رفتار حرارتی نمونه های خمشی تقویت شده با چسب ها و الیاف FRP مختلف

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار گروه عمران دانشگاه گیلان

2 کارشناسی ارشد مهندسی سازه، پردیس دانشگاهی، دانشگاه گیلان

3 کارشناسی ارشد مهندسی سازه دانشگاه گیلان

چکیده

استفاده از کامپوزیت های پلیمری مسلح به الیاف (FRP) به طور گسترده ای در صنعت ساخت و ساز روبه افزایش است. نسبت مقاومت به وزن بالا، مقاوم در برابر خوردگی و پایایی مناسب از دلایل اصلی انتخاب و طراحی FRP هستند. با این حال در صورت قرار گیری این مواد در معرض حرارت، تغییر در خواص مواد، بر عملکرد سازه ای آن تاثیر می گذارد. هدف از این پژوهش بررسی اثر چسب های سیمانی و اپوکسی بر عملکرد حرارتی نمونه های خمشی بتنی تقویت شده با پارچه های بازالت (BFRP) و شیشه (GFRP) است. به همین منظور 105 نمونه خمشی (500×100×100 میلی متر) با نسبت آب به سیمان یکسان ساخته شد و به مدت یک و سه ساعت، تحت دما های 50، 100 و 200 درجه قرار گرفتند. نتایج نشان داد که با افزایش دما مقاومت خمشی نمونه های تقویت نشده تا 48% افت داشت. همچنین مقاومت خمشی نمونه های آغشته به چسب سیمانی و اپوکسی به ترتیب تا 47% و 60% کاهش پیدا کرد. نتایج حاصله از مدل ارائه شده نشان داد که که در دما های کمتر از 100 درجه سانتی‌گراد مقاومت خمشی نمونه های آغشته به چسب سیمانی کمتر از نمونه های آغشته به چسب اپوکسی است اما با افزایش دما تا 200 درجه سانتی‌گراد، مقاومت خمشی برای نمونه های تقویت شده با پارچه بازالت و شیشه به ترتیب تا 3/1 و 15/1 برابر افزایش می یابد. همچنین نمودار نسبت مقاومت خمشی نمونه های تقویت شده با پارچه بازالت به پارچه شیشه برای نمونه های آغشته به چسب سیمانی در دمای بالاتر از 100 درجه سانتی‌گراد روندی صعودی داشت حال آنکه این روند برای نمونه های آغشته به چسب اپوکسی نزولی بود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Thermal behavior of flexural specimens strengthened with various adhesives and FRPs

نویسندگان [English]

  • Ali Sadrmomtazi 1
  • Hamidreza Kramati 2
  • Behzad Tahmouresi 3
1 Associate Professor of Civil Engineering Department, University of Guilan
2 M.Sc in structural of Civil Engineering, University Campus, University of Guilan
3 M.sc in structural engineering,university of guilan
چکیده [English]

The use of fiber reinforced polymer (FRP) composites is ever growing in the construction industry. High strength- weight ratio, corrosion resistance and suitable durability are the main criteria for FRP selection and design. However, in case of high temperature exposure, change in the material properties affects the overall structure performance. The aim of this study is to evaluation the effect of cement and epoxy adhesives on the thermal performance of concrete flexural specimens strengthened with basalt (BFRP) and glass (GFRP) fabrics. Therefore, 105 flexural specimens (100 × 100 × 500 mm) were made by a constant water-cement ratio; and were kept under the 50°, 100° and 200°, for a period of one and three hours, respectively. The results show that increasing the temperature led to decreased flexural strength of unreinforced specimens by 48%. Also, flexural strength of cement and epoxy adhesives impregnated specimens decreased up to 47% and 60% respectively. Results from the presented model shows at temperatures lower than 100 0C, flexural strength of cement adhesive impregnated specimens was lower than epoxy adhesive impregnated specimens; but at 200 0C, flexural strength of specimens strengthened with basalt and glass fabrics increases 1.3 and 1.15, respectively. Also, curve for flexural strength of specimens strengthened with basalt fabrics compared to glass fabrics had an ascending trend, while it had a descending trend for epoxy adhesive impregnated specimens.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Basalt Fabric
  • Glass Fabric
  • Cementitious adhesive
  • Epoxy adhesive
  • Heat
[1] McCormac, J.C. and Brown, R.H., 2015. Design of reinforced concrete. John Wiley & Sons.
[2] Sadrmomtazi Ali, Tahmouresi Behzad, and Kohani Khoshkbijari, Reza. (2016). An Investigation on Mechanical Properties and Durability of Concrete Containing Silica Fume and Fly Ash. Civil Engineering Journal 2, 5, 189-196.
[3] Mostofinejad, D. and Talaeitaba, S.B., (2006). Finite element modeling of RC connections strengthened with FRP laminates. Iranian Journal of Science & Technology, Transaction B, Engineering, 30(B1), pp.21-30.
[4] Teng, J.G., Chen, J.F., Smith, S.T. and Lam, L., (2002). FRP: strengthened RC structures. Frontiers in Physics, 1.
[5] Tzoura, E. and Triantafillou, T.C., 2016. Shear strengthening of reinforced concrete T-beams under cyclic loading with TRM or FRP jackets. Materials and Structures, 49(1-2), pp.17-28.
[6] سازمند، ا.، مالک ش.، و ساعدی داریان، ا. (1390). بهسازی اجزاء و اتصالات پایه‌ های قابی شکل بتن ‌آرمه پل ‌ها با بهره‌ گیری از مواد کامپوزیت، نشریه مهندسی عمران و نقشه برداری (دانشکده فنی)، 45، 2، 179-190.‎
[7] Tetta, Z.C., Koutas, L.N. and Bournas, D.A., 2015. Textile-reinforced mortar (TRM) versus fiber-reinforced polymers (FRP) in shear strengthening of concrete beams. Composites Part B: Engineering, 77, pp.338-348.
[8] Nilimaa, J., Bagge, N., Blanksvärd, T. and Täljsten, B., 2015. NSM CFRP Strengthening and Failure Loading of a Posttensioned Concrete Bridge. Journal of Composites for Construction, 20(3), p.04015076.
[9] Di Ludovico, M., Prota, A. and Manfredi, G., (2010). Structural upgrade using basalt fibers for concrete confinement. Journal of composites for construction, 14(5), pp.541-552.
[10] Kodur, V.K.R. and Bisby, L.A., (2005). Evaluation of fire endurance of concrete slabs reinforced with fiber-reinforced polymer bars. Journal of structural engineering, 131(1), pp.34-43.
[11] Reddy, D.V., Sobhan, K. and Young, J., (2006). Effect of fire on structural elements retrofitted by carbon fiber reinforced polymer composites. In 31st conference on our world in concrete & structures (pp. 16-17).
[12] Trapko, T., (2013). Fibre reinforced cementitious matrix confined concrete elements. Materials & Design, 44, pp.382-391.
[13] Kurtz, S. and Balaguru, P., (2001). Comparison of inorganic and organic matrices for strengthening of RC beams with carbon sheets. Journal of Structural Engineering, 127(1), pp.35-42.
[14] Toutanji, H. and Deng, Y., (2007). Comparison between organic and inorganic matrices for RC beams strengthened with carbon fiber sheets. Journal of Composites for Construction, 11(5), pp.507-513.
[15] صدر ممتازی،  ع.، خبازنیا، م.، و باران دوست ج. (1395). بررسی تاثیر چسب آلی و معدنی بر رفتار مکانیکی و شکل پذیری استوانه های دورپیچ شده با انواع پارچه FRP. کنفرانس ملی پلیمر در صنایع راه و ساختمان، اردیبهشت 1395- دانشگاه علم و صنعت، تهران، ایران.
 [16] Ye, G., Liu, X., De Schutter, G., Taerwe, L. and Vandevelde, P., (2007). Phase distribution and microstructural changes of self-compacting cement paste at elevated temperature. Cement and Concrete Research, 37(6), pp.978-987.
[17] Kodur, V.K.R., Cheng, F.P., Wang, T.C. and Sultan, M.A., (2003). Effect of strength and fiber reinforcement on fire resistance of high-strength concrete columns. Journal of Structural Engineering, 129(2), pp.253-259.
[18] Aslani, F. and Samali, B., (2014). Constitutive relationships for steel fibre reinforced concrete at elevated temperatures. Fire Technology, 50(5), pp.1249-1268.
[19] Husem, M., (2006). The effects of high temperature on compressive and flexural strengths of ordinary and high-performance concrete. Fire Safety Journal, 41(2), pp.155-163.