روش های آزمون پلیمر تقویت شده با الیاف FRP (بخش اول)

نویسنده : کلینیک بتن ایران
تاریخ ثبت : 1397/10/24

میله و رشته های FRP برای تسلیح بتن

✔ 1- هدف و دامنه کاربرد آزمون پلیمر تقویت شده با الیاف FRP

هدف از تدوین این استاندارد، ارایه روش های آزمون قابل کاربرد برای میله و رشته های پلیمری تقویت شده با الیاف به عنوان مسلح کننده ها یا تاندول های پیش تنش در بتن است.

پلیمر تقویت شده با الیاف FRP _ کلینیک بتن ایران

✔ 2- مراجع الزامی استاندارد روش های آزمون پلیمر تقویت شده با الیاف FRP

مدارک الزامی زیر حاوی مقرراتی است که در متن این استاندارد ملی ایران به آنها ارجاع داده شده است. بدین ترتیب آن مقررات جزیی از این استاندارد ملی ایران محسوب می شود.
در صورتی که به مدرکی با ذکر تاریخ انتشار ارجاع داده شده باشد، اصلاحیه ها و تجدیدنظرهای بعدی آن مورد نظر این استاندارد ملی ایران نیست. در مورد مدارکی که بدون ذکر تاریخ انتشار به آنها ارجاع داده شده است، همواره آخرین تجدیدنظر و اصلاحیه های بعدی آن مورد نظر است.
مراجع زیر برای کاربرد استاندارد روش های آزمون پلیمرهای تقویت شده با الیاف FRP الزامی است :
2-1- استاندارد ملی ایران شماره 2117: سال 1387، پلاستیک ها- شرایط محیطی استاندارد برای رسیدن به شرایط تثبیت و آزمون
2-2- استاندارد ملی ایران شماره 3129، کولیس های ورنیه دار با دقت 0/2 میلی متر 
2-3- استاندارد ملی ایران شماره 7558: سال 1383، شیشه آلات آزمایشگاهی برای انجام خدمات آزمایشگاهی بتن- استوانه های مندرج
2-4- استاندارد ملی ایران شماره 1- 8768: سال 1385، هوافضا- مواد فلزی- تصدیق دستگاه های آزمون یک محوری ایستا- قسمت اول- دستگاه های آزمون نیروهای کشش/ فشار- تصدیق و کالیبراسیون سامانه اندازه گیری نیرو 
2-5- ISO 3611, Micrometer calipers for external measurement

✔ 3- اصطلاحات، تعاریف و نمادها در روش های آزمون پلیمرهای تقویت شده با الیاف FRP

3-1- اصطلاحات و تعاریف
در این استاندارد، اصطلاحات و تعاریف زیر به کار می رود :
3-1-1- قلیا
شرایط دارا بودن یا محتوی یون های هیدروکسیل (OH)؛ حاوی مواد قلیایی.
یادآوری- در بتن، PH محیط قلیایی اولیه بیشتر از 13 است.
3-1-2- تسلیح لنگرگاه 
فولاد مسلح مشبک یا مارپیچی یا FRP مرتبط با لنگرگاه و ترتیبات پشت آن
3-1-3- بخش لنگرگاه
فولاد مسلح مشبک یا مارپیچی یا FRP مرتبط با لنگرگاه و ترتیبات پشت آن
3-1-3- بخش لنگر
قسمت انتهای آزمونه که لنگرگاه در آن جای می گیرد تا بارها را از ماشین آزمون به بخش آزمون منتقل کند.
3-1-4- بار میانگین
(تنش) میانگین حداقل و حداکثر بار تکراری (تنش).
3-1-5- زاویه خمش
زاویه ای که توسط قسمت های مستقیم آزمونه روی یکی از دو طرف خم کن ایجاد می شود.
3-1-6- نسبت قطر خمش
نسبت قطر خارجی سطح خم کن در تماس با میله FRP و قطر اسمی FRP.
3-1-7- ظرفیت کششی خمش
کشش پذیری بار در لحظه خرابی آزمونه.
3-1-8- ضریب انبساط حرارتی
میانگین ضریب انبساط حرارتی خطی مابین دماهای ارائه شده.
یادآوری- میانگین دماهای ارائه شده به عنوان دمای نماینده در نظر گرفته می شود.
3-1-9- الیاف پیوسته
اصطلاح متداول برای الیاف پیوسته مانند کربن، آرامید و شیشه.
3-1-10- متصل کننده تاندون ها
دستگاه متصل کننده تاندون ها.
3-1-11- ظرفیت خرابی خزش
بار ایجاد کننده خرابی پس از یک دوره زمانی مشخص از آغاز بار تحمیل شده؛ مثلا، بار ایجاد کننده خرابی پس از یک میلیون ساعت به عنوان ظرفیت خرابی خزش یک میلیون ساعتی نامیده می شود.
3-1-12- استحکام خرابی خزش
تنش ایجاد کننده خرابی پس از یک دوره زمانی مشخص از آغاز بار تحمیل شده؛ مثلا، بار ایجاد کننده خرابی پس از یک میلیون ساعت به عنوان استحکام خرابی خزش یک میلیون ساعتی نامیده می شود.
3-1-13- زمان خرابی خزش
زمان مابین آغاز بار تحمیل شده و خرابی آزمونه.
3-1-14- خرابی خزش
خرابی روی داده در آزمونه به دلیل بار تحمیل شده.
3-1-15- کرنش خزش
تغییر دیفرانسیلی در طول به ازای واحد طول که به دلیل خزش در آزمونه روی می دهد.
3-1-16- خزش
تغییر شکل وابسته به زمان یک میله FRP که در دمای ثابتی در معرض بار تحمیل شده قرار گرفته باشد.
3-1-17- بخش خم شده
بخشی از میله FRP که خم شده و با همان نسبت زاویه خمشی و قطر خمشی حفظ شده است.
3-1-18- خم کن
وسیله به کار رفته برای حفظ موقعیت، تغییر زاویه خمشی یا کاهش تنش در میله FRP که گاهی اوقات در قسمت خم شده نصب می شود.
3-1-19- استحکام خرابی
حداکثر تنش تکراری در آزمونه ای که در تعداد چرخه های توصیه شده، پذیرفته می شود.
3-1-20- پلیمر تقویت شده با الیاف
ماده کامپوزیت، قالب گیری شده و سخت شده به شکل مورد نظر، شامل الیاف پیوسته سیر شده با پلیمر با الیاف رشته پیچی شده است.
3-1-21- فرکانس
تعداد چرخه های بارگذاری (تنش دهی) در یک ثانیه طی آزمون پلیمر تقویت شده به الیاف FRP است.
3-1-22- میله FRP
ماده کامپوزیت به شکل بند و ظریف، برای استفاده به عنوان مسلح کننده در بتن مناسب بوده و به طور عمده شامل الیاف تک سویه طولی معین که به وسیله یک ماده رزین پلیمر سخت، شکل داده شده است.
3-1-23- طول سنجه
بخش مستقیمی در طول آزمونه که برای اندازه گیری کشیدگی با استفاده کشش سنج یا دستگاه مشابه به کار می رود.
3-1-24- شبکه 
آرایه سخت دوبعدی (مسطح) یا سه بعدی (فضایی) میله های FRP که شبکه پیوسته ای را تشکیل 
می دهند که می تواند برای تسلیح بتن به کار رود.
3-1-25- دامنه بار (تنش)
نصف گستره بار (تنش)
3-1-26- گستره بار (تنش)
اختلاف بین حداقل و حداکثر بار (تنش) تکراری
3-1-27- حداکثر بار (تنش) تکراری
حداکثر بار (تنش) طی بارگذاری تکراری
3-1-28- حداکثر نیروی کشسانی
حداکثر بار کششی تحمل شده توسط آزمونه طی آزمون کشش
3-1-29- حداقل بار (تنش) تکراری
حداقل بار (تنش) طی بارگذاری تکراری
3-1-30- سطح مقطع اسمی
مقدار به دست آمده از تقسیم حجم آزمونه FRP بر طول آن
3-1-31- قطر اسمی 5
قطر FRP محاسبه شده برای مقطع دایره ای فرضی
3-1-32- طول محیطی (بیرونی) اسمی
طول محیطی FRP که اساس محاسبه قدرت پیوند بوده و باید به طور جداگانه برای هر FRP تعیین شود.
3-1-33- تعداد چرخه ها
تعداد دفعاتی که بار (تنش تکراری) به آزمونه اعمال می شود.
3-1-34- آسودگی از تنش
کاهش وابسته به زمان در بار یک FRP که در دمای ثابت ارائه شده با یک بار اولیه معین اعمال شده و در کرنش ثابت نگه داشته می شود.
3-1-35- نرخ آسودگی
درصد کاهش بار نسبت به بار اولیه پس از دوره زمانی ارائه شده، تحت کرنش ثابت.
یادآوری- مقدار آسودگی پس از یک میلیون ساعت (تقریباً 114 سال) به عنوان نرخ آسودگی 100 ساله تعریف می شود.
3-1-36- بار (تنش) تکراری
بار (تنش) که به طور چرخه ای بین مقادیر حداقل و حداکثر تغییر می کند.
3-1-37- نمودار S-N
نمودار ترسیم شده روی یک نقشه که در آن تنش تکراری روی محور عمودی و تعداد چرخه های خرابی روی محور افقی قرار دارد.
3-1-38- تاندون، FRP
ساختار متصل به رزین ساخته شده از الیاف پیوسته استفاده شده برای مسلح کردن بتن یک محوری.
یادآوری- تاندون ها معمولا در بتن پیش تنیده استفاده می شوند.
3-1-39- تجزیه و تحلیل حرارتی – مکانیکی TMA
روشی برای اندازه گیری تغییر شکل یک ماده به عنوان تابع دما یا زمان، با تغییر دادن دمای ماده مطابق با برنامه کالیبره شده، در شرایط بار بدون ارتعاش.
3-1-40- نمودار TAM
نموداری که دما یا زمان در محور افقی و تغییر شکل روی محور عمودی قرار دارد.
3-1-41- کرنش نهایی
کرنش مربوط با حداکثر نیروی کششی است.
3-2- نمادها
به جدول 1 مراجعه کنید.

جدول 1- نمادها

نماد واحد توصیف مرجع
A mm2 سطح مقطع عرضی اسمی آزمونه 5-3، 6-4
D Mm قطر اسمی 5-3
E N/mm2 مدول یانگ 6-4
Fu N حداکثر نیروی کششی 6-4
ƒuN/mm2 استحکام کششی 6-4
uƐ- کرنش نهایی 6-4
FΔ N اختلاف بین %20 و %50 حداکثر نیروی کششی 6-4
ƐΔ - اختلاف کرنش بین FΔ 6-4
N/mm2 تنش پیوندی 7-4
P N بار کششی در آزمون انجام شده 7-4
U mm طول محیطی اسمی آزمونه 7-4
Ɩ mm طول پیوندی 7-4
Y % نرخ آسودگی 9-5-2
t h رمان 9-5-2
ka - ثابت تجربی 9-5-2
kb - ثابت تجربی 9-5-2
RΔm % نسبت کاهش جرم -
V0 mm3 حجم آب در سیلندر اندازه گیری 5-3
Vs mm3 حجم مجموع کل آب و آزمونه 5-3
l0 mm طول آزمونه 5-3
m0 g جرم قبل از غوطه وری 11-4
L0 mm طول قبل از غوطه وری 11-4
m1 g جرم پس از غوطه وری 11-4
L1 mm طول پس از غوطه وری 11-4
Ret % نرخ بازداری ظرفیت کششی 11-5-2
Ful N ظرفیت کششی قبل از غوطه وری 11-5-2
Fu0 N ظرفیت کششی پس از غوطه وری 11-5-2
RYc - نسبت بار خزشی 12-6-3
N/mm2 تنش برشی 13-5-2
Ps N بار خرابی برش 13-5-2
spα1/˚C ضریب انبساط حرارتی 15-4-1
 Lspmµ اختلاف طول آزمونه در دماهای T1 و T2 15-4-1
Lreƒmµ اختلاف طول آزمونه ویژگی برای کالیبراسیون طول بین دماهای T1 و T2 15-4-1
L0 m طول آزمونه در دمای اتاق 15-4-1
T2 ˚C حداکثر دما برای محاسبه ضریب انبساط حرارتی (معمولاً C˚60) 15-4-1
T1 ˚Cl حداقل دما برای محاسبه ضریب انبساط حرارتی (معمولاً C˚0) 15-4-1

s etα

1/˚C ضریب انبساط حرارتی محاسبه شده برای آزمونه ویزگی به منظور کالیبراسیون طول بین دماهای T1 و T2 15-4-1

✔ - تدارکات عمومی مربوط به آزمون پلیمر تقویت شده با الیاف FRP 

آزمونه باید از میله یا شبکه با شرایط تحویل برداشته شود، جز در مواردی که طور دیگری توافق شود.
در مواردی که آزمونه ها از یک مارپیچ برداشته شوند، آنها باید قبل از هرگونه آزمون با عملیات ساده خمش با کمترین مقدار تغییر شکل نرم شدگی، راست شوند.
برای تعیین خواص مکانیکی در آزمون های کششی، پیوندی و لنگری، آزمونه ممکن است بسته به الزامات عملکرد محصول، (در صورت نیاز، پس از راست کردن) به صورت ساختگی کهنه شوند.
وقتی آزمونه کهنه می شود، شرایط کهنه شدن حرارتی باید در گزارش آزمون بیان شود.

پلیمر تقویت شده با الیاف FRP _ کلینیک بتن ایران

✔ 5- روش آزمون خواص مقطع عرضی

5-1- آزمونه
5-1-1- آماده سازی آزمونه
برای آزمون کششی، آزمونه باید به اندازه طول از پیش تعیین شده از ماده مادر (FRP) بریده شود که انتهای بریده شده آن دارای سطح پرداخت شده باشد.
5-1-2- طول آزمونه
در صورتی که قطر اسمی تقریبی mm20 یا کمتر باشد، طول آزمونه ها باید mm100 بوده، و اگر قطر اسمی تقریبی بیشتر از mm20 باشد، طول آزمونه ها باید mm200 باشد.
5-1-3- تعداد آزمونه ها
تعداد آزمونه ها حداقل باید 3 عدد و از یک بهر ماده مادر گرفته شود.

5-2- روش آزمون پلیمر تقویت شده با الیاف FRP برای تسلیح بتن
روش آزمون به شرح زیر است:
الف- طول آزمونه را با استفاده از کولیس ورنیه مطابق با استاندارد ملی شماره 3129 اندازه بگیرید. یک قسمت را اندازه بگیرید و نتیجه را برای سه محل یادداشت کنید، مقادیر سه میانگین را تا یک رقم بعد از اعشار گرد کنید. این مقدار را به عنوان طول آزمونه در نظر بگیرید.
ب- حجم آزمونه را با استفاده از استوانه نوع la یا lb (نوع A یا نوع B) مطابق با استاندارد ملی 7558 طبق قطر تقریبی هر آزمونه اندازه گیری کنید. جدول 2 ارتباط بین قطر تقریبی آزمونه و گنجایش اندازه گیری استوانه را نشان می دهد. اگر دو گنجایش فهرست شده باشد، استوانه با حجم کوچک تر را برای این گستره انتخاب کنید.
پ- مقدار مناسبی آب به استوانه اندازه گیری افزوده و حجم را اندازه گیری کنید. وقتی که آزمونه داخل استوانه اندازه گیری است، بهتر است آب آزمونه را پوشانده و قسمت بالایی آب باید در مقیاس گستره قرار گیرد.
یادآوری- اگر روی سطح آزمونه حباب های هوا تولید شود که باعث خطا در اندازه گیری می شود، 
می توان برای کترل تولید حباب های هوا، یک حلال کاهش دهنده کشش سطحی، مانند اتانول، به آب اضافه کرد.
ت- آزمونه را درون استوانه اندازه گیری قرار داده و حجم آب ترکیبی و آزمونه را اندازه بگیرید.
ث- دمای آزمون باید در گستره C˚15 تا C˚25 باشد.

جدول 2- ارتباط بین قطر تقریبی آزمونه و گنجایش استوانه اندازه گیری

قطر تقریبی آزمونه
mm
گنجایش استوانه اندازه گیری
ml
کمتر از 10 10 تا 20
11 تا 13 25
14 تا 20 50 یا 100
21 تا 25 100
بیشتر از 25 300 یا 500

5-3- روش محاسبه آزمون پلیمر تقویت شده با الیاف FRP برای تسلیح بتن

سطح مقطع اسمی آزمونه، A، را از معادله 1 محاسبه کرده و تا یک رقم پس از اعشار گرد کنید:

پلیمر تقویت شده _ کلینیک بتن ایران

که در آن:

Vs حجم مجموع کل آب و آزمونه، برحسب میلی متر مکعب؛ و

V0 حجم آب در استوانه اندازه گیری، برحسب میلی متر مکعب؛ و

ʅ0 طول آزمونه برحسب میلی متر است.

یادآوری- سطح مقطع عرضی اسمی شامل سطح پوشیده از ذرات شن، پوشش های عرضی پیوند خورده با سطح و سایر محل هایی که تحمل بار را ندارند، می شود.

قطر اسمی، D، را از معادله (2) محاسبه کرده و تا یک رقم اعشار گرد کنید.

پلیمر تقویت شده به الیاف _ کلینیک بتن ایران

که A برابر سطح مقطع عرضی اسمی برحسب میلی متر مربع است.
5-4- گزارش آزمون پلیمر تقویت شده با الیاف FRP برای تسلیح بتن
5-4-1- اطلاعات اجباری
گزارش آزمون باید شامل اطلاعات زیر باشد:
الف- تاریخ انجام آزمون؛
ب- نام، شکل و تاریخ ساخت و شماره سری ساخت FRP آزمون شده؛
پ- سطح مقطع اسمی؛
ت- قطر اسمی.
5-4-2- اطلاعات تکمیلی
گزارش آزمون ممکن است شامل اطلاعات تکمیلی زیر باشد:
الف- گنجایش استوانه اندازه گیری به کار رفته در آزمون؛
ب- طول آزمونه؛
پ- حجم آب در استوانه اندازه گیری؛
ت- حجم مجموع کل آب و آزمونه؛
ث- نام حلال، در صورتی که در آزمون استفاده شود.

سایر مقالات
استفاده از ماسه ریخته گری در کفپوش بتنی
استفاده از ماسه ریخته گری در کفپوش بتنی
امروزه کفپوش های مختلفی تولید و عرضه می شود.كفپوش های بتنی از جمله پوشش هایی هستند که به دلیل تنوع رنگ، مدل، دوام، قیمت پایین و سهولت، در سراسر دنیا مورد استفاده قرار می گیرند. این نوع کفپوش به دلیل مقاومت و کیفیت مناسب در برابر تغییرات آب و هوایی در حال گسترش می باشد.
ادامه مطلب
بتن هبلکس چیست؟
بتن هبلکس چیست؟
کار کردن با بتن سبک ( هبلکس ) بسیار آسان است، مثلاً به راحتی می توان آن را ارّه نموده یا میخ در آن کوبید و یا جای پریز یا کانال عبور سیم برق و لوله آب را در آن به وجود آورد. علاوه بر این بتن سبک در مقابل آتش بسیار مقاوم است و کلیه شرایط سلامت محیط زیست را دارا می باشد.
ادامه مطلب
سیستم آببند کننده کاپیلارهای بتن و ملات چیست
سیستم آببند کننده کاپیلارهای بتن و ملات چیست

MTOPAN 501 سیستم آب بندی مطمئن و دائمی سطوح بتنی و یا مواد سیمانی برای کنترل رطوبت، نشت و یا فرار آب می باشد. ترکیبات آببند نفوذگر MTOPAN 501 با کاربردهای فراوان در بسته بندی های متفاوت تشکیل و توسعه کریستال های غیر محلول در داخل لوله های مویینه و ریز ترک ها باعث مسدود شدن دائمی آنها شده و از عبور و یا نشت آب جلوگیری نموده و تا پایان عمر سازه آن را آب بندی می نماید

ادامه مطلب
پوشش ضد حریق پایه معدنی
پوشش ضد حریق پایه معدنی
پوشش ضد حریق پایه معدنی با چگالی کم (Low Density Fireproof Coating) ملاتی برای حفاظت از فولاد و بتن در برابر آتش سوزی و حریق می‌باشد.
ادامه مطلب