بخشی از مقاله
خلاصه
هدف اصلی این مقاله بررسی اثر پوشش ملات پلیمری در افزایش دوام ورقهای GFRP در نمونههای دورپیچ شده با آنها در ناحیهی جزر و مدی خلیج فارس است. بدین منظور از محیط شبیهساز دریایی مشابه با محیط دریایی جنوب ایران استفاده شد. محیط مورد مطالعه موجب کاهش مقاومت نهایی به میزان %41 و %34 به ترتیب در نمونههای دورپیچ شده با یک و دو لایه ورق GFRP شده است.
به منظور افزایش دوام ورقها، ملات پلیمری روی سطح آنها اجرا شد. پوشش پلیمری موجب افزایش مقاومت نهایی نمونههای دورپیچ شده با یک و دو لایه GFRP به ترتیب به میزان %5/4 و %4/7 و کاهش کرنش نهایی به میزان %7/8 و %8/6 در مقایسه با نمونههای مشابه قرار گرفته در محیط دریایی بدون پوشش محافظ شده است. همچنین محیط دریایی بر میزان مقاومت چسبندگی ملات پلیمری به سطح ورقها تأثیر قابل ملاحظهای نداشته است.
1. مقدمه
در سالهای اخیر استفاده از ورقهای GFRP در زمینهی تعمیر و تقویت سازه های بتنی رشد چشمگیری داشته است. قیمت کمتر نسبت به ورقهای CFRP، مقاومت کششی بالا، سبکی، نصب آسان و سریع و نیز مقاومت بالا در برابر پدیدهی خوردگی از جمله خصوصیاتی هستند که مهندسین و طراحان را به استفادهی از این مصالح ترغیب میکنند .[1] با تمام ویژگیهای مثبتی که مصالح GFRP در زمینه های عمرانی دارند باید به این نکته اشاره کرد که دوام و عملکرد آنها در محیط های خاص هنوز مورد سؤال و تحقیق است و نیاز به تحقیقات وسیعتر به ویژه در محیط های خاص که مجموعهای از عوامل مخرب محیطی در آن وجود دارند احساس میشود.[2] در ادامه تعدادی از تحقیقات انجام شده بر روی دوام مصالح GFRP در محیطهای دریایی آورده خواهد شد.
Micelli و همکاران با قرار دادن ستونهای دورپیچ شده با ورق های GFRP در محلول نمک %15 به مدت 120 روز مقدار 27 درصد کاهش مقاومت برای نمونههای دورپیچی با GFRP را مشاهده کردندBelarbi .[3] و Bae به بررسی اثرات شرایط محیطی مختلف بر روی رفتار طولانی مدت ستونهای بتن مسلح، تقویت شده با ورق های CFRP و GFRP پرداختند. در بین سیکلهای طراحی شده در این تحقیق آب شور تأثیر زیادی بر روی کاهش بارنهایی و شکلپذیری نمونههای تقویت شده با GFRP داشته است.
در تحقیق انجام شده توسط Gharachorlu و Ramezanianpour بر روی نمونه های دورپیچ شده با ورق های CFRP و GFRP بیشترین کاهش مقاومت مربوط به نمونههای دورپیچشده شده با ورقهای GFRP در محیط با دمای بالا به همراه سیکل های تر وخشک آب شور بوده است
Nardone و همکاران با قرار دادن ورقهای GFRP در محیط با رطوبت %30 به این نتیجه رسیدند که افزایش دما موجب کاهش دوام این ورقها در محیط شده است. افزایش دما تا 36 درجه موجب کاهش %3/4 مقاومت کششی ورقها شده همچنین با افزایش تعداد لایه ها اثر تخریبی محیط کاهش داشته است.
در بخشی از مطالعه ی Böer و همکاران که به بررسی اثر آبشور بر دوام مصالح FRP اختصاص داشت مشخص شد که تماس با آبشور موجب کاهش شدید مقاومت و شکلپذیری ستونهای تقویت شده با ورقهای GFRP شده است. همچنین در مواجه با آب شور اولین اثر تخریبی از ناحیه رطوبت بوده این در حالیست که با گذشت زمان تشکیل کریستالهای نمک داخل میکروترکها موجب تخریب این ورقها شده است
Silva و همکاران با قرار دادن نمونههای FRP در آب شور مشاهده کردند که این محیط اثر تخریبی زیادی بر روی خواص مکانیکی این مصالح به ویژه مقاومت نهایی کششی ورقهای GFRP داشته است. همچنین اثر تخریبی این محیط با افزایش دما بیشتر مشاهده شده است.
نتایج به دست آمده حاکی از کاهش دوام ورقهای GFRP در مواجه با شرایط محیطی مخرب نظیر رطوبت بالا، آب شور و دمای بالا است. هدف اصلی این مقاله بررسی عملکرد ورقهای GFRP و ارائهی راهکار برای افزایش دوام آنها در ناحیهی جزر و مدی خلیج فارس است. این منطقه شرایط تخریبی فوقالعاده بالایی دارد که میتواند به دلیل حضور یونهای کلرید موجود در آب دریا، دما و رطوبت بالا، پدیدهی جزر و مد و همچنین تابش اشعهی UV خورشید باشد. از طرفی علاوه بر افزایش عمر مفید ورقهای GFRP با ایجاد پوشش محافظ روی آنها، افزایش دوام به دلیل قیمت پایینتر این ورقها نسبت به ورقهای CFRP بسیار مهم است.
2. برنامه ی آزمایشی
به منظور ارزیابی کاربرد ملات پلیمری در افزایش دوام ورقهای GFRP در ناحیه خلیج فارس ، برنامهی آزمایش کاملی طراحی شده است. بدین ترتیب دو نوع نمونه ساخته و هر کدام از آنها در شرایط آزمایشگاهی و نیز در محیط دریایی شبیهسازی شده قرار گرفتند. نوع اول نمونههای منشوری بتنی بوده که تغییرات مقاومت چسبندگی پوشش محافظ با ورقهای GFRP در محیط مورد مطالعه در آن ها بررسی شده است.
نوع دوم استوانههای بتنی هستند که اثر محیط دریایی بر رفتار فشاری نمونه های دورپیچ شده و همچنین اثر پوششهای محافظ در افزایش دوام این نمونهها مورد مطالعه قرار گرفته است. جدول 1 نام اختصاری هر یک از نمونهها بر اساس شکل، تعداد لایهی GFRP به کار رفته در آن، پوشش محافظ و نیز شرایط محیطی که نمونه در آن قرار گرفته است، نشان داده است. همچنین نوع آزمایش انجام شده بر روی نمونهها در این جدول درج شده است.
جدول -1مشخصات نمونهها و آزمایشهای طراحی شده - ابعاد نمونهها به سانتیمتر -
.1 .3 مشخصات نمونهها و مصالح بکار رفته
ورقهای FRP از نوع Glass/Epoxy بوده که به روش خیس1 اجرا شدهاند. مشخصات مکانیکی ورقها در جدول 2 نشان داده شده است. جهت الیاف موجود در مصالح 0 درجه است. آزمایش کشش طبق استاندارد ASTM D3039 برای به دست آوردن پارامترهای مکانیکی ورقها انجام شده است.
جدول -2مشخصات مکانیکی ورقهای GFRP
منشورهای بتنی به ابعاد 50cm*15cm*15cm برای ارزیابی مقاومت چسبندگی ملات پلیمری به سطح ورقهای GFRP ساخته شد. این ملات با نام تجاری Arina-tight WPM 493 بوده و از دو قسمت سیمانی و پلیمری تشکیل شده است. اختلاط این دو بر اساس دستور کارخانهی سازنده انجام شد و پس از عمل آوری ورق های GFRP، به ضخامت 2mm روی آنها اجرا شد. شکل 1 نحوهی چسباندن ورقها روی سطح بتن و اجرای ملات پلیمری روی سطح GFRP را نشان داده است.
شکل - -1الف - چسباندن ورقها روی نمونههای منشوری - b - اجرای پوشش ملات پلیمری روی ورقهای GFRP
نمونههای استوانهای به منظور مطالعه ی رفتار اعضای فشاری دورپیچشده با ورقهای GFRP ساخته شدند. در این نمونه ها با انجام آزمایش مقاومت فشاری، تغییرات مقاومت نهایی وکرنش نهایی محوری بتن های دورپیچ شده در محیط دریایی شبیهسازی شده بررسی شده و همچنین تأثیر استفاده از پوشش های ملات پلیمری در افزایش دوام اعضای فشاری دورپیچ شده مورد مطالعه قرار گرفته است. بتن و ملات پلیمری استفاده شده در این نمونهها نیز مشابه مصالح به کارگرفته شده در نمونههای منشوری است. مشخصات بتن مصرفی در این تحقیق در جدول 3 آورده شده است. شکل 2 نحوهی اجرای پوششهای محافظ روی ورقهای GFRP در نمونههای استوانهای را نشان داده است.
جدول -3طرح اختلاط بتن مصرفی در نمونه های منشوری و استوانه ای
