این پایان نامه در قالب فرمت word قابل ویرایش ، آماده پرینت و ارائه به عنوان پروژه پایانی میباشد
بررسي دوام تيرهاي بتن مسلح تقويت شده با GFRP تحت واکنش قليايي سنگدانهها
واکنش قليايي سنگدانهها (AAR)، واکنشي شيميايي است که در برخي از سازههاي بتني رخ ميدهد. (AAR) واکنشی بین مایعات قلیایی درون حفرهها و سنگدانههای سیلیسی است. خرابی بتن شامل انبساط و ایجاد ترک در اثر واکنش قلیایی سنگدانهها از اهمیت ویژهای برخوردار میباشد. علاوه بر آن پلیمرهای تقویت شده با الیاف به شکل صفحه یا ورق میتوانند مزایای اقتصادی زیادی در صنعت ساختمان ایجاد کنند. پیشرفتهای اخیر در FRP اشاره میکند که آنها در آینده نقش عظیمی در ساختمانها و کاربردهای تعمیراتی خواهند داشت. در دههی گذشته، FRPها در صنعت ساختمان کاربرد فراوانی یافته است. رشد تقاضای استفاده از FRPها در سازههای بتنی نیاز زیادی برای درک رفتار کوتاه مدت و بلند مدت این مواد کامپوزیتی تحت شرایط محیطی و بارگذاری مختلف ایجاد کرده است. لذا در این تحقيق دوام تيرهاي بتن مسلح تقويت شده با تحت واکنش قليايي سنگدانهها بررسي شده است.
بدين منظور دو نوع بتن ساخته شد: يکي بتن فعال تحت واکنش قليايي سنگدانه و ديگر بتن غيرفعال. برنامهي آزمايشگاهي شامل ساخت 16 تير بتن مسلح ميباشد که در هشت گروه تقسيمبندي ميشوند. همچنین جهت ارزیابی تأثیر دورپیچ، دو تیر در انتهای ورق و نزدیک تکیهگاهها با یک لایه ورق 5 سانتیمتری GFRP دورپیچ شدند. براي تسريع در انجام واکنش قليايي، ميزان قليايي بتن فعال با افزودن هيدروکسيد سديم به آب اختلاط از 66/0 درصد نسبت به وزن سيمان به 75/1 درصد قليايي معادل رسيد. پس از 8 ماه براي ارزيابي تأثير GFRP در تقويت تيرها و اثر واکنش قليايي سنگدانهها مقاومت خمشي و خيز وسط دهانه تيرهاي تقويت شده با تيرهاي کنترل، و تيرهاي همتا مقايسه شدند. نتايج نشان داد که مقاومت خمشي تيرهاي بتن مسلح با چسباندن صفحهي GFRP به سطح کششي آنها افزايش پيدا ميکند و واکنش قليايي سنگدانهها، مقاومت خمشي تيرها را کاهش ميدهد.
فهرست مطالب
عنوان صفحه
فصل اول: مقدمه
1-1 مقدمه ......................................................................................................................................................................................
1
1-2 ضرورت انجام تحقیق .........................................................................................................................................................
2
1-3 اهداف تحقیق ........................................................................................................................................................................
3
1-4 روش تحقیق ..........................................................................................................................................................................
3
فصل دوم: مروری بر تحقیقات گذشته
2-1 مقدمه .......................................................................................................................................................................................
5
2-2 خصوصیات مواد مرکب .........................................................................................................................................................
6
2-2-1 الیاف تشکیل دهنده..................................................................................................................................................
6
2-2-2 خصوصیات ماتریس ..................................................................................................................................................
10
2-2-3 فرآیند ساخت مواد مرکب .......................................................................................................................................
11
2-2-4 استفاده از FRP در سازههای بتن آرمه ..............................................................................................................
11
2-2-5 مقایسهی FRP و فولاد در مقاومسازی سازهها .................................................................................................
17
2-3 تحقیقات انجام شده بر روی تقویت تیرها با FRP ........................................................................................................
18
2-4 تحقیقات انجام شده بر روی واکنش قلیایی سنگدانهها ................................................................................................
21
2-4-1 مقدمه............................................................................................................................................................................
21
2-4-2 واكنش قليايي- سيليسي ........................................................................................................................................
22
2-4-3 واکنش قلیایی-سیلیکاتی ........................................................................................................................................
22
2-4-4 واکنش قلیایی- کربناتی ..........................................................................................................................................
22
2-4-5 سایر واکنشهای قلیایی سنگدانهها ......................................................................................................................
23
2-4-6 برخی ازتحقیقات انجام گرفته در خصوص واکنش قلیایی سنگدانهها............................................................
23
2-5 تحقیقات انجام شده بر روی دوام تیرهای تقویت شده با FRP .................................................................................
25
فصل سوم : مواد
3-1 مقدمه ......................................................................................................................................................................................
29
3-2 سیمان .....................................................................................................................................................................................
29
3-3 سنگدانهها ...............................................................................................................................................................................
30
3-3-1 آزمایشهای تشخیص فعال بودن سنگدانهها ....................................................................................................
31
3-3-2 عوامل مؤثر بر واكنش قليايي سنگدانهها در بتن ..............................................................................................
33
3-3-3 نسبت بحراني .............................................................................................................................................................
34
3-4 بتن ...........................................................................................................................................................................................
35
3-5 فولاد .........................................................................................................................................................................................
37
3-6 FRP و رزین ..........................................................................................................................................................................
37
فصل چهارم: روش کار
4-1 مقدمه .......................................................................................................................................................................................
39
4-2 طراحی تیرها............................................................................................................................................................................
39
4-2-1 طراحی تیرهای بتن مسلح.......................................................................................................................................
41
4-2-2 محاسبهی ظرفیت خمشی تیرهای تقویت شده با GFRP.............................................................................
44
4-3 برنامهی آزمایشگاهی..............................................................................................................................................................
48
4-3-1 تیرهای بتن مسلح ساخته شده با بتن دارای ماسهی غیرفعال........................................................................
50
4-3-2 تیرهای بتن مسلح ساخته شده با بتن دارای ماسهی فعال..............................................................................
51
4-4 آماده سازی نمونههای آزمایشگاهی....................................................................................................................................
52
4-5 چگونگی انجام آزمایش .........................................................................................................................................................
53
فصل پنجم: نتایج آزمایشات
5-1 مقدمه .......................................................................................................................................................................................
55
5-2 اندازه گیری انبساط ناشی از واکنش قلیایی سنگدانهها..................................................................................................
55
5-3 نتایج آزمایش خمش تیرها....................................................................................................................................................
57
5-3-1 منحني بار تغيير مکان و مد گسيختگي تيرها.....................................................................................................
58
5-3-2 تأثیر دورپیچ نمودن تیرها در انتهای ورقGFRP.............................................................................................
66
فصل ششم: نتیجهگیری و پیشنهادها
6-1 مقدمه.........................................................................................................................................................................................
68
6-2 نتیجهگیری .............................................................................................................................................................................
68
6-3 موارد پیشنهادی جهت تحقیقات آتی.................................................................................................................................
69
فهرست منابع ......................................................................................................................................................................................
70
فهرست جداول
عنوان صفحه
جدول 2-1: مقایسه کیفی الیاف شیشه نوع E ، الیاف کربن با مقاومت زیاد و الیاف آرامید..........................................
7
جدول 2-2: خصوصیات ماتریسها...............................................................................................................................................
11
جدول3-1: نتايج آزمايش شيميايي تعیین درصد قلیایی معادل سيمان نوع2 یاسوج......................................................
29
جدول3-2: نتايج آزمايش شيميايي و فیزیکی سیمان یاسوج................................................................................................
30
جدول3-3: نتایج آزمایش ملات منشوری بر روی ماسه فعال................................................................................................
33
جدول 3-4: طرح اختلاط بتنهای مورد استفاده در این تحقیق..........................................................................................
35
جدول 3-5: نتایج آزمایش کشش مفتول فولادی.....................................................................................................................
37
جدول 3-6: مشخصات الیاف GFRP استفاده شده در تقویت تیرها...............................................................................
38
جدول 3-7: مشخصات رزین استفاده شده.................................................................................................................................
38
جدول 4-1: مقاومت فشاری نمونههای مکعب...........................................................................................................................
40
جدول 4-2: ضرایب کاهش محیطی برای مصالح FRP..........................................................................................................
46
جدول 4-3: چگونگی گروهبندی تیرها.........................................................................................................................................
50
جدول 5-1: نتایج اندازهگیری انبساط نمونههای نگهداری شده در محلول قلیا.................................................................
56
جدول 5-2: جزئیات ثبت دادهها برای کلیهی تیرها................................................................................................................
58
جدول 5-3: نتايج تست تيرها........................................................................................................................................................
59
جدول 5-4: نتایج تیر دورپیچ شده با یک لایهی 5 سانتیمتری در انتهای ورق GFRP................................................
66
فهرست شکلها
عنوان صفحه
شکل (2-1). اجزای تشکیل دهندهیFRP...............................................................................................................................
7
شکل (2-2). انواع پوششهای FRP و میلگردهای GFRP................................................................................................
8
شکل (2-3). منحنی تنش –کرنش..............................................................................................................................................
12
شکل (2-4). تقویت خمشی تیر بتن آرمه با ورقهی FRP...................................................................................................
14
شکل(2-5). الگوهای مختلف تقویت برشی...............................................................................................................................
14
شکل (2-6). تقویت خمشی تیر بتن ارمه با ورقهی FRP و نوار انتهایی U شکل...........................................................
14
شکل (2-7). الگوی تقویتی یکپارچه و منقطع.........................................................................................................................
15
شکل (3-8 ). تقویت برشی و خمشی تیر بتن آرمه با FRP.................................................................................................
15
شکل (2-9). بکار بردن نوار مورب برای تقویت برشی تیر بتن آرمه...................................................................................
15
شکل (2-10). حالات مختلف تقویت ستون با FRP..............................................................................................................
16
شکل (2-11). عدم محصورشدگی مناسب برای ستون مربع مستطیل و تبدیل آن به ستون بیضوی یا دایروی برای ایجاد محصورشدگی مناسب و کافی ..................................................................................................................................
16
شکل (2-12). تقویت اتصال .........................................................................................................................................................
17
شکل (2-13). وضیعت تیرها و سطح مقطع آنها.......................................................................................................................
19
شکل (2-14). سطح مقطع و چگونگی تقویت تیرها................................................................................................................
20
شکل(2-15). سطح مقطع تیرها................................................................................................................................................
25
شکل (2-16). نحوهی آزمایش تیرها...........................................................................................................................................
25
شکل (3-1). نمودار سن- درصد انبساط واکنش قلیایی ماسه فعال.....................................................................................
33
شکل (3-2). چگونگی انجام آزمایش کشش مفتول.................................................................................................................
37
شکل (3-3). ورق GFRP و ظرف رزین....................................................................................................................................
38
شکل (4-1). قالبهای مکعبی و عملآوری نمونههای مکعبی...............................................................................................
40
شکل (4-2). سطح مقطع تیرها....................................................................................................................................................
40
شکل (4-3). نمودارهای تنش و کرنش یک مقطع مستطیلی با فولاد فشاری بر اساس فرضیات آبا در حالتی که فولادهای کششی و فشاری در لحظهی نهایی جاری شده باشند...........................................................................................
42
شکل(4-4). اعمال نیرو به تیر.......................................................................................................................................................
43
شکل (4-5). سطح مقطع تیرهای مسلح ...................................................................................................................................
44
شکل (4-6).نمودارتنش- کرنش مقطع مستطیلی دارای فولاد فشاری تحت خمش.....................................................
45
شکل (4-7).سطح مقطع تیرهای تقویت شده با GFRP....................................................................................................
46
شکل (4-8).میلگرد گذاری تیرها شکل....................................................................................................................................
49
شکل (4-9).قالببندی و بتنریزی تیرها.................................................................................................................................
49
49
شکل (4-11). نگهداری تیرها در اطاقک رطوبت......................................................................................................................
51
شکل 4-12 نگهداری تیرها در محلول هیدروکسید سدیم.....................................................................................................
52
شکل (4-13).مخلوط اپوکسی....................................................................................................................................................
52
- GFRP...........................................................................................................................................
53
شکل(4-15). تیر تحت بارگذاری، (a) تیر تقویت نشده، (b) تیر تقویت شده با GFRP..............................................
53
شکل (4-16).چگونگی آزمایش نمونهها...................................................................................................................................
54
شکل (5-1). ترکهاي نقشهاي بر اثر انجام واکنش قليايي سنگدانههاي فعال..................................................................
56
شکل (5-2) نمودار سن – درصد انبساط نمونهی ساخته شده با ماسهی معدن آذربایجان شرقی...............................
57
شکل (5-3). نمودار بار تغيير مکان تيرها در دمای 2±23 درجهي سانتيگراد و رطوبت 65 درصد............................
60
شکل (5-4). نمودار بار تغيير مکان تيرها در محلول هیدروکسید سدیم............................................................................
60
شکل (5-5). نمودار بار تغيير مکان برای کلیهی تیرها .........................................................................................................
61
شکل (5-6). مد گسيختگي تير B1............................................................................................................................................
61
شکل (5-7). مد گسيختگي تيرهاي گروه B2..........................................................................................................................
62
شکل (5-8). مد گسيختگي تيرهاي گروه B3 ........................................................................................................................
63
شکل (5-9). مد گسيختگي تيرهاي گروه B5..........................................................................................................................
64
شکل (5-10). مد گسيختگي تيرهاي گروه B7.......................................................................................................................
65
شکل (5-11). مد گسيختگي تيرهاي گروه B8.......................................................................................................................
66
شکل (5-12). نمودار بار- تغییر مکان برای تیر دورپیچ شده و تیرهای B1 و B2 ........................................................
67
شکل (5-13). مد گسیختگی تیر دورپیچ شده با یک لایهی 5 سانتیمتری در انتهای ورق و نزدیکتکیهگاه ......
67