توصيفگر ها :
كامپوزيت FRP , آزمايش برش مستقيم , محيط دريا , دوام اتصال , چرخهي تر و خشك شدگي , روش شيار زني
چكيده فارسي :
گسترش استفاده از سازههاي بتن آرمه در صنعت ساخت و ساز، اين سازهها را به طور روز افزون در معرض شرايط محيطي مخرب قرار داده است. با وجود تلاشهاي محققين جهت افزايش دوام و كاهش خرابي سازههاي بتن آرمه، اين سازهها در شرايط مختلف با ضعف رو به رو شده و نياز به مقاوم سازي دارند. در سالهاي اخير استفاده از كامپوزيتهاي FRP به دليل ويژگيهايي نظير مقاومت بالا، وزن كم و سهولت اجرا مورد توجه قرار گرفته است. روش نصب خارجي (EBR) يكي از رايجترين روشهاي اتصال ورق FRP به سطح بتن به شمار ميرود. با اين حال، به دليل ماهيت سطحي اين اتصال، كامپوزيت FRP پيش از دست يابي به ظرفيت نهايي از سطح بتن جدا ميشود. به منظور جلو گيري از جدا شدگي زود هنگام ورق تقويتي از سطح بتن، روشهاي شيار زني توسعه يافتهاند.
با وجود عملكرد مناسب روشهاي شيار زني، مطالعات بسيار اندكي به بررسي دوام آنها در محيط خورنده پرداختهاند. يكي از متداولترين محيطهاي خورنده كه محدودهي وسيعي از سازهها را در بر ميگيرد، محيطهاي دريايي ميباشد. وجود يونهاي كلريد، سولفات و همچنين فرسايش ناشي از امواج، موجب تسريع فرآيندهاي خوردگي در اين محيطها ميشود. با وجود اهميت بالاي شرايط خورنده در محيطهاي دريايي، مطالعات انجام شده پيرامون وضعيت اتصال FRP به بتن در اين شرايط بسيار محدود ميباشد. در اين ميان اغلب مطالعات موجود بر روش EBR تمركز داشتهاند. از آن جايي كه نتايج مطالعات پيشين حاكي از تجمع بخش قابل توجهي از يونهاي سولفات در لايههاي سطحي بتن ميباشد، استفاده از روش EBROG كه موجب انتقال تنشهاي اتصال به عمق بتن ميشود، ميتواند عملكردي بهتري نسبت به روش EBR در محيطهاي خورنده داشته باشد. به همين جهت در تحقيق حاضر با تمركز بر روش نصب خارجي روي شيار (EBROG)، به بررسي رفتار اتصال FRP به بتن در محيطهاي دريايي پرداخته شد. براي اين منظور در ابتدا تعداد 62 نمونهي بتني منشوري در ابعاد 350×150×150 ميلي متر ساخته شد. كامپوزيتهاي FRP جهت انجام آزمايشهاي برش مستقيم مطابق استانداردهاي موجود به دو روش EBR و EBROG مقاوم سازي شدند. به جهت بررسي دقيقتر شرايط اتصال در اين محيط، تأثير عواملي چون نوع شيار به كار رفته، وجود يا عدم وجود ميلگرد در بتن، مدت زمان قرار گيري نمونهها در محيط دريايي و ميزان غلظت آب دريا بر رفتار اتصال بررسي شد. همچنين در اين پژوهش بخشي از نمونهها پس از خروج از محيط خورنده مقاوم سازي شده و بخش ديگر پيش از قرار گيري در محيط دريايي مورد تقويت قرار گرفتند. ضمناً به جهت تشديد اثرات مخرب محيطي و شبيه سازي شرايط جزر و مد دريا از چرخههاي تر و خشك شدگي استفاده شد. در نهايت آزمايشهاي برش مستقيم روي نمونهها انجام شده و نتايج حاصل با استفاده از روش سرعت سنجي تصويري ذرات (PIV) تحليل و بررسي شد. در ميان تمامي حالات مورد بررسي روش EBROG عملكرد بهتري نسبت به روش EBR داشت. بهبود عملكرد نمونههاي EBROG نسبت به نمونههاي EBR، كه در نمونههاي شاهد 1/58 درصد بود، پس از 120 روز قرار گيري در محيط خورنده، در گروه اول به 8/131 درصد و در گروه دوم به 1/72 درصد رسيد. اين موضوع نمايانگر اثر بخشي و دوام بالاي روش EBROG در محيطهاي دريايي ميباشد. ضمناً مود شكست نمونههاي EBR در تمامي حالات به صورت جدا شدگي كامل ورق تقويتي از سطح بتن بود درحالي كه شكست نمونههاي EBROG از پارگي در ورق تقويتي در نمونههاي مرجع به جدا شدگي ابتداي اتصال و تركيب جدا شدگي و پارگي در نمونههاي خورده شده تبديل شد.
چكيده انگليسي :
The widespread use of reinforced concrete structures in construction exposes them to increasingly harsh environmental conditions. Despite extensive research efforts to enhance durability and reduce deterioration, these structures remain vulnerable, often requiring strengthening. In recent years, fiber-reinforced polymer (FRP) composites have gained considerable attention due to their high strength, low weight, and ease of application. The externally bonded reinforcement (EBR) technique is among the most common methods for attaching FRP sheets to concrete surfaces; however, its surface-based bond often fails prematurely due to debonding before the FRP reaches its ultimate capacity. To address this limitation, grooving methods (GM) have been developed. While GM have demonstrated superior performance, their long-term durability in corrosive environments remains underexplored. Marine environments, characterized by high concentrations of chloride and sulfate ions, as well as mechanical erosion from waves, are particularly aggressive, accelerating deterioration processes. Despite the critical importance of such conditions, research on FRP-to-concrete bond performance under marine exposure are scarce and have largely focused on the EBR method. Considering that sulfate ions tend to accumulate in the concrete’s surface layers, the externally bonded reinforcement on grooves (EBROG) method, which transfers bonding stresses deeper into the substrate, may offer superior performance compared to EBR in such conditions. This study investigated the bond behavior of FRP-to-concrete joints using the EBROG method under simulated marine conditions. 66 prismatic concrete specimens (350 × 150 × 150 mm) were strengthened with FRP sheets using either EBR or EBROG methods, following single-lap shear test standards. The effects of groove type, presence or absence of reinforcement bars, marine exposure duration, seawater concentration, and strengthening sequence (before or after marine exposure) were examined. To simulate tidal action and intensify damage, wet-dry cycles were applied. Single-lap shear tests were conducted, and results were analyzed using particle image velocimetry (PIV). Across all test conditions, EBROG method outperformed EBR. In control specimens, EBROG increased bond strength by 58.1% compared to EBR. After 120 days of marine exposure, improvements reached 131.8% and 72.1% in the two respective specimen groups, demonstrating the high efficacy and durability of the EBROG technique in marine environments. Moreover, failure modes differed markedly: EBR specimens consistently failed by complete FRP debonding, whereas EBROG specimens exhibited FRP rupture in control specimens and mixed debonding-rupture in corroded specimens.
