研究还讨论了控制单轴机械测试中应力-应变关系的规律。使用现有的四种极限应力-应变模型通过误差分析验证了实验验证的极限应力和应变值。所提出的模型可以充分预测材料的极限应变和强度，对今后的FRP加固实践具有借鉴意义。最后，它作为 FRP 混凝土抗盐冻概念的概念基础。
本研究使用硫酸盐溶液腐蚀结合冻融循环评估 FRP 限制混凝土的劣化。混凝土侵蚀引起的微观和宏观变化已通过扫描电子显微镜、pH 测试、EDS 能谱和单轴机械测试得到证实。此外，采用轴压试验研究了受粘结侵蚀作用的 FRP 约束混凝土的力学性能和应力-应变变化。
玻璃钢密闭混凝土由生混凝土、玻璃钢外包材和环氧树脂胶粘剂组成。选用两种外保温材料：CFRP和GRP，材料性能如表1所示。采用环氧树脂A和B作为粘合剂（体积比2:1）。米。图 1 说明了混凝土混合材料的施工细节。在图 1a 中，使用了 Swan PO 42.5 硅酸盐水泥。粗骨料是破碎的玄武岩，直径分别为 5-10 和 10-19 毫米，如图 1 所示。1b 和 c。作为图 1g 中的精细填料，使用了细度模数为 2.3 的天然河沙。将无水硫酸钠颗粒和一定量的水配成硫酸钠溶液。
混凝土混合物的成分：a - 水泥，b - 骨料 5-10 毫米，c - 骨料 10-19 毫米，d - 河沙。
混凝土的设计强度为 30 MPa，这导致新拌水泥混凝土沉降为 40 至 100 mm。混凝土配合比见表2，粗骨料5-10mm和10-20mm的比例为3：7。通过首先制备 10% NaSO4 溶液，然后将溶液倒入冻融循环室来模拟与环境相互作用的影响。
混凝土混合物在 0.5 立方米的强制搅拌机中制备，整批混凝土用于铺设所需的样品。首先，按表2配制混凝土配料，将水泥、砂和粗骨料预拌三分钟。然后均匀地分配水并搅拌5分钟。接下来，将混凝土样品浇铸到圆柱形模具中并在振动台上压实（模具直径 10 厘米，高度 20 厘米）。
固化 28 天后，用 FRP 材料包裹样品。本研究讨论了钢筋混凝土柱的三种方法，包括全封闭、半约束和无约束。CFRP 和 GFRP 两种类型用于有限的材料。玻璃钢 全封闭玻璃钢混凝土外壳，高20厘米，长39厘米。FRP 结合混凝土的顶部和底部没有用环氧树脂密封。半封闭测试过程作为最近提出的气密技术描述如下。
(2) 用尺子在混凝土圆柱面上划线确定玻璃钢条的位置，条间距为2.5cm。然后将胶带缠绕在不需要 FRP 的混凝土区域。
(3)混凝土表面用砂纸打磨光滑，用酒精棉擦拭，涂刷环氧树脂。然后用手将玻璃纤维条贴在混凝土表面上，并压出缝隙，使玻璃纤维充分粘附在混凝土表面，避免产生气泡。最后，将玻璃钢条按照用尺子划出的记号，从上到下粘在混凝土面上。
(4) 半小时后，检查混凝土是否与玻璃钢脱离。如果 FRP 滑动或突出，应立即修复。模制样品必须固化 7 天以确保固化强度。
(5)固化后，用美工刀将混凝土表面的胶带撕掉，最后得到半封闭的玻璃钢混凝土柱。
各种约束下的结果如图 1 所示。2. 图2a为全封闭CFRP混凝土，图2b为半广义CFRP混凝土，图2c为全封闭GFRP混凝土，图2d为半约束CFRP混凝土。
封闭式：（a）全封闭碳纤维布；(b) 半封闭碳纤维；(c) 完全封闭在玻璃纤维中；(d) 半封闭玻璃纤维。
设计了四个主要参数来研究 FRP 约束和侵蚀序列对气缸侵蚀控制性能的影响。表 3 显示了混凝土柱样品的数量。每个类别的样本由三个相同的状态样本组成，以保持数据的一致性。本文所有实验结果均采用三个样本的平均值进行分析。
(1) 气密材料分为碳纤维或玻璃纤维。比较了两种纤维对混凝土的加固效果。
(2) 混凝土柱围护方式分为全限制、半限制和无限三种。将半封闭混凝土柱的抗侵蚀性与其他两个品种进行了比较。
(3) 侵蚀条件为冻融循环加硫酸盐溶液，冻融循环次数分别为0、50、100次。研究了耦合侵蚀对 FRP 约束混凝土柱的影响。
(4)试件分为三组。第一组为FRP包覆再腐蚀，第二组为先腐蚀再包覆，第三组为先腐蚀再包覆再腐蚀。
实验程序使用万能试验机、拉力试验机、冻融循环装置（CDR-Z型）、电子显微镜、pH计、应变计、位移装置、SEM电子显微镜、 EDS能谱分析仪在本研究中。样品是一根高 10 厘米、直径 20 厘米的混凝土柱。混凝土在浇注和压实后 28 天内固化，如图 3a 所示。所有样品在浇注后脱模并在18-22°C和95%相对湿度下放置28天，然后用玻璃纤维包裹一些样品。
测试方法： (a) 保持恒温恒湿的设备；(b) 冻融循环机；(c) 万能试验机；(d) 酸碱度测试仪；(e) 显微观察。
冻融实验采用闪冻法，如图 3b 所示。根据GB/T 50082-2009《常规混凝土耐久性标准》，将混凝土试样完全浸入15-20℃的10%硫酸钠溶液中4天，然后进行冻融。之后，硫酸盐侵蚀与冻融循环同时开始和结束。冻融循环时间为2～4小时，除霜时间不应少于循环时间的1/4。样品核心温度应保持在（-18±2）至（5±2）°С范围内。从冷冻到解冻的过渡不应超过十分钟。每个类别的三个圆柱形相同样品用于研究溶液在 25 次冻融循环后的重量损失和 pH 变化，如图 3d 所示。每 25 次冻融循环后，取出样品并清洁表面，然后再测定其鲜重 (Wd)。所有实验均以样品一式三份进行，取平均值作为测试结果的讨论依据。试样质量损失和强度损失公式确定如下：
式中，ΔWd为试样每25次冻融循环后的失重（%），W0为冻融循环前混凝土试样的平均重量（kg），Wd为混凝土平均重量。25 次冻融循环后的样品重量 (kg)。
试样的强度退化系数用Kd表征，计算公式如下：
式中，ΔKd为试件每50次冻融循环后的强度损失率（%），f0为冻融循环前混凝土试件的平均强度（MPa），fd为混凝土试件的平均强度50 次冻融循环 (MPa) 的混凝土样品。
在无花果。图 3c 显示了用于混凝土样本的抗压试验机。根据《混凝土物理力学性能试验方法标准》（GBT50081-2019）规定了混凝土柱抗压强度试验方法。压缩试验中的加载速率为0.5 MPa/s，整个试验采用连续顺序加载。在机械测试期间记录每个样本的载荷-位移关系。将应变计连接到试件的混凝土和 FRP 层的外表面，以测量轴向和水平应变。应变盒用于机械测试，以记录压缩测试期间试样应变的变化。
每 25 次冻融循环，取出一份冻融溶液样品并放入容器中。在无花果。图 3d 显示了容器中样品溶液的 pH 值测试。在冻融条件下样品的表面和横截面的显微镜检查如图 3d 所示。在显微镜下观察各种样品在硫酸盐溶液中经过50次和100次冻融循环后的表面状态。显微镜使用 400 倍放大倍数。观察试样表面时，主要观察FRP层和混凝土外层的侵蚀。试样横截面的观察基本选择距外层5、10、15mm处的侵蚀情况。硫酸盐产物的形成和冻融循环需要进一步测试。因此，使用配备有能谱仪 (EDS) 的扫描电子显微镜 (SEM) 检查所选样品的改性表面。
用电子显微镜目视检查样品表面并选择 400X 放大倍率。半封闭和无缝 GRP 混凝土在冻融循环和暴露于硫酸盐下的表面损伤程度相当高，而在全封闭混凝土中则可以忽略不计。第一类是指自由流动混凝土被硫酸钠侵蚀和从 0 到 100 次冻融循环的发生，如图 4a 所示。没有霜冻暴露的混凝土样品表面光滑，没有可见特征。侵蚀50次后，表面的果肉块部分剥落，露出果肉的白色外壳。100 次侵蚀后，在目视检查混凝土表面时，溶液的外壳完全脱落。显微观察表明，0冻融侵蚀混凝土表面光滑，表层骨料与砂浆处于同一平面。在经过 50 次冻融循环侵蚀的混凝土表面上观察到不平坦、粗糙的表面。这可以解释为部分砂浆被破坏，表面附着少量白色粒状结晶，主要由骨料、砂浆和白色结晶组成。100次冻融循环后，混凝土表面出现大面积白色结晶体，而深色粗骨料暴露在外界环境中。目前，混凝土表面多为裸露的骨料和白色结晶体。
侵蚀冻融混凝土柱的形态：（a）不受限制的混凝土柱；(b) 半封闭碳纤维钢筋混凝土；(c) 玻璃钢半封闭混凝土；(d) 全封闭的 CFRP 混凝土；(e) GRP 混凝土半封闭混凝土。
第二类是半封闭 CFRP 和 GRP 混凝土柱在冻融循环和暴露于硫酸盐下的腐蚀，如图 4b、c 所示。目视检查（放大 1 倍）显示，纤维层表面逐渐形成白色粉末，随着冻融循环次数的增加，该白色粉末迅速脱落。随着冻融循环次数的增加，半封闭 FRP 混凝土的无限制表面侵蚀变得更加明显。可见的“胀气”现象（混凝土柱解开面濒临倒塌）。然而，剥离现象部分地受到相邻碳纤维涂层的阻碍）。在显微镜下，合成碳纤维在放大 400 倍时呈现为黑色背景上的白色线。由于纤维的圆形形状和光线不均匀的照射，它们看起来是白色的，但碳纤维束本身是黑色的。玻璃纤维最初是白色的线状，但与粘合剂接触后会变得透明，玻璃纤维内部的混凝土状态清晰可见。玻璃纤维呈亮白色，粘合剂呈淡黄色。两者的颜色都非常浅，因此胶水的颜色会隐藏玻璃纤维线，使整体外观呈现淡黄色。外部环氧树脂保护碳纤维和玻璃纤维免受损坏。随着冻融次数的增加，表面出现了更多的空隙和一些白色晶体。随着硫酸盐冷冻循环的增加，粘合剂逐渐变稀，淡黄色消失，纤维变得可见。
第三类是全封闭CFRP和GRP混凝土在冻融循环和硫酸盐暴露下的腐蚀，如图4d、e所示。同样，观察到的结果与混凝土柱的第二类受限截面的结果相似。
比较应用上述三种遏制方法后观察到的现象。随着冻融循环次数的增加，完全绝缘的 FRP 混凝土中的纤维组织保持稳定。另一方面，粘合环层在表面上较薄。环氧树脂主要与开环硫酸中的活泼氢离子反应，几乎不与硫酸盐反应28。因此，可以认为侵蚀主要是由于冻融循环而改变了胶层的性能，从而改变了FRP的加固效果。玻璃钢半封闭混凝土的混凝土表面与不受限制的混凝土表面具有相同的侵蚀现象。其玻璃钢层对应全封闭混凝土的玻璃钢层，破损不明显。然而，在半密封 GRP 混凝土中，纤维条与裸露混凝土相交处会出现广泛的侵蚀裂缝。随着冻融循环次数的增加，暴露的混凝土表面的侵蚀变得更加严重。
全封闭、半封闭和无限制 FRP 混凝土的内部在冻融循环和暴露于硫酸盐溶液时表现出显着差异。横向切割样品并使用放大 400 倍的电子显微镜观察横截面。在无花果。图 5 分别显示了距混凝土和砂浆边界 5 mm、10 mm 和 15 mm 处的显微图像。据观察，当硫酸钠溶液与冻融相结合时，混凝土损伤从表面向内部逐渐分解。由于CFRP和GFRP约束混凝土的内侵蚀条件相同，本节不对两种围护材料进行比较。
柱子混凝土截面内部的显微观察：（a）完全由玻璃纤维限制；(b) 玻璃纤维半封闭；(c) 无限。
玻璃钢全封闭混凝土内部侵蚀如图 1 所示。5a.5mm可见裂纹，表面比较光滑，无结晶。表面光滑，无结晶体，厚10～15毫米。FRP 半密封混凝土的内部侵蚀如图 1 所示。5 B. 5mm和10mm处可见裂纹和白色结晶，15mm处表面光滑。图 5c 显示了在 5、10 和 15 mm 处发现裂缝的混凝土 FRP 柱的截面。随着裂缝由混凝土外侧向内侧移动，裂缝中的几颗白色结晶体也越来越少。无端混凝土柱的侵蚀最严重，其次是半约束 FRP 混凝土柱。经过 100 次冻融循环后，硫酸钠对全封闭 FRP 混凝土样品的内部几乎没有影响。这表明完全约束 FRP 混凝土侵蚀的主要原因是一段时间内的冻融侵蚀。横截面的观察表明，冷冻和解冻之前的切片是平滑的并且没有聚集体。随着混凝土的冻融，裂缝可见，骨料也是如此，白色粒状结晶密布裂缝。研究27表明，当混凝土置于硫酸钠溶液中时，硫酸钠会渗入混凝土中，其中一部分会析出为硫酸钠晶体，一部分会与水泥发生反应。硫酸钠晶体和反应产物看起来像白色颗粒。
玻璃钢完全限制了共轭侵蚀混凝土裂缝，但断面光滑，无结晶现象。另一方面，FRP 半封闭和无限制混凝土截面在共轭侵蚀下出现了内部裂缝和结晶。根据图像的描述和先前的研究，无限制和半限制 FRP 混凝土的联合侵蚀过程分为两个阶段。混凝土开裂的第一阶段与冻融过程中的膨胀和收缩有关。当硫酸盐渗入混凝土并变得可见时，相应的硫酸盐会填充因冻融和水化反应收缩而产生的裂缝。因此，硫酸盐对混凝土具有特殊的早期保护作用，能在一定程度上提高混凝土的力学性能。硫酸盐侵蚀的第二阶段继续进行，穿透裂缝或空隙并与水泥反应形成明矾。结果，裂纹变大并造成损坏。在此期间，与冻融相关的膨胀和收缩反应会加剧混凝土的内部破坏，导致承载力降低。
在无花果。图 6 显示了在 0、25、50、75 和 100 次冻融循环后监测的三种有限方法的混凝土浸渍溶液的 pH 值变化。不受限制和半封闭的 FRP 混凝土砂浆显示 pH 值从 0 到 25 次冻融循环上升最快。它们的 pH 值分别从 7.5 增加到 11.5 和 11.4。随着冻融循环次数的增加，经过25-100次冻融循环后pH升高逐渐减慢。它们的pH值分别从11.5和11.4增加到12.4和11.84。由于全粘结玻璃钢混凝土覆盖在玻璃钢层上，硫酸钠溶液很难渗透。同时，水泥组合物难以渗透到外部溶液中。因此，pH 在 0 到 100 次冻融循环之间从 7.5 逐渐增加到 8.0。pH变化的原因分析如下。混凝土中的硅酸盐与水中的氢离子结合形成硅酸，剩余的 OH- 提高了饱和溶液的 pH 值。pH 值的变化在 0-25 次冻融循环之间更为明显，而在 25-100 次冻融循环之间则不太明显 30。然而，这里发现在 25-100 次冻融循环后 pH 值继续增加。这可以解释为硫酸钠与混凝土内部发生化学反应，从而改变溶液的 pH 值。化学成分分析表明，混凝土以下列方式与硫酸钠发生反应。
式（3）和（4）表明，水泥中的硫酸钠和氢氧化钙形成石膏（硫酸钙），硫酸钙进一步与水泥中的偏铝酸钙反应生成明矾晶体。反应 (4) 伴随着碱性 OH- 的形成，这导致 pH 值升高。另外，由于该反应是可逆的，因此pH值在一定时间上升并缓慢变化。
在无花果。图 7a 显示了在硫酸盐溶液中冻融循环期间全封闭、半封闭和互锁 GRP 混凝土的重量损失。质量损失最明显的变化是不受限制的混凝土。不受限制的混凝土在 50 次冻融攻击后损失了约 3.2% 的质量，在 100 次冻融攻击后损失了约 3.85%。结果表明，共轭侵蚀对自由流动混凝土质量的影响随着冻融循环次数的增加而降低。但在观察样品表面时发现，100次冻融循环后的砂浆损失大于50次冻融循环后的损失。结合上一节的研究，可以假设硫酸盐渗透到混凝土中会导致质量损失减缓。同时，正如化学方程式 (3) 和 (4) 所预测的，内部产生的明矾和石膏也会导致减重速度变慢。
重量变化：(a)重量变化与冻融循环次数的关系；(b) 质量变化与 pH 值之间的关系。
玻璃钢半封闭混凝土的失重变化先减小后增大。50次冻融循环后，半封闭玻璃纤维混凝土的质量损失约为1.3%。100 次循环后重量损失为 0.8%。因此，可以断定硫酸钠渗透到自由流动的混凝土中。此外，对试件表面的观察也表明，纤维条在开阔区域可以抵抗砂浆剥离，从而减少重量损失。
全封闭玻璃钢混凝土的质量损失变化与前两者不同。质量不会丢失，而是会增加。经过50次冻融侵蚀，质量增加了约0.08%。100次后，其质量增加了约0.428%。由于混凝土是完全浇筑的，混凝土表面的砂浆不会脱落，不易造成质量损失。另一方面，水和硫酸盐从高含量表面渗透到低含量混凝土内部也提高了混凝土的质量。
之前已经对侵蚀条件下 FRP 限制混凝土的 pH 值和质量损失之间的关系进行了几项研究。大多数研究主要讨论质量损失、弹性模量和强度损失之间的关系。在无花果。图 7b 显示了三种约束条件下混凝土 pH 值与质量损失之间的关系。提出了一种预测模型，使用三种保留方法在不同 pH 值下预测混凝土质量损失。从图 7b 中可以看出，Pearson 系数很高，表明 pH 值与质量损失之间确实存在相关性。非限制、半限制和完全限制混凝土的 r 平方值分别为 0.86、0.75 和 0.96。这表明在硫酸盐和冻融条件下，全保温混凝土的 pH 值变化和重量损失是相对线性的。在不受限制的混凝土和半密封 FRP 混凝土中，随着水泥与水溶液的反应，pH 值逐渐升高。结果，混凝土表面逐渐被破坏，从而导致失重。另一方面，全封闭混凝土的pH变化不大，因为FRP层减缓了水泥与水溶液的化学反应。因此，对于完全封闭的混凝土，没有可见的表面侵蚀，但会因吸收硫酸盐溶液而饱和而增加重量。
在无花果。图 8 显示了用硫酸钠冻融蚀刻的样品的 SEM 扫描结果。电子显微镜检查了从混凝土柱外层采集的块中收集的样本。图 8a 是侵蚀前未封闭混凝土的扫描电子显微镜图像。需要注意的是，试样表面有很多孔洞，影响冻融前混凝土柱本身的强度。在无花果。图 8b 显示了经过 100 次冻融循环后完全绝缘的 FRP 混凝土样品的电子显微镜图像。可能会检测到样品因冷冻和解冻而出现的裂纹。不过表面比较光滑，上面没有结晶。因此，未填充的裂缝更明显。在无花果。图 8c 显示了经过 100 次霜冻侵蚀循环后的半密封 GRP 混凝土样品。很明显，裂纹变宽了，裂纹之间形成了晶粒。其中一些颗粒附着在裂缝上。图 8d 显示了一个不受限制的混凝土柱样本的 SEM 扫描，这是一种与半限制一致的现象。为了进一步阐明颗粒的组成，将裂纹中的颗粒进一步放大并使用 EDS 光谱进行分析。粒子基本上具有三种不同的形状。根据能谱分析，第一类如图9a所示，为规则块状晶体，主要由O、S、Ca等元素组成。结合前面的式（3）和（4）可以确定该材料的主要成分是石膏（硫酸钙）。第二个如图9b所示；能谱分析为针状无方向性物质，主要成分为O、Al、S、Ca。组合配方表明该材料主要由明矾组成。图9c所示的第三块，是一个不规则的块，通过能谱分析确定，主要由O、Na和S组成。原来这些主要是硫酸钠晶体。扫描电子显微镜显示大部分空隙都充满了硫酸钠晶体，如图 9c 所示，还有少量的石膏和明矾。
腐蚀前后样品的电子显微镜图像：(a) 腐蚀前的开孔混凝土；(b) 腐蚀后，玻璃纤维完全密封；(c) GRP半封闭混凝土腐蚀后；(d) 开放混凝土腐蚀后。
通过分析，我们可以得出以下结论。三个样品的电子显微镜图像均为1k×，图像中发现并观察到裂纹和侵蚀产物。不受限制的混凝土具有最宽的裂缝并且包含许多颗粒。玻璃钢半压混凝土在裂缝宽度和颗粒数方面不如非压力混凝土。全封闭玻璃钢混凝土冻融侵蚀后裂缝宽度最小，无颗粒。所有这些都表明全封闭的 FRP 混凝土最不容易受到冻融侵蚀。半封闭和开放式 FRP 混凝土柱内的化学过程导致明矾和石膏的形成，硫酸盐渗透影响孔隙率。虽然冻融循环是混凝土开裂的主要原因，但硫酸盐及其产物首先会填充一些裂缝和孔隙。但随着侵蚀量和时间的增加，裂纹不断扩大，形成的明矾体积增大，产生挤压裂纹。最终，冻融和硫酸盐暴露会降低色谱柱的强度。