پایان نامه ارشد: بررسی دوام تیرهای بتن مسلح تقویت شده با GFRP تحت واکنش قلیایی سنگدانه¬ها


دانشگاه یاسوج

دانشکده فنی و مهندسی

گروه مهندسی عمران

پایان نامه‌ی کارشناسی ارشد رشته‌ی مهندسی عمران گرایش سازه 

 بررسی دوام تیرهای بتن مسلح تقویت شده با GFRP تحت واکنش قلیایی سنگدانه­ها

 استاد راهنما:

دکتر حمید رحمانی

استاد مشاور:

دکتر علی علی­پور

 

  • مقدمه

در سالهای اخیر پیشرفت­های زیادی در زمینه­ی مهندسی زلزله و طراحی سازه­ها انجام گرفته است بگونه­ای که امروز با اعتماد و اطمینان بیشتری می­­توان سازه­های مقاوم در برابر زلزله را طراحی نمود. بسیاری از سازه­های بتنی به دلایل 1- خطاهای محاسباتی 2- اشتباه در ساخت و اجرا 3- ضعف آیین­نامه­های قدیمی 4- تغییر کاربری سازه و بارهای  بهره­برداری وارده به سازه 5- خوردگی و زنگ زدگی آرماتورها و . . . ضوابط آیین نامه­های جدید را ارضا نمی­کند، به همین جهت تقویت         سازه­ها با پلیمرهای مسلح شده با الیاف [1](FRP) به شکل صفحه یا ورق، مزایای اقتصادی قابل توجهی در صنعت ساختمان ایجاد می­کنند. پیشرفت­های اخیر در FRP اشاره می­کند که در آینده این مواد نقش بزرگی در کاربردهای ساختمانی و ترمیم سازه­ها خواهند داشت.

در دهه­ی گذشته FRP کاربردهای زیادی در مهندسی عمران پیدا کرده است. رشد تقاضا برای استفاده از FRP در تقویت تیرها، ستون­ها، دیوارها، دال­ها و لوله­های بتنی نیاز زیادی برای درک رفتار کوتاه مدت و دراز مدت سیستم کامپوزیت تحت وضعیت بارگذاری و شرایط محیطی مختلف ایجاد کرده است. مواد مرکب ممکن است شرایط بهره­برداری مختلفی را تحمل کنند که احتمال دارد برخی شرایط تهاجمی واقعی را شامل شوند. برای مثال، آب و هوای گرم و مرطوب، دمای بالای طولانی مدت، تغییرات ناگهانی درجه­ حرارت محیط و خوردگی شیمیایی می­تواند دوام FRP را تحت تأثیر قرار دهد. چسبندگی و پیوستگی مواد مرکب ممکن است دستخوش فرسایش محیطی شده و بر پیوند سطح مشترک بتن و این مواد تأثیر بگذارند. این ممکن است، عملکرد و دوام سیستم کامپوزیت را دگرگون سازد. دلیل دیگری برای این­چنین عدم اتصال بین کامپوزیت و بتن، متناسب نبودن دمای بین الیاف و ماتریس است که می­تواند تنش­های فشاری در الیاف ایجاد کند. دلیل دیگر توانایی مواد مرکب در جذب رطوبت می­باشد که ممکن است بر یکپارچگی بین الیاف و ماتریس تأثیر بگذارد.

 

هم اکنون استفاده از FRP در تقویت سازه­ها به طور چشمگیری افزایش یافته این در حالیست که در مورد دوام FRP اطلاعات کافی در دسترس نمی­باشد که یکی از این موارد واکنش قلیایی  سنگدانه­ها است. در این تحقیق از پلیمر مسلح شده با الیاف شیشه [2](GFRP) از نوع E-glass[3] که از نظر الکتریکی عایق خوبی بوده و دارای مقاومت مکانیکی نسبتاً بالایی می­باشد و در مقایسه با سایر الیاف، قیمت ارزان و مناسبی دارد، استفاده شده است.

خرابی سازه­های بتنی در نتیجه واکنش بین مایعات قلیایی درون حفره­ها (که عمدتاٌ منشأ آن­ها از سیمان پرتلند است) و کانی­های واکنش­زا که در بعضی از سنگدانه­هاست می­تواند اتفاق بیافتد. این مکانیزم خرابی به نام واکنش قلیایی سنگدانه، شناخته شده و به شکل­های مختلف روی می­دهد که از همه معمولتر واکنش قلیایی- سیلیکاتی است. این واکنش اولین بار در سال 1940(1319شمسی) در ایالات متحده گزارش شده است[1]. هر چند که خرابی در اثر این واکنش در کشور ما به ندرت گزارش گردیده است ولی احتمالاٌ تعداد زیادی از سازه­های بتنی کشور ما از جمله سد شهریار واقع در استان آذربایجان شرقی که سنگدانه­ها از آنجا تهیه شده است نیز تحت تأثیر این واکنش قرار دارند. این در حالیست که در صورت استفاده از با سیمان با قلیایی زیاد احتمال بروز این واکنش بیشتر می­باشد. از این­رو توجه به این واکنش با اهمیت خواهد بود.

واکنش قلیایی- سیلیسی عمومی­ترین نوع واکنش قلیایی سنگدانه­ها در جهان است و هنگامی بروز می­کند که واکنش بین محلول قلیایی درون حفره­ها و کانی­های سیلیسی در بعضی از سنگدانه­ها رخ دهد و تشکیل ژل قلیایی سیلیکات کلسیم بدهد.  ژل یاد شده آب را جذب نموده و افزایش حجم پیدا می­کند که در نتیجه ترک خوردن بتن را به همراه دارد. از واکنش های دیگر قلیایی سنگدانه­ها، واکنش قلیایی-کربناتی است. این واکنش وقتی رخ می­دهد که قلیایی­های سیمان با سنگدانه­های آهکی دولومیتی واکنش نشان دهند. واکنش قلیایی سنگدانه­های فعال بعد از عمل­آوری بتن صورت می­گیرد و سبب انبساط درونی و تخریب بتن می­گردد، لذا مقاومت پیوستگی FRP و بتن نسبت به زمان و تحت شرایط محیطی ناملایم نیازمند بررسی و درک عوامل مؤثر بر FRP هنگامی که در معرض شرایط محیطی مختلف قرار می­گیرد، می­باشد.

براي دانلود متن کامل پايان نامه کليک کنيد