مروری چند مقیاسی بر دوام سازه های بتنی تقویت شده با FRP در محیط های اسیدی از تخریب فصل مشترک تا عملکرد سازه ای

محیط های اسیدی و باران اسیدی از مهمترین عوامل تهدید کننده دوام و ایمنی سازه های بتنی در طول عمر بهره برداری محسوب می شوند. در سال های اخیر استفاده از سیستم های تقویتی مختلف از جمله پلیمرهای مسلح شده با الیاف کربن و بتن با عملکرد فوق بالا به عنوان راهکارهایی برای بازتوانی سازه های آسیب دیده مورد توجه قرار گرفته است. با این حال رفتار این سیستم ها در محیط های اسیدی و به ویژه نقش فصل مشترک میان مصالح همچنان با عدم قطعیت های قابل توجهی همراه است. در این مقاله مروری، نتایج چهار مطالعه آزمایشگاهی و سازه ای منتخب به صورت چند مقیاسی مورد تحلیل و تلفیق قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که تماس با اسید سولفوریک یا باران اسیدی می تواند موجب کاهش ظرفیت پیوند CFRP به بتن تا بیش از ۳۰ درصد شود. ضرایب کاهش پیشنهادی برای طراحی فصل مشترک بسته به سطح عملکرد و وضعیت اولیه بتن در بازه ای حدود ۴۵۰ تا ۹۵۰ تغییر می کند. در مقیاس ماده، CFRP توانسته است ظرفیت خمشی بتن را تا حدود چهار برابر افزایش دهد؛ به طوری که بار نهایی خمشی از حدود ۲۴.۵ کیلونیوتن در بتن ساده به حدود ۳۵.۲۱ کیلونیوتن در بتن تقویت شده افزایش یافته است. با این حال پس از ۹ هفته تماس با اسید سولفوریک این ظرفیت به حدود ۴۲.۱۲ کیلونیوتن کاهش یافته و همزمان ضریب تغییرات نتایج به حدود ۱۷ افزایش یافته است. در شرایط محیطی مرکب شامل باران اسیدی گرم و مرطوب رفتار فصل مشترک CFRP به بتن غیرتک جهته بوده و افزایش موقتی ظرفیت پیوند در مراحل اولیه خوردگی مشاهده شده است؛ در حالی که با افزایش چرخه های خوردگی تا ۴۰ چرخه ظرفیت پیوند به کمتر از ۶۰ درصد مقدار اولیه کاهش یافته است. تقویت تیرهای بتن آرمه خورده شده با باران اسیدی توسط UHPC منجر به افزایش مقاومت برشی نهایی در بازه ۲.۳ تا ۲.۳۲ درصد و افزایش بار متناظر با ترک خوردگی سرویس تا حدود ۴۴ درصد شده است، بدون آنکه گسیختگی در فصل مشترک UHPC به بتن مشاهده شود.

کلیدواژه ها:

باران اسیدی ، بتن تقویت شده با CFRP ، فصل مشترک CFRP به بتن ، دوام ، تقویت با UHPC