اثر ورق‌های تقویتی FRP در محیط مرطوب بر رفتار خمشی تیرهای بتن مسلح فولادی در شرایط خوردگی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی عمران، دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران.

2 گروه مهندسی عمران ،دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد ،مشهد

10.22124/jcr.2023.23083.1599

چکیده

از مهمترین دلایل ایجاد ضعف در سازههای بتن‌مسلح، خوردگی میلگرد میباشد. چنانچه روند خوردگی میلگردها ادامه پیدا کند و تمهیداتی برای مقابله در نظر گرفته نشود ممکن است باعث کاهش ظرفیت باربری عضو و یا حتی نابودی کامل آن گردد، پس در شرایط خوردگی باید سازه با استفاده از روشهای مختلف تقویت و ترمیم شود. به دلیل دوام مواد FRP در محیطهای خورنده، استفاده از این مواد جهت تقویت و بهسازی المانهای آسیبدیده بتنی در برابر خوردگی کاربرد دارد. در این پژوهش اثر ورقهای تقویتی CFRP بر رفتار خمشی تیرهای بتنمسلح فولادی در مجاورت رطوبت و شرایط خوردگی مورد بررسی قرار خواهد گرفت. به این منظور ابتدا تعداد 10 تیر بتن‌مسلح با ابعاد مقطع 200×150 میلیمتر و به طول 1400 میلیمتر ساخته شد. یکی از نمونهها به عنوان نمونهی شاهد در نظر گرفته شد و سایر نمونهها تا رسیدن به 5، 10 و 15 درصد خوردگی تحت فرآیند خوردگی قرار گرفتند.

مقایسهی نتایج به دست آمده از آزمایشات نشان داد، خوردگی میلگردهای طولی بر رفتار خمشی تیرهای بتن‌مسلح اثر میگذارد و با افزایش میزان خوردگی، ظرفیت باربری نمونهها کاهش پیدا میکند. تیرهای دارای خوردگی زمانی که با ورقهای CFRP تقویت شدند تا 35 درصد افزایش ظرفیت باربری نسبت به نمونههای با درصد خوردگی مشابه و فاقد تقویت از خود نشان دادند.مقایسهی نمونههای قرار گرفته در معرض خوردگی مجدد نیز نشان میدهد تقویت با ورق CFRP به نحو مؤثری از خوردگی بیشتر میلگردها جلوگیری کرده است و سبب جلوگیری از خوردگی به میزان 9/26 درصد در برخی از نمونهها شده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Effect of CFRP strengthening on the behavior of reinforced concrete beams under corrosive environments

نویسندگان [English]

  • maryam malakouti 1
  • Mohammad Reza Esfahani 2
1 Faculty of Engineering, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran.
2 Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, Ferdowsi University Of Mashhad (FUM)
چکیده [English]

Corrosion of rebars is one of the most important problems in reinforced concrete structures. It may reduce the load capacity or cause failure of structural members. When corrosion occurs, the structure member can be strengthened/repaired using different methods. Due to the durability of FRP (Fiber Reinforced Polymer) materials in corrosive environments, these materials can be used to strengthen/repair the damaged reinforced concrete members against corrosion.

In this study, the effect of Carbon FRP sheets on the flexural behavior of steel reinforced concrete beams in moisture and corrosion conditions is studied. For this purpose, ten reinforced concrete beam specimens with the cross-sectional dimensions of 150 x 200 mm and a length of 1400 mm were made. One specimen was considered as the control specimen without strengthening, and other specimens were subjected under accelerated corrosion conditions with different corrosion rates of 5, 10, and 15 percent.

A comparison of the experimental results showed that the corrosion of longitudinal rebars affects the flexural behavior of reinforced concrete specimens. With increasing corrosion, the load capacity of the specimens decreased. Strengthening of the corroded specimens with CFRP sheets increased the load capacity of the corroded specimens up to 35% compared to the un-strengthened specimen. The results of specimens exposed to re-corrosion condition after strengthening showed that the strengthening of specimens by CFRP sheets effectively reduced further corrosion up to 26.9%.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Reinforced concrete beam
  • corrosion of longitudinal rebars
  • accelerated corrosion
  • CFRP sheets

مراجع

[1] Amleh, L., Mirza, S., ‘Corrosion influence on bond between steel and concrete’, ACI
Structural Journal, vol. 96, no. 3, pp. 415–423, 1999.
[2] Cairns, J., Du, Y., Law, D., ‘Structural performance of corrosion-damaged concrete beams’, Mag Concrete Res, pp. 60-70, 2008.
[3] Bertur, A., Diamond, S., Berke, N.S., ‘Steel Corrosion in Concrete’, Fundamentals and Civil Engineering Practice, E & FN Spon, London, 1997.
[4] Lee, H.S., Kage, T., Noguchi, T., Tomosawa, F., ‘The Evaluation of Flexural Strength of RC Beams Damaged by Rebar Corrosion’, Durability of Building Materials and Components 8, Institute for Research in Construction, Ottawa ON, K1A 0R6, Canada, pp. 321-330, 1999.
[5] Bonacci, J. F., Maalej, M., ‘Externally-bonded FRP for rehabilitation of corrosion damaged concrete beams’, ACI Structural Journal, Vol. 97, No. 5, pp. 703-711, 2000.
[6] Soudki, K., El-Salakawy, E., Craig, B., ‘Behavior of CFRP strengthened reinforced concrete beams in corrosive environment’, Journal of composites for construction, Vol. 11, No. 3, pp. 291-298, 2007.
[7] Xie, J., Hu, Ru., ‘Experimental study on rehabilitation of corrosion-damaged reinforced concrete beams with carbon fiber reinforced polymer’, Construction and Building Materials, Vol. 38, pp. 708–716, 2016.
[8] Almassri, B., Amjad, K., Francois, R., Al Mahmoud, F., ‘study on behavior of corroded
RC beam strengthened with CFRP rod, an experimental and finite element modeling
study",Structural Faults and Repair Confrerence’, Imperial College, London, UK,2014.
[9] Triantafyllou, G., Rousakis, T., Karabinis, A., ‘Corroded RC Beams at Service Load before and after Patch Repair and Strengthening with NSM CFRP Strips’, Buildings, Vol. 9, pp. 67, 2019.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار