|
میانبر عمران تحقیق پروژه مقاله پایان نامه درباره وبلاگ به وبلاگ من خوش آمدید آخرین مطالب
آرشيو وبلاگ نويسندگان خلاصه: مقاله حاضر نتايج آزمايشات براي تعيين خواص و رفتار پيونذ الياف كربن نشان مي‌دهد. رفتار تحت بار حرارتي مورد مطالعه بوده است.
مقدمه:
بدليل افزايش تقاضا براي استفاده از مواد جديد نيز خوردنده الياف كربن توحه بيشتري را در حوزة طراحي پل به خود اختصاص مي‌دهد. مزيت آن كاهش پوشش بتن بدليل مقاومت به خوردگي در پوشش بتن و موارد مرتبط مي‌باشد. براي رشته‌هاي پيش تنيده در بارهاي زياد و آنها با رشته‌هاي فولادي مقايسه مي‌شوند. استفاده از تقويت با كربن غيرپيش تنيدة تهيه شده از مشي‌ها، هنوز رايج شده است. توسعة مش تقويت بافت شامل تعيين خواص الياف و رفتار كوتاه مدت و بلندمدت در بتن مي‌باشد. رفتار پيوند الياف كربن غيرتلقيصي در بتن ، رضايتبخش نمي‌باشد زيرا الياف داخلي در ناحية پيوند مي‌لغزند، آزمايشات با الياف اپوكسي ادامه يافت. رزين اپوكسي بايد پيوند الياف با الياف را بهبود بخشد و ظرفيت حمل بار توسط فعال كردن الياف
بيشتر، بهبود يابد.
لايه‌بندي اپوكسي در الياف كربن و بسته به مقدار الياف در تماس با زرين اپوكسي است. در عكس REM نحوة پوشش اپوكسي الياف كربن ديده مي‌شود. در اينجا آزمايشات با انواع مختلف الياف و مخلوط‌هاي شده و رفتار تحت عمل حرارتي ارائه مي‌شوند.
2- آزمايشات PWlLOWT .
قبل از توسعه يك مش تقويت الياف كربن، رفتار پيوند بين الياف و بتن بايد تعيين شود. بنابراين آزمايشات مختلفي انجام شدند. در اين بررسي‌ها قطرهاي الياف با استحكام‌هاي بتن مختلف تركيب شدند. نمونه‌هاي آزمايش در جايي بكار رفتند كه آزمايش قبلاَ شرح داده شده است. آزمايشات پيوند در موخ‌شوله فور تكنيك، ويرت شافت‌اوند، كولتور(HTWK) لايپزيك انجام شدند. براي نعيين استحكام بتن نمونه‌ها 3 مكعب10/10/10cm3 براي هر مخلوط بتن توليد شد و پس از 28 روز قبل از آزمايشات، آماده گرديدند. در مرحله اول الياف با ضخامت مختلف در تركيب با استحكام‌هاي بتن بررسي شدند. جدول زير آزمايشات انجام شده را نشان مي‌دهد.
تمام نمونه‌ها داراي طول پيوند40 تا 50mm بودند.
براي حصول رابطه بين استحكام بتن و رفتار پيوند، آزمايشات شمارة 5 و 10 مقايسه مي‌شوند. شكل‌هاي 2 و 3 نشان مي‌دهند كه استحكام پيوند در بتن با چهار برابر استحكام فشاري بالاتر، دو برابر مي‌شود. منحنيهاي پيوند در نمودار‌هاي زير ديده مي‌شوند. X آزمايشات شماره 6 تا 15 منجر به شكست پيوند نشدند بلكه منجر به شكست كششي الياف شدند.
نيروهاي مربوط به استحكام كشش نظري الياف بودند. از مقايسة 1 و3 مشاهده مي‌شود كه تاثير يك زرين اپوكسي برروي رفتار پيوند مي‌تواند بطور تجربي نشان داده شود. نيروي PWLLOWT در آزمايش 3 با استحكام بتن يكسان، دو برابر مي‌شود. تاثير انواع مختلف هندسة بكار رفته براي مش نمي‌توانست اندازه‌گيري شود. از اين آزمايشات مشاهده مي‌شود كه يك استحكام پيوند كوچك كمتر از 50mm براي نيروي كششي الياف در بتن با استحكام بالا چقدر است.
3- بررسي تاثيرات حرارتي روي رفتار پيوند الياف لايه‌اي بطور مكانيكي: 3.1- علائم مقدماتي
توجه به بارهاي حرارتي انجام گرفت زيرا ضريب انبساط حرارتي سيمهايCFK با بتن تفاوت دارد. در جهت شعاعي، ضريب حرارتي بيشتر است ولي در جهت طولي سيم كمتر است. يعني در دماي بالاتر سيم CFK باعث تنشهاي كششي شعاعي در بتن و تنشهاي برشي در منطقه پيوند مي‌شود. اگر دما پايين آيد، سيم بيشتر منقبض مي‌شود و از بتن جدا مي‌شود. دماي گرفتن بتن مي‌تواند بيش از 60° باشد كه بستگي به شرايط مرزي دارد.Setino اگر اعضاي بسياري موجود باشد و سيمهاي CFK با دماي گرفتن بالا تماس داشته باشد پيوند از بين مي‌رود قبل از اينكه بارگذاري عضو صورت گيرد چون ابعاد نمونه‌هاي آزمايش خيلي كوچك هستند گرما خيلي سريع مي‌تواند خارج شود بنابران اين موضوع در آزمايشات واقعي رخ نداد.
3.2– آزمايشات مقدماتي:
3.2.1.- بررسي مقدماتي آزمايش
تضمين رسيدن دماي محيط به منطقه تماس سيمهاي CFK مهم است يعني
شيب حرارت در داخل مونه بايد صفر باشد لذا نمونه تهيه شده با همان ابعاد نمونة Pnllout بررسي گرديد. پروپهاي دما در محور وجود داشت و در نقطه‌اي بروي سطح سيلندر( استوانه) و 2 پروپ در حالت دهنده براي اندازه‌گيري دماي محيط وجود داشت. هدف تعيين حداقل اقامت نمونه در دماي محيط ثابت بود كه در آن توزيع ثابت دما در نمونه رخ مي‌دهد شكل 4 منحنيهاي دماي نقاط اندازه‌گيري را در محدودة 0-36 ساعت و 0-4 ساعت نشان مي‌دهد.در زوم(zoom) مي‌توان مشاهداه كرد كه تقريباَ هيچ تفاوتي بين نقطه مركزي و كواتر يك چهارم وجود نداردو دماي داخلي براي دماي سطح در مدت 2ساعت مي‌باشد. پس از 3/5 ساعت يك تفاوت ثابت k3/5 وجود دارد اين تفاوت از اين جقيقت ناشي مي‌ِود كه پرو پ زير نمونه قرار گرفت و به عنصر گرم كردن نزديك بود و يك شيب حرارتي در هواي حالت‌دهنده( تهويه) وجود داشت. در اين نتايج يك اقامت 4:25 ساعت در سطح دماي ثابت براي نمونه‌هاي آزمايش pull out انتخاب شد.
3.2.2- بررسي نظري:
مسئله انتقال حرارت مي‌تواند بطور رياضي توسط يك معادله ديفرانسيل
جزئي داده شود. چون دماي يك و مطلق فقطط براي زمان بدست مي‌آيد يك حد معيني بايد تعيين شود. انتقال حرارت در اجسام صلب مي‌تواند در مختصات كلي توسط عبارت‌هاي زير شرح داده شود:
معادله به شكل مختصات استوانه‌اي نوشته شده است ( شكل 5)
در معدلات اوليه و شرايط مرزي rباr جايگزين مي‌شود. راه حل توسط بسط سريها ممكن است ضرايب و متغيرها بويژه معادلات حاوي توابع Bessel بستگي دارد. براي كار برد عملي نموگرام‌هايي وجود دارد كه دما برروي سطح ر انشان مي‌دهد، در محورذ مركزي استوانه و دماي ميانگين براي حصول يك دماي ثابت در نمونه بكار مي‌رود:
تعيين مقدار واقعي ضريب انتقال حرات مشكل است كه هيچ ثابت فيزيكي ندارد ولي به هشرايط مرزي مختلف بستگي دارد مقدار براي با تأثير معكوس انتخاب مي‌شود كه دورة گرم كردن را شرح مي‌دهد. براي دوره سرد كردن مقدار نتايج كمتر است زيرا به هدايت حرارتي يك بعدي را در نظر بگيريد كه منجر به نتايج زير مي‌شود:
براي تفاوت دما تا محور مياني
براي تفاوت دماي ميانگين كالريمتريك
براي حالت دو بعدي هدايت حرارت (V/Q) ، اقامت كاهش مي‌يابد براي تفوت دماي ميانگين كالريمتريك:
نتايج تابع دو بعدي با يافته‌هاي تجربي منطبق نمي‌باشد. يك تفاوت اقامت 10 دقيقه وجود دارد كه توسط تعيين معين مي‌شود.براي برآورد تأثير اقامت براي محاسبه شد.
در اين حالي نتايج براي تفاو دماي متوسط كالريمتريك حاصل گرديد كه با نتايج آزمايش منطبق است. بدليل اينكه يك فرض محافظه‌كارانه است يك اقامت براي كاربرد عملي در آزمايشات pull out بكار رفت.
3.3- آزمايشات تحت عمل حرارتي:
3.2.1- نتايج
د سري آزمايش براي بررسي رفتار پيوند تحت شرايط حرارتي متفاوت بررسي گرديد براي ابعاد و شكل نمونه‌هاي را ملاحظه كنيد.
شش نمونه با سيكلهاي حرارت 61 قبل از آزمايش تماس گرفتند تا مدت 73 روز بدون هر نوع بارگذاري مكانيكي (شكل8 ). سپس يكسري آزمايش در °c با استفاده از عايقكاري انجام شده ساير سريهاي در دماي اتاق بررسي گرديد.
شكل6 تأثير دما بر روي رفتار پيوند را نشان مي‌دهد نيروي پيوند نمونة توزيع شده 85% كاهش مي‌يابد. اگر تحت دماي اتاق آزمايش گردد در مقايسه با اين كاهش مقادير پيوند فقط 50 % است. اگر با دماي نمونه °c آزمايش شود دما توسط كريستالهاي كوچك يخ كه سيم را با بتن پيوند مي‌دهد مي‌توانيم اين موضوع را بررسي كنيم.
3.2.2- پارامترهاي ماده:
مواد مركب مثل CFRD آن ايزوتروپيك هستند ولي الياف ارتوتروپيك مي‌باشند. ماتريسها معمولاَ همگن و ايزوتروپيك هستند بنابراين خواص مكانيكي استحكام، مدول اليستيسه، انبساط حرارتي، ضريب انبساط رطوبت و ساير مواد توسط اندركنش ماتريسها و الياف تعيين مي‌شوند. پارامترهاي بالا از برداشت مي‌شوند، نسبت حجم الياف بر اساس D/N 53568 تعيين مي‌گردد و از مقادير سيمهاي CFK بالاتر است و به فرآيند توليد بستگي دارد. در آينده بهبود اين نسبت براي مقدار طرح ريزي مي‌شود. با استفاده از اين پارامترها، ضريب انبساط حرارتي مي‌تواند توسط كاربرد اصطلاحات زير محاسبه شود.
با تغيير دادن نسبت الياف – حجم پارامترهاي زير براي CFK بدست مي‌آيند.
باري حالت دو بعدي هدايت حرارت (V/Q) / اقامت كاهش مي‌يابد.
با تغير دادن نسبت الياف – حجم پارامترهاي زير براي CFK بدست مي‌آيند.
3.4- ساختار مكانيكي تحت عمل حرارتي:
براي حصول نتايج واقعي، ماتريس اپوكسي تحت بار حرارت بررسي شدند با استفاده از TMA ضريب انبساط حرارتي رزين اپوكسي در محدودة ° ° تعيين گرديد. ساختار انبساط حرارتي خالصي تقريباَ خطي است لذا مقدار ثابت براي كاربردهاي مهندسي عمران كافي مي‌باشد. مقدار ميانگين مي‌باشد . با دانستيه مقدار نسبت حجم و نسبت وزن رزين به سيم CFK ، ضريب انبساط حرارتي مي‌توانند توسط معادلات 3,2 محاسب شوند. اين ضريب محاسبه شده يك تقريب براي مقدار حقيقي است زيرا بستگي يه ميزان پيوند عرضي رزين اپوكسي، نسبت تركنندگي ابياف توزيع همگن رزين در سيمهاي CFK دارد و فقط به رطوبت مربوط نمي‌شود. با اين ضريب ، توزيع تنش در جهت شعاع و مماس مي‌تواند با فرض حلقة انبساط يافتة بارگيري شده توسط تنشهاي شعاعي ثابت در حلقة داخلي با استفاده از معادله(4) ، محاسبه شود.
توزيع تنش در بتن تحت فرض يك تفاوت دماي 20k و پارامترهاي ماده مطابق با جدول 1 مي‌باشد دردماي مماسي تنشهاي كششي مي‌تواند به 3/22 براي و براي
برسد تنشهاي كششي شعاعي در بتن به در ناحيه تماس بتن و سيم CFK مي‌رسد و بطور نمايي كم مي‌شود حداكثر تنش ماكزيمم در بتن كمتر از استحكام كششي آن است و مساحت ناحيه تنشهاي كششي خيلي كوچك است كه ناشي از نتايج نمايي است. بعضي تأثيرات بيشتر باعث كاهش پيوند مي‌شود و يك سيم دايره‌اي ايده‌آل صحيح نيست ، بع شكل واقعي بصورت مستطيلي تر است و تنشهاي كششي را توليد مي:ند در حاليكه از تنشهاي شعاعي خيلي يبشتر مي‌باشند بعلاوه اين مدل در نظر نمي‌گيرد كه سيم از بتن در دماي پائين جدا شود و بدليل كمتر در مقايسه با بتن جابجايي‌هاي نسبي بين سيم و بتن وجود دارد و بتن استحكامش را تحت اين شرايط عوض نمي‌كند و نيروهاي پيوند متفاوت توسط خراب كردن ناحية
پيوند ايجاد مي‌شوند.
4- نتيجه:
استحكام پيوند با اين موارد افزايش مي‌يابد.
1- ضخامت الياف اگر الياف در ماتريس‌هاي رزين اپوكسي فرو بروند.
2- استحكام بتن
3- آزمايشات بعدي براي مش‌هاي الياف كمربن برابب تعيين خواص پيوند آنها و ظرفبت حمل بار مي‌باشد اگر بصورت تقويت در بتن بكار برود.
4- نسبت به توانائي دوام بررسيهاي بعدي تحت جنبة خارجي جذب آب توانائي دوام نسبت حجم – الياف در حال پيشروي هستند.
نظرات شما عزیزان: موضوعات
پيوندها
|
|||
 |
تبادل لینک هوشمند 