0
تخفیف ها و فروش ویژه
تاثیر سرما و گرما بر مقاومت بتن 28 اسفند ماه
در این مقاله می خوانیم

دما چه اثری بر مقاومت و پیوستگی بین میلگردها و بتن دارد؟ این سوالی است که در این مطلب قصد داریم به آن پاسخ دهیم، همانگونه که می‌دانید میلگردهای داخل بتن دو نوع هستند، یکی با پوشش اپوکسی و دیگری بدون پوشش اپوکسی، سه عامل اصلی یعنی نرخ گرمایش، شرایط سرمایش و دما در مقاومت پیوستگی بین بتن و میلگردها موثر هستند. به عنوان مثال در دمایی حدود دویست درجه سانتی‌گراد میلگردهایی که پوشش اپوکسی دارند دارای مقاومت پیوستگی بالاتری هستند. یا وقتی که دمای مورد نظر و نرخ گرمایش بالا می‌روند مقاومت کاهش می‌یابد. در این مطلب قصد داریم به این موارد بیشتر بپردازیم.

مقدمه

آتش همیشه یک تهدید واقعی برای کل سازه است. برای بهبود خواص مصالح و امنیت سازه در برابر آتش، مطالعات زیادی به طور گسترده در 60 سال گذشته انجام گرفته است. خصوصا حمله تروریستی به مرکز تجارت جهانی در 11 سپتامبر 2001، نوعی احساس فوریت جدید را در مطالعات نظری و تجربی مربوط به خواص مصالح ساختمانی و رفتار سازه در دماهای بالا، برانگیخته است. ارتباط بین بتن و تقویت فولادی در سازه‌های بتن مسلح یکی از ویژگی‌های اصلی است. دیدریخ و اشنایدر یک آزمایش بیرون کشیدن  برای تحقیق در مورد تغییر مقاومت پیوستگی در سه گونه متفاوت از میلگردهای فولادی (میلگردهای آجدار، میلگردهای ساده و میلگردهای آجدار پیش‌تنیده) در شرایط گرم و سرد در محدوده دمایی 20 تا 800 درجه انجام دادند. با توجه به تحقیقات، فهمیده شد که مقاومت پیوستگی نه تنها به مقدار دما بلکه به روش آزمایش و شکل میلگردها نیز بستگی دارد. نتایج همچنین نشان داد که کمبود مقاومت پیوستگی در دمای دائما بالا به همان اندازه کمبود مقاومت فشاری بتن در دمای بالا می‌باشد. در دماهای یکسان، میلگردهای ساده کاهش شدیدتری در مقاومت پیوستگی در مقایسه با سایر میلگردها را از خود نشان دادند. هرتز ظرفیت مهاری (تحکیمی) میلگردهای تقویتی را در دماهای عادی و بالا مطالعه کرد. در مقاله، یک روش آزمایشی برای محاسبه مقاومت در برابر ترکخوردگی و یکی نیز برای تعیین مقاومت پیوستگی ارائه شد. مارلی و رویلز اثر دماهای بالا در پیوستگی میان میلگرد و بتن را در بتن مسلح بررسی کردند. پارامترهای آزمایش شرایط مختلف آزمایشی بودند (تنیدگی در طول گرمایش) یک تنش پیوستگی ثابت با مقدار  3.70 N/mm2 اعمال شد) و بارگذاری تا نقطه شکست هنگام گرمایش با تنیدگی در هنگام گرمایش، بارگذاری تا نقطه شکست هنگام سرمایش بدون اعمال تنش در هنگام گرمایش، بارگذاری تا نقطه شکست بدون اعمال تنش در طول گرمایش و بارگذاری تا نقطه شکست هنگام سرمایش و عمق پوشش (مقدار کاور). نمونه‌های با مقدار کاور کمتر که در معرض لغزشی بسیار کم قرار گرفتند و نمونه‌های پیوستگی که در طول گرمایش تنیده شدند، کمی کارایی بهتری نسبت به آن‌هایی که تنیده نشدند ارائه دادند. آن‌ها همچنین نوع میلگرد (میلگرد ساده و آجدار با قطر 16 میلی‌متر) و اثر چرخه بارگذاری (تنها برای میلگردهای آجدار) را بر پیوستگی، بعد از قرارگیری در معرض گرما، با استفاده از اندازه‌گیری مستقیم جابجایی و مشاهده انتشار امواج صوتی را بررسی کردند. نتایج نشان داد که میلگردهای آجدار عملکرد بهتری در پیوستگی نسبت به میلگردهای ساده دارند و چرخه بارگذاری حداکثر تنش پیوستگی موجود را کاهش می‌دهد. همچنین، در دماهای بیش از 250 درجه، لغزش‌هایی بزرگ و برگشت‌ناپذیر در چرخه فرآیند رخ داد. لنرت و همکارانش یک روش تجربی را برای تعیین لغزش داخلی بین بتن و میلگرد، مستقیما در دمای اتاق پیشنهاد دادند. لاوز و همکارانش یک اِلمان پیوستگی برای استفاده در مدل‌سازی اجزای محدود در ساختمان‌های بتن‌ مسلح که تحت بارگذاری عادی قرار دارند، ارائه کردند.

در تحقیق قبلی، مقاومت پیوستگی در دماهای بالا ارزیابی شد و نمونه‌های آزمایشی اثر گرمایش را به درستی شبیه‌سازی نکردند. همچنین اثر دماهای بالا بر میلگردهای با پوشش اپوکسی، به طور کامل بررسی نشد. این مهم است زیرا میلگردهای با پوشش اپوکسی، از نظر پیوستگی رفتار بسیار متفاوتی با میلگردهای بدون پوشش دارند. با توجه به نرخ سرمایش، اطلاعات کمی در مورد اثر آن بر مقاومت پیوستگی در میلگردهای بدون پوشش و حتی کمتر از آن برای این اثرات در میلگردهای با پوشش اپوکسی در دست است. در این تحقیق، رفتار پیوستگی میان بتن و میلگردهای تقویتی (دو گونه مختلف: با و بدون پوشش اپوکسی) با پارامترهای تجربی گوناگونی مانند نرخ گرمایش، دمای موردنظر و شرایط سرمایش مورد بررسی قرار گرفته است.

متغیرهای آزمایش و آماده‌سازی نمونه

متغیرهای آزمایش

متغیرها در این آزمایش شامل نرخ گرمایش 2 و 15 درجه سانتی‌گراد بر دقیقه و دمای 200، 400، 600 و 800 درجه سانتی‌گراد (با زمان نگهداری 2 ساعت در این دماها) می‌باشند. برای هر نوع میلگرد و نرخ سرمایش، نمونه در کوره  باقی می‌ماند تا به شکل طبیعی به دمای اتاق برسد و آب نیز با یک جریان ثابت (350 میلی‌لیتر بر ثانیه) تا 15درجه سانتی‌گراد سرد می‌شود.

مطالعه تجربی تاثیر نرخ سرمایش را به عنوان یک پارامتر در نظر می‌گیرد زیرا از بررسی مقالات منتشر شده می‌توان فهمید که اثر سیستم‌های سرمایشی مختلف به طور کامل مطالعه نشده است. هر دو میلگرد با و بدون پوشش اپوکسی تحت این شرایط مورد آزمایش قرار می‌گیرند. با این حال، شرایط آزمایش تحت خنک‌سازی آب پس از نرخ گرمایش  2 C/min برای هر دو میلگرد با و بدون پوشش اپوکسی به دلیل زمان محدود آزمایش حذف شده است. در این آزمایش، نرخ سرمایش سریع 15 C/min برای جلوگیری از حادثه احتمالی، انتخاب شد (یک نرخ سرمایش 30 C/min موجب خردشدگی (لایه‌لایه شدن) نمونه‌های بتن شد. (جدول 1 متغیرهای آزمایش و اصطلاح‌شناسی نمونه‌ها را نشان می‌دهد.)

تهیه و طراحی نمونه

در این مطالعه­ی تجربی، از سیمان پورتلند تیپ 1 و 2 و گرانیت خردشده (پودرشده) برای ساختن نمونه­های بتن استفاده شد. وزن مخصوص حجمی  سنگدانه­ها 69/2 است. از افزودنی­های بتن استفاده نشده است زیرا تمرکز این تحقیق بررسی اثر پیوستگی میان میلگرد فولادی و بتن گرانیتی بدون تاثیر افزودنی­هاست. مخلوط به دلیل ذرات ریز و بسیار خشک پودر گرانیت خردشده، بسیار خشک است. در این تحقیق، نسبت­های مختلف آب به سیمان w/c برای کارایی بررسی شد و 71/0 کمترین مقداری بود که با آن کارایی مناسب با مقدار اسلامپ 5/1 اینچ (10/38 میلی­متر) را می­توان به دست آورد.

جدول 1-متغیرهای آزمایش و اصطلاح­شناسی نمونه­‌ها

بدون پوشش

با پوشش اپوکسی دمای موردنظر

(C)

نرخ گرمایش (C/min)

(روش سرمایش)

UR2_200N

CR2_200N 200

2

(سرمایش طبیعی)

UR2_400N

CR2_400N 400

UR2_600N

CR2_600N

600

UR2_800N

CR2_800N

800

UR15_200N CR15_200N

200

15

(سرمایش طبیعی)

UR15_400N

CR15_400N

400

UR15_600N

CR15_600N

600

UR15_800N

CR15_800N

800

UR15_200W

CR15_200W

200

15

(سرد شدن آب)

UR15_400W

CR15_400W

400

UR15_600W

CR15_600W

600

UR15_800W

CR15_800W

800

رطوبت سنگدانه­‎‌ها با استفاده از روش آزمایش B در ASTM D 2216 اندازه­گیری شد. ظرفیت جذب آب سنگدانه­ها 78/0 بود. با کاهش ظرفیت جذب آب سنگدانه­‌ها از محتوای آب اولیه یک نسبت آب به سیمان نهایی با مقدار 67/0 به دست آمد. اندازه بزرگترین دانه سنگدانه 4/3 اینچ (05/19 میلی­متر) بود. پیشنهاد آزمایش بیرون کشیدن RILEM نیازمند ابعاد و مقاومت معینی از نمونه­های بتن است که در آن همه ابعاد به قطر میلگردهای تقویتی بستگی دارند. قطر نمونه­ بتن باید 10 برابر بزرگتر از قطر میلگرد باشد. در آزمایش ما، میلگرد 3 (با قطر 375/0 اینچ) استفاده شده است که معنای این است که قطر نمونه حداقل باید 4 اینچ باشد.

طول پیوستگی (سطح مشترک بتن و میلگرد) باید 5 برابر بزرگتر از قطر میلگرد باشد (2 اینچ) چنین طول پیوندی به ما اجازه می­دهد تا فرض کنیم که تنش­ها در سطح پیوستگی یکسان هستند که در واقعیت این تنش­ها هیچ­گاه یکسان نیستند. تنش پیوستگی به دلیل اثر گوه­ای، غیرخطی است که به عنوان نتیجه­ای از نیروی کششی اتفاق می­افتد که در شکل 1 نشان داده شده است. بنابراین، وقتی طول پیوستگی کاهش می­یابد، اثرات توزیع تنش غیرخطی در طول پیوستگی، کمتر شده و توزیع تنش یکنواخت‌­تر به نظر می­‌رسد.

شکل 1: توزیع تنش در نمونه آزمایش

برای به دست آوردن حالتی یکنواخت‌­تر از تنش با کاهش طول پیوستگی، ناحیه تحتانی میلگرد با جاگذاری یک لوله PVC در آن، قبل از اینکه میلگرد قالب­بندی شود، توسعه پیدا می­کند (شکل 1 را ببینید).

میلگرد قالب­‌بندی شده مخصوصا برای این آزمایش ساخته شده است و سپس قالب با بتن پر و فشرده شده و روی آن پوشیده می­شود. انتهای اتصال PVC و هر دو انتهای قالب با رزین پوشیده می­شود تا از نشت و چکه­کردن جلوگیری شود. هر دو انتهای میلگرد با سرپوش بتنی پوشیده می­شود. طرح­های آزمایش قبلی به میلگرد انتهای نمونه اجازه می­داد تا مستقیما در معرض گرمایش باشد که این موضوع یک مقیاس متناقض از آنچه در این زمینه یافت می­شود، به وجود می­آورد. فولاد رسانای خوبی برای گرما است و بنابراین زمانی که نمونه گرم می­‌شود، آنگونه که در آزمایشات قبلی مقرر شد، دمای مرکزی کاملا به دمای سطح نزدیک است. با این حال، در یک آتش واقعی، میلگرد معمولا در معرض آن قرار نمی­گیرد که به این معنی است که دمای واقعی در نزدیکی میلگرد باید بسیار کمتر زا دمای سطح باشد. به این ترتیب، سرپوش‌­های بتنی در این مطالعه تجربی برای به دست آوردن شرایط آزمایشی مشابه به یک شرایط آتش‌­سوزی واقعی در سازه بتن­ مسلح، و برای کاهش خطاها در نتایج آزمایش پیوستگی میان میلگرد فولادی و بتن، مورد استفاده قرار گرفته­‌اند. شکل 2 ابعاد نمونه­‌های آزمایشی و شکل سرپوش‌­های بتنی را نشان می­‌دهد. نمونه‌­ها مجازند تا در یک محیط مرطوب با رطوبت نسبی 92 درصد طی 28 روز عمل­‌آوری شوند.

شکل 2: ابعاد نمونه‌­های آزمایشی و شکل سرپوش­های بتنی

 

روش آزمایش و راه‌­اندازی

روش آزمایش

برای فراهم کردن خواص مصالح بتن و میلگرد مورد استفاده در آزمایش بیرون کشیدن، آزمایش­‌های استاندارد ASTM اجرا شدند. آزمایش فشرده‌­سازی بتن بر اساس ASTM C 39 انجام شد. زمان عمل‌آوری نمونه 28 روز است که همانند زمان مورد استفاده در نمونه­های آزمایش بیرون کشیدن است. همچنین، آزمایش کشش برای میلگرد در دمای اتاق، بر اساس ASTM A370 انجام شده است. تعداد نمونه­ها برای آزمایش فشاری بتن و آزمایش کششی میلگرد 3 عدد برای هر کدام است. مقاومت نهایی میانگین بتن 3.07 ksi  و مدول مماسی اولیه میانگین 3600 ksi است. تنش تسلیم میانگین میلگرد فولادی  43.5 ksi است.

قبل از گرمایش، میلگرد فولادی (با یا بدون پوشش اپوکسی) در نمونه طول اولیه­ی 7 اینچی دارد (شکل 2). پس از گرمایش، یک میلگرد فولادی 17 اینچی برای اندازه­گیری لغزش پیوستگی روی آن جوش داده شده است. جوش­دادن طول بیشتری از میلگرد همچنین به دلیل محدودیت ابعادی کوره می­باشد. عمق کوره 10 اینچ می­باشد. به این ترتیب، حداکثر طول نمونه­ها از جمله میلگرد تعبیه­شده در نمونه به 10 اینچ محدود می­شود. طول باقیمانده 17 اینچ، باید جوش داده شود. از یک جوش نفوذی کامل برای اتصال انتهای میلگردها به هم استفاده شده است و مقاومت بسیاری خوبی را نیز می­توان به دست آورد. یک آزمایش مقدماتی تایید کرد که جوش بر آزمایش بیرون کشیدن تاثیر نمی­گذارد زیرا خود جوش مقاومتی برابر یا بیشتر نسبت به مصالح اصلی دارد.

راه‌­اندازی آزمایش

نمودار و عکس راه­اندازی آزمایش در شکل 3 نشان داده شده است. از کنترل جابجایی با نرخ 0.0002 in./sec برای بیرون کشیدن میلگرد از نمونه استفاده شده است. پس از چرخه گرمایشی مقرر، نمونه در محفظه فولادی آزمایش قرار می­گیرد. این محفظه مخصوصا برای تجهیزات MTS و نمونه­های مورد استفاده در این آزمایش طراحی شده است.

این دستگاه طراحی شده تا یک نیروی واکنشی یکنواخت را در جهت عکس نیروی کششی به وجود آمده توسط MTS، اعمال کند. محفظه همچنین به عنوان یک قاب مرجع برای LVDTs موجود در آن عمل می­کند تا بتوان لغزش انتهای آزاد را اندازه­گیری کرد. ضروری است که لغزش انتهای بارگذاری نشده میلگرد را اندازه گرفت زیرا یک تنش پیوستگی در مقابل یک لغزش نسبی می­تواند در آن نقطه شکل بگیرد.

قسمت آزمایش بیرون کشیدن این تحقیق از مشخصات فنی توصیه شده توسط  RILEM پیروی می­کند. این آزمایش برای شبیه­سازی اثر آتش بر بتن­مسلح به شکلی بهتری نسبت به آزمایشات بیرون کشیدن قبلی طراحی شده است تا بتوان یک مقاومت پیوستگی مناسب برای لغزش به دست آورد. برای سنجش (کمی) این مشخصه از یک آزمایش بیرون کشیدن استفاده شده است. این روش آزمایش جهانی است که در سال 1970 تصویب و توسط RILEM منتشر شد. با دانستن طول پیوستگی، قطر میلگرد، و نیروی مورد نیاز برای بیرون کشیدن میلگرد از بتن، یک فرمول پایه برای مقاومت پیوستگی به وجود آمد.

نتایج آزمایش

در آزمایش‌­های مرجع، مقاومت پیوستگی نهایی نمونه­‌ها شامل میلگرد با و بدون پوشش اپوکسی 1.28 ksi و 0.98 ksi می­باشد. پس از قرارگیری تحت دماهای موردنظر، نتایج آزمایش پیوستگی در شکل 5 نشان داده شده است. برای دمای موردنظر 800 درجه سانتی­گراد، تنش پیوستگی نهایی در همه نمونه­‌ها 0 ks است. این به دلیل شکست پیوستگی نیست بلکه به عنوان نتیجه­‌ای از عدم تطبیق انبساط حرارتی میان بتن و میلگرد و تنزل کلی میلگرد در چنان دمای بالایی می­‌باشد. در شکل 4، یک نمونه که تا 800 درجه سانتی­گراد گرم شده، نشان داده شده است. این توضیح می­‌دهد که میلگرد و بتن پس از قرارگیری در معرض دمای 800 درجه­‌ای، نمی‌­توانند پیوستگی خود را حفظ کنند.

شکل 3: شماتیک راه­اندازی آزمایش و تصویر راه­اندازی آزمایش قبل از نصب LVDTs.

اثرات دمای موردنظر و نرخ گرمایش

اثرات دمای موردنظر و نرخ گرمایش در شکل 6 و 7 در فاکتورهای نسبت مقاومت به دمای موردنظر نشان داده شده است. نتایج آزمایش سری UR و CR (با و بدون پوشش) نشان می‌­دهد که مقاومت پیوستگی نهایی با افزایش قرارگیری در معرض دما، کاهش می­یابد، زیرا دمای بالاتر معمولا منجر به آسیب شدید مصالح در ناحیه پیوستگی می­‌شود. با این حال، مقاومت­های پیوستگی اکثر نمونه­‌ها با میلگردهای تقویتی با و بدون پوشش که در معرض دمای 200 درجه سانتی­گراد (به استثنا UR15_200N) قرار می­گیرند، از نمونه­های استاندارد بالاتر است. به خصوص مقاومت­های پیوستگی نمونه­‌های در معرض 200 درجه سانتی­گراد با میلگردهای با پوشش اپوکسی (CR2 و CR15) به طور قابل توجهی افزایش یافت. در دمای 200 درجه، استهلاک گرمایی مصالح ناچیز است و انبساط حرارتی میلگرد و بتن منجر به افزایش تنش حاصل در ناحیه پیوستگی می­شود که در نهایت مقاومت پیوستگی را افزایش می­دهد. برای نمونه­های با پوشش اپوکسی، افزایش‌­های قابل­ ملاحظه را می­‌توان با بهبود پیوستگی ناشی از اپوکسی ذوب­شده در بین میلگرد و بتن در دمای 200 درجه توضیح داد. در دمای آزمایشی بالاتر، کاهش مقاومت پیوستگی ناشی از سوختن اپوکسی و افزایش عدم تطبیق گرمایی میان بتن و میلگرد است.

مطابق شکل 6 و 7، نرخ گرمایش یک فاکتور مهم در کاهش مقاومت پیوستگی است. همزمان با افزایش نرخ گرمایش، مقاومت پیوستگی کاهش پیدا می­کند. هر دو سری آزمایشی با و بدون پوشش، روند یکسانی برای تاثیر نرخ گرمایش نشان می­دهند، به این دلیل که نرخ گرمایش می­تواند حالت شکست در آزمایش بیرون کشیدن را تغییر بدهد. نرخ گرمایش بالاتر معمولا منجر به محدوده دمایی بزرگتر در نمونه­‌ها می­شود که می­‌تواند سبب آسیب بیشتر و تشدید زوال حرارتی در دمای بالا شود. در طول آزمایش بیرون کشیدن، زوال حرارتی مقاومت کششی مصالح بتنی را از بین می­‌برد و این شکست می­‌تواند ترکیبی از شکست پیوستگی و شکافته ­شدن (ترک­ خوردن) بتن باشد. به عنوان یک نتیجه، اندازه مقاومت پیوستگی از ظرفیت پیوستگی کامل، کوچک­تر خواهد بود. در خلال آزمایش بیرون کشیدن در دمای بالا، مقاومت کششی بتن پیش از مقاومت پیوستگی قابل دست­یابی است که به معنای این است که شکافتگی بتن از شکست پیوستگی خالص، چشمگیرتر است. برای مثال، اگر آزمایش بیرون کشیدن را بتوان برای نمونه در معرض دمای کمتر از 800 درجه نشان داده شده در شکل 4 انجام داد، شکست کاملا ناشی از شکافتگی (ترک­ خوردن) خواهد بود و مقاومت پیوستگی اندازه­‌گیری شده صفر خواهد بود زیرا مقاومت کششی نیز صفر است.

شکل 4: نمونه آزمایش/ بیرون کشیدن در معرض دمای 800 درجه سانتی­گراد

مقاومت پیوستگی گونه‌­های مختلف میلگرد

اثرات پیوستگی انواع میلگردها در شکل 8 و 9 از لحاظ مقاومت نهایی نسبت به دمای موردنظر نشان داده شده است. مقاومت پیوستگی میلگرد بدون پوشش در دمای یکسان، از میلگرد با پوشش اپوکسی بیشتر است به استثنا دمای 200 درجه. مقاومت پیوستگی نمونه­هایی که از میلگرد اپوکسی استفاده می­کنند در دمای 200 درجه از میلگردهای بدون اپوکسی بیشتر است. به دلیل آن در بخش 4.1 اشاره شده است. در دماهای بسیار بالا (400 تا 800 درجه سانتی­گراد)، به خوبی میلگرد بدون پوشش اجرا نمی­شود. بنابر نتایج آزمایش در این تحقیق، توصیه می­شود که از میلگرد با پوشش اپوکسی در سازه­های بتن ­مسلح که ممکن است دمای آن­ها هنگام آتش­‌سوزی به 400 درجه سانتی­گراد برسد، استفاده نشود.

تاثیر روش سرد­شدن

در مواردی که نمونه­‌ها از میلگرد بدون پوشش (سری آزمایشی UR) استفاده می­کنند، روش سرمایش تاثیر چندانی بر تنش پیوستگی نهایی نمی­‌گذارد. با این حال، می­‌تواند تاثیر بسیاری بر نمونه­‌های با میلگرد با پوشش اپوکسی بگذارد (شکل11). در شکل 10، افزایش مقاومت پیوستگی در دمای 200 درجه را می‌­توان به اپوکسی ذوب شده همانگونه که در بخش 4.1 گفته شد، نسبت داد. با این وجود، در نمونه‌­های با میلگرد اپوکسی که در معرض دمای 400 و 600 درجه قرار می­گیرند، مقاومت پیوستگی نمونه­هایی که تحت خنک­‌سازی آبی قرار گرفته­اند از نمونه­های با سرمایش طبیعی بیشتر است. مشاهدات را نمی­توان را به وضوح در این مطالعه بیان کرد. یک تحقیق عمیق­تر برای بررسی اثر خنک­‌سازی بر مقاومت پیوستگی را می­‌توان در نظر داشت.

شکل 6: تاثیرات دمای موردنظر و نرخ گرمایش (میلگرد بدون پوشش)

شکل 7: تاثیرات دمای موردنظر و نرخ گرمایش (میلگرد با پوشش اپوکسی)

شکل 8: مقاومت پیوستگی بر اساس نوع میلگرد (نرخ گرمایش 2 C/min و سرمایش طبیعی)

شکل 9: مقاومت پیوستگی بر اساس نوع میلگرد (نرخ گرمایش 15 C/min و سرمایش طبیعی)

شکل 10: اثر خنک­‌سازی (میلگرد بدون پوشش: نرخ گرمایش 15 C/min)

شکل 11: اثر خنک­‌سازی (میلگرد با پوشش اپوکسی: نرخ گرمایش 15 C/min )

نتیجه­‌گیری

پارامترهای تجربی مختلفی در این مطالعه مورد استفاده قرار گرفتند و حتی از پارامترهایی که در تحقیق قبلی پوشش داده نشده بودند، استفاده شد. از سرپوش‌های بتنی برای شبی­ه‌سازی شرایط آزمایش به یک شرایط آتش­‌سوزی واقعی در سازه­ بتن­مسلح و برای کاهش خطاها در نتایج آزمایش پیوستگی بین میلگرد فولادی و بتن، استفاده شد.

نتایج هر دو سری آزمایشی با و بدون پوشش اپوکسی، نشان داد که مقاومت پیوستگی نهایی با افزایش دما، کاهش می‌­یابد، زیرا دمای بالاتر معمولا منجر به آسیب شدیدتر مصالح در ناحیه پیوستگی می­شود. با این حال، مقاومت پیوستگی اکثر نمونه­‌هایی که در معرض دمای 200 درجه قرار گرفتند، به خصوص با میلگرد پوشش­دار، بالاتر از نمونه­‌های استاندارد بود. به نظر می­رسد در دمای 200 درجه، انبساط­ های حرارتی میلگرد و بتن می­تواند منجر به افزایش تنش حاصل در ناحیه پیوستگی شود که مقاومت پیوستگی را تقویت می­کند. برای نمونه­‌های با پوشش اپوکسی، افزایش چشمگیر مقاومت پیوستگی را میتوان با بهبود پیوستگی ناشی از اپوکسی ذوب­شده توضیح داد. در دمای بالاتر، مقاومت پیوستگی کاهش می­یابد که دلیل آن سوختن اپوکسی و افزایش عدم تطبیق حرارتی میان بتن و میلگرد است.

نرخ گرمایش یک فاکتور مهم در ارزیابی مقاومت پیوستگی هنگام آتش ­سوزی است. با افزایش نرخ گرمایش، مقاومت پیوستگی کاهش می‌­یابد، به دلیل اینکه نرخ گرمایش می‌­تواند حالت شکست را در آزمایش بیرون کشیدن تغییر دهد. نرخ گرمایش بالاتر معمولا منجر به محدوده دمایی بزرگتر در نمونه­‌ها می­‌شود که سبب آسیب بیشتر و زوال حرارتی شدیدتر در دمای بالا می­‌شود. در آزمایش بیرون کشیدن، زوال حرارتی مقاومت کششی مصالح بتنی را از بین می‌­برد و این شکست می­تواند ترکیبی از شکست پیوستگی و شکافته ­شدن (ترک­ خوردن) بتن باشد. به عنوان یک نتیجه، اندازه مقاومت پیوستگی از ظرفیت پیوستگی کامل، کوچک­تر خواهد بود. به عنوان یک نتیجه، اندازه مقاومت پیوستگی از ظرفیت پیوستگی کامل، کوچک­تر خواهد بود.

مقاومت پیوستگی میلگرد بدون پوشش در دمای یکسان، از میلگرد با پوشش اپوکسی بیشتر است به استثنا دمای 200 درجه. بنابر نتایج آزمایش، توصیه می­شود که از میلگرد با پوشش اپوکسی در سازه­های بتن ­مسلح که ممکن است دمای آن­ها هنگام آتش­ سوزی به 400 درجه سانتی­گراد برسد، استفاده نشود.

در مواردی که نمونه‌­ها از میلگرد بدون پوشش استفاده می­‌کنند، روش سرمایش تاثیر چندانی بر تنش پیوستگی نهایی نمی­‌گذارد. با این حال، می­تواند تاثیر بسیاری بر نمونه‌­های با میلگرد با پوشش اپوکسی بگذارد. در نمونه‌­های با میلگرد با پوشش اپوکسی، واضح نیست که چرا مقاومت پیوستگی نمونه­‌هایی که با آب خنک­سازی می­شوند و در معرض دمای 400 و 600 درجه قرار می­‌گیرند، از نمونه­‌هایی که به روش طبیعی خنک­‌سازی می‌­شوند بالاتر است. یک تحقیق عمیق‌­تر برای بررسی اثر خنک­سازی بر مقاومت پیوستگی را می‌­توان در نظر گرفت.

منبع:

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0950061818311978

در بحث‌‌ پیرامون این مقاله شرکت کنید! ارسال دیدگاه
عضویت در خبرنامه ابزارینو برای اطلاع از آخرین فروش های ویژه

    ثبت نظر جدید

    پاسخ دهید

    امتیاز شما به مقاله