توصيفگر ها :
كامپوزيت FRP , آزمايش برش مستقيم , مقاومت فشاري , اسيد سولفوريك , دوام اتصال , روش شيار زني , طول موثر اتصال
چكيده فارسي :
سازههاي بتن آرمه ممكن است در معرض عوامل مخرب محيطي قرار گيرند. در ميان اين عوامل، اسيد سولفوريك يكي از مهاجمترين محيطهاي خورنده به شمار ميرود كه موجب كاهش مقاومت مكانيكي و زوال بتن ميگردد. سازههاي بتن آرمه در شرايط اسيدي آسيب پذير بوده و نيازمند مقاوم سازي ميباشند. در سالهاي اخير، استفاده از كامپوزيتهاي پليمري مسلح به الياف (FRP) به عنوان يكي از راهكارهاي كارآمد مقاوم سازي مطرح گرديده است. با اين وجود، عملكرد اين سيستمها به نحو چشمگيري وابسته به كيفيت اتصال ورقFRP به بستر بتن است. روش متداول نصب خارجي (EBR)به دليل ماهيت سطحي اتصال، پيش از دستيابي به ظرفيت باربري نهايي دچار جدا شدگي ميشود. از اين رو روش نوين شيار زني (EBROG) معرفي شده است كه انتقال تنش به لايههاي سالمتر بتن را امكان پذير ساخته و دوام اتصال را بهبود ميبخشد. در پژوهش حاضر، رفتار اتصال ورق FRP به بتن در شرايط اسيد سولفوريك با pH=1 مورد ارزيابي قرار گرفت. بدين منظور، دو بخش نمونه شامل نمونههاي برش مستقيم منشوري (به منظور بررسي رفتار اتصال) و نمونههاي استوانهاي فشاري (جهت مطالعهي تغييرات جرم و مقاومت فشاري پس از قرارگيري در محيط اسيدي) مورد آزمايش قرار گرفتند. دو روش تقويت EBR و EBROG (با الگوهاي شيار مختلف) مورد بررسي و مقايسه قرار گرفتند. نمونهها با دو رويكرد مقاوم سازي پيش يا پس از قرارگيري در اسيد تقويت شدند. نتايج آزمايشهاي برش مستقيم بيانگر آن بود كه در محيط اسيدي، روش تقويت EBROG در مقايسه با روش EBR به صورت معناداري عملكرد بهتري از نظر افزايش ظرفيت باربري، بهبود طول مؤثر اتصال و تغيير الگوي شكست ارائه ميدهد. روش تقويت EBR در تمامي حالتها دچار جدا شدگي كامل ورق گرديد؛ در روش EBROG، شيارهاي متراكم (با عمق و عرض 5 ميلي متر در فواصل 15 ميلي متر) با ايجاد توزيع يكنواختتر تنش، موجب تاخير در جدا شدگي شده و بهترين نتايج را در بين تمامي گروهها نشان دادند. الگوهاي شكست روش EBROG متنوعتر بوده و شامل جدا شدگي ابتدايي، تركيب جدا شدگي - پارگي و در مواردي پارگي كامل ورق بود كه نشان دهندهي ارتقاي كيفيت اتصال مكانيكي و انتقال تنش به لايههاي عميقتر بتن است. بنا بر اين روش شيار زني ميتواند به عنوان رويكردي موثر براي افزايش دوام و پايداري اتصال ورق كامپوزيت FRP به بتن در محيطهاي اسيدي معرفي گردد.
چكيده انگليسي :
Reinforced concrete structures may be exposed to aggressive environmental conditions. Among these, sulfuric acid is considered one of the most aggressive corrosive agents, leading to a significant reduction in mechanical strength and deterioration of concrete. Reinforced concrete structures under acidic conditions are therefore vulnerable and require strengthening. In recent years, the use of fiber-reinforced polymer (FRP) composites has emerged as an effective strengthening technique. However, the performance of such systems is highly dependent on the bond quality between the FRP sheet and the concrete substrate. The conventional externally bonded reinforcement (EBR) method often experiences premature debonding before reaching its ultimate load capacity due to its surface-based bonding mechanism. To overcome this limitation, the externally bonded reinforcement on grooves (EBROG) method has been introduced, which enables stress transfer to deeper, undamaged concrete layers and improves bond durability.
In this study, the bond behavior of FRP-to-concrete joints was investigated under sulfuric acid exposure with a pH of 1.0 Two types of specimens were tested: prismatic single-lap shear specimens (to evaluate bond behavior) and cylindrical compressive specimens (to assess changes in mass and compressive strength after acid exposure). Two strengthening techniques, EBR and EBROG, with different groove configurations, were examined and compared. The specimens were strengthened either before or after acid exposure. Results of the single-lap shear tests indicated that under acidic conditions, the EBROG method provided significantly better performance than the EBR method in terms of higher load capacity, improved effective bond length, and altered failure patterns. In all EBR specimens, complete FRP debonding occurred; whereas in EBROG specimens, dense grooves (5 mm in depth and width, spaced 15 mm apart) produced a more uniform stress distribution, delayed debonding, and yielded the best overall results. Failure modes of EBROG specimens were more diverse, including initial debonding, combined debonding–rupture, and in some cases, complete FRP rupture, indicating improved mechanical interlock and deeper stress transfer. Therefore, the grooving technique can be considered an effective approach to enhance the durability and stability of FRP-to-concrete bonds in acidic environments.