مطالعه آزمایشگاهی ورقه های پیش ساخته ی کامپوزیت سیمانی الیافی توانمند برای تقویت خمشی تیرهای بتن مسلح

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، دانشکده فنی و مهندسی، گروه مهندسی عمران، واحد قزوین، دانشگاه آزاد اسلامی، قزوین، ایران

2 استادیار، دانشکده فنی و مهندسی،گروه مهندسی عمران، واحد قزوین، دانشگاه آزاد اسلامی، قزوین، ایران

3 دانشیار، دانشکده فنی و مهندسی، گروه مهندسی عمران، واحد کرمانشاه، دانشگاه آزاد اسلامی، کرمانشاه، ایران

10.22065/jsce.2024.424606.3268

چکیده

از روش های پرکاربرد تقویت خمشی تیرهای بتن مسلح پل های موجود، استفاده از نصب المان تقویت کننده در قسمت زیرین تیر می باشد. در سال های اخیر علاوه بر استفاده از ورقه یا نوارهای پلیمری تقویت شده با الیاف و کاشت میلگرد در نزدیک سطح، تقویت تیر پل های بتنی با نصب ورقه‌های پیش‌ساخته ی کامپوزیت سیمانی الیافی توانمند در حال توسعه است. در تحقیق جاری علاوه بر بررسی مشخصات مکانیکی ورقه های کامپوزیت سیمانی، به تاثیر حضور میلگرد پلیمری در این ورقه ها نیز پرداخته شده است. 45 طرح اختلاط با تنوع در الیاف و مصالح مصرفی برای ساخت نمونه ها استفاده شد. برای مقایسه ی نتایج از آزمایش خمش چهارنقطه ای نمونه ها با ابعاد 25×125×500 و 25×125×1700 میلی متر، آزمایش خمش سه نقطه ای نمونه ها با ابعاد 40×40×160 میلی متر، آزمایش کشش مستقیم نمونه بریکت 8 شکل و آزمایش مقاومت فشاری نمونه مکعبی با ابعاد 40 میلی متر استفاده شد. . نتایج آزمایش کشش مستقیم نمونه های بریکت 8 شکل و آزمایش های مقاومت خمشی نمونه ها با ابعاد 25×125×500 و 40×40×160 میلیمتر به عنوان یک نوع آزمایش کشش غیرمستقیم، انطباق مناسبی دارند. سپس، مناسب ترین طرح انتخاب شد که شامل 8/1درصد الیاف فولادی میکرو و 5/0درصد الیاف پلی وینیل الکل، 42 کیلوگرم پودر کوارتز، 6/28 کیلوگرم ذرات کربنات کلسیم و 482 کیلوگرم دوغاب سیلیکا فیوم برای ساخت یک مترمکعب ملات است. برای نمونه ی منتخب، آزمایش کشش مستقیم نمونه دمبلی شکل و آزمایش مقاومت فشاری نمونه مکعبی با ابعاد 100 میلی متر انجام شد. افزودن پودر کوارتز در افزایش ظرفیت جذب انرژی نمونه های ورقه ای اثر مطلوبی دارد. استفاده از دو عدد میلگرد پلیمری با قطر 8 میلی‌متر، میزان تحمل تنش خمشی را 3/2 برابر افزایش داد. رفتار خمشی ورقه پیش‌ساخته تحت بارگذاری چرخه ای تفاوت چندانی نسبت به بارگذاری یکنواخت نشان نداد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Experimental study of high performance fiber reinforced cementitious composite (HPFRCC) precast laminates for flexural strengthening of reinforced concrete beams

نویسندگان [English]

  • reza khaleghi 1
  • ahmad shokoohfar 2
  • Reza Farokhzad 2
  • mehrzad tahamouliRoudsari 3
1 PhD student, Technical and Engineering Faculty, Civil Engineering Department, Qazvin Branch, Islamic Azad University, Qazvin, Iran
2 Assistant Professor, Technical and Engineering Faculty, Civil Engineering Department, Qazvin Branch, Islamic Azad University, Qazvin, Iran
3 Associate Professor, Technical and Engineering Faculty, Department of Civil Engineering, Kermanshah Branch, Islamic Azad University, Kermanshah, Iran
چکیده [English]

One of the common techniques for enhancing the strength of existing reinforced concrete bridge beams involves adding reinforcing elements to the lower section of the beam. In the recent years, the reinforcement of concrete bridge beams is developing with the installation of precast high performance fiber reinforced cement composites, in addition to Fiber-Reinforced Polymer (FRP) sheets or strips and placed rebars near the surface. This study explores both the mechanical properties of composite cement laminates and how the presence of polymer rebars impacts these laminates. To create specimens, a total of 45 mixing designs were utilized, incorporating fibers and consumable materials. For comparison purposes, the specimens underwent various tests including four-point bending test with dimensions measuring 25×125×500 and 25×125×1700 mm, three-point bending test with dimensions measuring 40×40×160 mm, direct tension test on 8 shaped briquettes and compressive strength tests on cubic shapes measuring 40 mm. The results indicated good compliance with both direct tension and bending tests. After evaluation, the most suitable design was determined to consist of 1.8% micro steel fibers, 0.5% polyvinyl alcohol fibers, 42 kilograms of quartz powder, 28.6 kilograms calcium carbonate particles and 482 kilograms of silica fume slurry, per cubic meter of mortar. To analyze the chosen specimen, we conducted direct tension test on dogbone-shaped specimen and compressive strength test on cubic specimen measuring 100 millimeters. Adding quartz powder has a positive impact on enhancing the energy absorption capability of the laminate specimens. The use of two polymer rebars with a diameter of 8 millimeters lead to 2.3 times increase in the flexural stress tolerance. No significant difference was observed between the flexural behavior of the precast laminate under cyclic loading and the monotonic loading.

کلیدواژه‌ها [English]

  • HPFRCC
  • precasted laminate
  • GFRP rebar
  • stress-deflection curve
  • strain hardening

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از تاریخ 26 اسفند 1402
  • تاریخ دریافت: 27 آبان 1402
  • تاریخ بازنگری: 01 بهمن 1402
  • تاریخ پذیرش: 26 اسفند 1402