تاثیر آماده‌ سازی سطح بتن بر پلیمرهای تقویت‌ شده با فیبر کربن در بتن توانمند خودتراکم الیافی

این مقاله به بررسی تاثیر آماده‌سازی سطح بتن بر کارایی تقویت با استفاده از پلیمرهای تقویت‌شده با فیبر کربن (CFRP) در بتن توانمند خودتراکم الیافی (HPSCFRC) می‌پردازد. هدف اصلی این تحقیق، درک بهتر عوامل مؤثر بر ظرفیت باربری و رفتار تنش-کرنش بتن محصور شده با CFRP است. با توجه به اهمیت چسبندگی بین بتن و CFRP، آماده‌سازی سطح به‌عنوان یک عامل کلیدی در نظر گرفته شده است.

پرایمر زیرسازی یکی از روش های آماده سازی سطح بتن برای انجام کارهای مختلف بر روی بتن می باشد. شرکت بتن شیمی خاتم تولید کننده انواع افزودنی های بتن می باشد که پرایمر زیرسازی نیز یکی از محصولات است که از مرغوب ترین مواد اولیه تولید و به بازار عرضه می شود.

روش تحقیق و مواد

انواع سطوح بتنی

سه نوع سطح بتنی مورد بررسی قرار گرفت:

• ساییده‌شده (Ground): حذف لایه سطحی با سایش.
• سنباده‌زده (Sanded): سطح سنباده‌ زده‌ شده با مواد سایشی ریزتر.
• آماده‌نشده (Unprepared): بدون هیچگونه تغییرات سطحی.

مورفولوژی سطح

مورفولوژی هر سطح به دقت بررسی شد و منحنی Abbott-Firestone برای تجزیه و تحلیل و تعیین پارامترهایی مانند زبری هسته (Core Roughness – Rk) و ارتفاع قله کاهش‌یافته (Reduced Peak Height – Rpk) به کار رفت. این پارامترها برای کمی‌سازی میزان زبری سطح استفاده شدند.

نمونه‌ ها

چهل نمونه استوانه‌ای بتنی با یک، دو و سه لایه CFRP پوشانده شده و تحت آزمایش فشار تک‌محوری قرار گرفتند. ابعاد نمونه‌ها و نحوه اعمال لایه‌های CFRP با دقت کنترل شد.

مواد

بتن HPSCFRC با استفاده از مواد افزودنی مناسب برای دستیابی به خودتراکم‌پذیری و مقاومت بالا تهیه شد. الیاف فولادی نیز به منظور بهبود عملکرد بتن در برابر ترک‌خوردگی به آن اضافه شد. از رزین اپوکسی Sikadur 330 برای چسباندن لایه‌های CFRP به سطح بتن استفاده شد.

روش آزمایش

آزمایش‌ها با استفاده از دستگاه تست Walter + Bai AG با ظرفیت 3000 کیلونیوتن انجام شد. بارگذاری به صورت کنترل‌شده و با سرعت تقریبی 5 کیلونیوتن در ثانیه انجام شد. تغییر شکل‌های محوری و جانبی نمونه‌ها با استفاده از سنسورهای دقیق اندازه‌گیری شدند.

بیشتر بخوانید: چسب بتن معمولی یا پلیمری؛ کدام بهتر است؟

نتایج

نتایج نشان داد که مورفولوژی سطح بتن تاثیر قابل توجهی بر ظرفیت باربری HPSCFRC تقویت‌شده با CFRP دارد. سطح بتنی ساییده‌شده بهترین عملکرد را در همکاری با تقویت کامپوزیتی از خود نشان داد. همچنین، مشخص شد که افزایش تعداد لایه‌های CFRP باعث افزایش مقاومت فشاری و کرنش نهایی نمونه‌ها می‌شود.

منحنی تنش-کرنش

منحنی‌های تنش-کرنش برای نمونه‌های مختلف نشان داد که نمونه‌های تقویت‌شده با CFRP رفتار شکل‌پذیرتری نسبت به نمونه‌های بدون تقویت دارند.

پارامترهای زبری سطح

تجزیه و تحلیل پارامترهای زبری سطح نشان داد که سطح ساییده‌شده دارای بالاترین مقدار Rpk (زبری قله) است که نشان‌دهنده چسبندگی بهتر CFRP به سطح بتن است.

جدول مقایسه

جدول 6 (Table 6) مقادیر میانگین کرنش محوری و جانبی در هنگام شکست، مقاومت فشاری متوسط و انحراف معیار مقاومت فشاری را برای نمونه‌های مختلف نشان می‌دهد. این جدول به خوبی تاثیر آماده‌سازی سطح و تعداد لایه‌های CFRP را بر عملکرد نمونه‌ها نشان می‌دهد.

بحث و بررسی

نتایج این مطالعه نشان می‌دهد که آماده‌سازی سطح بتن قبل از اعمال CFRP می‌تواند تأثیر بسزایی در بهبود عملکرد سازه‌ای داشته باشد. سطح ساییده‌شده به دلیل ایجاد زبری مناسب، چسبندگی بهتری را بین CFRP و بتن ایجاد می‌کند و در نتیجه، ظرفیت باربری و شکل‌پذیری سازه را افزایش می‌دهد.

برای خرید محصولات بتن شیمی خاتم با 22924145-021 تماس بگیرید.

اهمیت تحقیق

این تحقیق به دلیل کمبود اطلاعات در مورد تاثیر آماده‌سازی سطح بتن بر کارایی تقویت CFRP در HPSCFRC انجام شده است. نتایج این مطالعه می‌تواند به مهندسان در انتخاب روش مناسب آماده‌سازی سطح برای دستیابی به بهترین عملکرد سازه‌های بتنی تقویت‌شده با CFRP کمک کند. به طور خاص، این تحقیق نشان می‌دهد که سطح ساییده‌شده می‌تواند بهترین گزینه برای آماده‌سازی سطح بتن قبل از اعمال CFRP باشد.