مهندسی سازه و ساخت

مهندسی سازه و ساخت

مقایسه رفتار دال بتن‌آرمه، ترمیم و تقویت‌‌‌ شده ‌‌با ملات‌های ‌‌سیمانی حاوی نانوذرات و ورق‌های CFRP تحت بارگذاری تدریجی و خستگی

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان
1 استادیار، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد چالوس، چالوس، ایران.
2 استادیار، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه آزاد واحد تهران جنوب،, تهران، ایران.
3 استاد، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه گیلان-رشت، ایران
4 استادیار، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران جنوب، تهران، ایران
5 دانشیار دانشکده فنی و مهندسی دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران جنوب، تهران، ایران.
چکیده
در این تحقیق که براساس مطالعات آزمایشگاهی استوار بوده، دال‌های بتن الیافی دایروی شکل بر اساس استاندارد 1550ASTM C که تاکنون ترمیم این دال‌ها کار نشده، با طرح ‌اختلاط بتن براساس مقاومت فشاری هدف 45 مگاپاسگال متشکل از الیاف مصنوعی (ماکروسینتتیک فورتا) برابر 5/0درصد حجم بتن، ساخته شده و بعد از عمل‌آوری رطوبتی به مدت 28 روز تحت بارگذاری تدریجی (مونوتونیک) قرارگرفته شده‌اند، سپس دال‌های بتن الیافی ترک‌‌ خورده با ملات‌های ترمیمی، ورق‌های الیاف کربن ((CFRP بصورت جداگانه ترمیم شده و مجددا تحت بارگذاری‌های تدریجی (مونوتونیک) قرار گرفته‌اند. همچنین دال‌های ترمیم شده با ملات‌های ترمیمی تحت بارگذاری خستگی با تعداد 10000 سیکل و بارگذاری تدریجی ‌پس‌ از‌ خستگی نیز قرارگرفته شده‌اند. ملات‌های ترمیمی شامل دو نوع ملات‌ پایه سیمانی با ترکیبات نانوسیلیس 2درصد+میکروسیلیس 8درصد (8SF2NS) و الیاف پلی ‌ونیل‌‌ الکل 75/0درصد+میکروسیلیس10درصد (10SF75/0PVA) بوده‌اند. ورق‌های الیاف کربن (CFRP) هم در دو طرح شامل مشبک و کامل استفاده گردیده است. رفتار دال‌ها شامل تغییرمکان قائم مرکز دال، ظرفیت خمشی دال، نوع و نحوه انتشارترک و میزان جذب انرژی دال‌ها مورد بررسی قرار گرفته ‌است. نتایج نشان داده است که بازیابی ظرفیت خمشی دال‌های‌ ترمیم شده با ورق‌های الیاف کربن با طرح‌های ۱CFRP، 2CFRP و دال ترمیم شده با ملات‌های ترمیمی 10SF75/0PVA و 8SF2NS به ترتیب برابر 118، 96 ، 65 و 52 درصد نسبت به نمونه شاهد بوده است. دال بتن ‌الیافی ترمیم ‌شده با ملات ترمیمی10SF75/0PVA، تحت اثر بارگذاری تدریجی، دارای بیشترین تغییرمکان قائم برابر 3/25 میلیمتر نسبت به دیگر دال‌های ترمیم شده بوده و دارای الگوی رفتاری بهتر در محدوده بعد از مقاومت نهایی (Post-Peak)، نسبت به دیگر دال‌ها از خود نشان داده است. بارگذاری خستگی در دال‌های ترمیم ‌شده با ملات‌های ترمیمی 10SF75/0PVA و 8SF2NS باعث کاهش میزان انرژی جذب شده به ترتیب برابر 79 درصد و 52 درصد نسبت به نمونه شاهد گردیده است.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Comparison of the Behavior of RC Slab Repaired with Cement-Based Mortars Containing Nanoparticles and CFRP Sheets under Monotonic Loading and Fatigue

نویسندگان English

hossein Nematian jelodar 1
Ata Hojat kashani 2
Rahmat Madandoust 3
Abbas Akbarpour 4
seyed azim hosseini 5
1 Assistant Professor, Department of civil Engineering, Chalus Branch, Islamic Azad University, Chalus, Iran.
2 Assistant Professor, Department of civil Engineering, Chalus Branch, Islamic Azad University, Chalus,, Iran.
3 Professor,, Department of civil Engineering, University of Guilan,, Rasht,, Iran.
4 Assistant Professor, Department of Civil Engineering,South Tehran Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
5 Associate Proffessor, Department of Civil Engineering, South Tehran Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
چکیده English

In this the Experimental study, circular fiber concrete slabs was based on the ASTM C1550 standard, which have not yet been repaired, with a concrete mixing design based on the target compressive strength of 45 MPa consisting of Macrosynthetic fibers equal to 0.5% of The concrete volume, made and subjected to monotonic loading after curing for a period of 28 days, Then the cracked fiber concrete slabs were repaired with repair mortars, CFRP sheet separately and again subjected to monotonic loadings. Also, the slabs repaired with repair mortars have been subjected to fatigue loading with 10000 cycles monotonic loading after Fatigue. Mortars include two types of cement-based mortars with 2% Nano-silica+8% Micro-silica (NS2SF8) and 0.75% polyvinyl alcohol fibers+10% Micro-Silica (PVA0.75SF10). CFRP sheets have been used in two designs including sheet and full. The behaviour of the slabs including the displacement, the bending capacity of the slab, the type and propagation of cracks and amount of energy absorption of the slabs have been investigated. The results have shown that the recovery of flexural capacity of slabs repaired with CFRP1, CFRP2 sheets and the slab repaired with PVA0.75SF10 and NS2SF8 repair mortars was 118%, 96%, 65% and 52%, respectively, compared to the control sample. Fiber concrete slab repaired with PVA0.75SF10 repair mortar, under the effect of monotonic loading, has the largest vertical displacement equal to 25.3 mm compared to other repaired slabs and has a better behaviour pattern in the range after the final strength (post-peak), ratio it has shown itself to other signifiers. Fatigue loading in restored slabs with PVA0.75SF10 and NS2SF8 restoration mortars has reduced the absorbed energy 79% and 52%, respectively, compared to the control sample.

کلیدواژه‌ها English

Fiber concrete
Repair mortars
Nanoparticle
PVA fiber
Monotonic and fatigue loadings
[1] Jalaeian, M. Shariatmadar, H. (2024). The Effect of Concrete Strength on the Performance of the External Conrete Beam-To-Column Joint Reinfoced by Fiber-Reinforced-Polymers (FRP) Using the Near-Surface-Mounted Method (NSM). Journal of Structural and Construction Engineering. 10(12), 21.
[2] Hojatkashani, A. and Jahangiri, M. (2018). Analysis and Design Advanced Reinforced Concerete Structures.  First Edition, Tehran: Simaye Danesh, 396.
[3] Kim, MO. (2020). Influence of Polymer Types on the Mechanical Properties of Polymer-Modified Cement Mortars. Journals of Applied Scienes. 10(3), 12.
[4] Karakouzian, M. Farhangi, V. Farani, MR. Joshaghani, A. Zadehmohamad, M. Ahmadzadeh, M. (2021). Mechanical Characteristics of Cement Paste in the Presence of Carbon Nanotubes and Silica Oxide Nanoparticles: An Experimental Study.  Journal of Materials. 14(6), 14.
[5] Malek, M. Jackowski, M. Lasica, W. Kadela, M. Wachowski, M. (2021). Mechanical and Material Properties of Mortar Reinforced with Glass Fiber: An Experimental Study. Journal of Materials. 14(3), 14.
[6] Liao, Y. Shi, H, Zhang, S. Da, B. Chen, D. (2021). Particle Size Effect of Oyster Shell on Mortar: Experimental Investigation and Modeling. Journal of Materials. 14(22), 15.
[7] Chen, H. Huang, X. He, R. Zhou, Z. Fu, C. Wang, J. (2021).  Mechanical Properties of Polypropylene Fiber Cement Mortar under Different Loading Speeds. Journal of Sustainability. 13(7), 17.
[8] Nematian Jelodar, H. Hojatkashani, A. Madandoust, R. Akbarpour, A. Hosseini, SA. (2024).The Effect of PVA Fibers and Nano-Particles on the Bonding Strength of Fiber Reinforced Concrete. Journal of Analysis of Structure and Earthquake, 20(4), 11.
[9] Nematian Jelodar, H. Hojatkashani, A. Madandoust, R. Akbarpour, A. Hosseini, SA. (2022). Experimental Investigation on the Mechanical Characteristics of Cement-Based Mortar Containing Nano-Silica, Micro-Silica, and PVA Fiber. Journal of Processes, 10 (9), 15.
[10] Nematian Jelodar, H. Hojatkashani, A. Madandoust, R. Akbarpour, A. Hosseini, SA. (2023). Experimental study of fiber concrete slab behavior against high electric heat. Journal of Advanced Structural Engineering. 13 (1), 12.
[11] American Society for Testing and Materials. (2012). Test method for flexural toughness of fiber Reinforced concrete, using centrally loaded round panel. ASTM C1550. USA, 14.
[12] Building and Housing Research Center. (2008).The National Method for Concrete Mix Design.Tehran: BHRC, 21.
[13] Institute of Standards and Industrial Research of Iran, (3040). 1 St- Revision. (2005). Reference Sand for Determination of Flexural and Compressive Strengths Cement Specification and Test Methods. Tehran: ISIRI, 7.
[14] Deutsches Institut für Normung. (2008). Products and systems for the protection and repair of concrete structures, structures and nano-structural repair. DIN EN 1504-3. Germany, 27.
[15] Anderson, TL. (2017). Fracture Mechanics: Fundamentals and Applications. 4th Edition. United State: Taylor and Francis, 640.
[16] Bernard, ES. Winterberg, R. Hajizadeh, MR. (2019). Field Comparison of the Durability of Reinforced Concrete with Macrosynthetic Fibers and Steel Fibers after Cracking in Corrosive Environments. In: Fist National Conference on Durability. Tehran: Building and Housing Research Center, 15.

  • تاریخ دریافت 04 بهمن 1402
  • تاریخ بازنگری 18 اردیبهشت 1403
  • تاریخ پذیرش 16 خرداد 1403