تست کشش FRP

یکی از آزمون‌های پرکاربرد در FRP ها، استفاده از تست کشش الیاف FRP است. با کمک تست کشش FRP می‌توان مقاومت کششی الیاف FRP و همچنین مدول الاستیسیته آن را بدست آورد. تعیین میزان مقاومت کششی الیاف FRP می‌تواند موجب بررسی فرضیات در نظر گرفته شده در طراحی گردد. 

تست کشش الیاف FRP

روش انجام آزمایش کشش FRP

تست کشش FRP باید در آزمایشگاه و توسط نیروی متخصص انجام گیرد. این تست باید با کمک دستگاه کشش مخصوص که دارای گیره‌های مناسب برای این کار هستند، انچام می‌شود. با کمک گیره‌های مورد نظر، الیاف FRP درون دستگاه قرار می‌گیرد. سپس می‌توان آزمایش را شروع نمود. با شروع بارگذاری، کرنش‌ها و نیروی متناظر با آن در دیتالاگر ثبت می‌شود. در نتیجه می‌توان نمودار تنش کرنش الیاف را ترسیم نمود. افزایش نیرو تا لحظه گسیختگی الیاف ادامه خواهد داشت. با این ترتیب هم می‌توان حداکثر نیرویی که الیاف توانایی تحمل آن را داشته است، بدست آورد و هم می‌توان مدول الاستیسیته الیاف را محاسبه نمود. علاوه بر این‌ها، همانطور که ذکر شد، می‌توان از نمودار تنش کرنش الیاف نیز استفاده نمود.

نتایج تست کشش الیاف FRP

در حال حاضر شرکت افزیر با کمک آزمایشگاه دانشگاه صنعتی امیر کبیر مفتخر به انجام آزمایشات کشش الیاف FRP است. برای اطمینان از مشخصات الیاف FRP خود می‌توانید با کمک شرکت مقاوم سازی آزمایشات مورد نظر خود را انجام داده و فرضیات خود را در طراحی چک نمایید.

آئین نامه ها

برای انجام آزمایش کشش الیاف FRP می‌توان از آئین نامه‌های زیر استفاده نمود. 

• ISIRI 7444
• ISIRI 10470
• ASTM D638 – 10
• ASTM D 3039/D 3039M – 00
• ISIRI 5154
• ISO 10618

تست PULL-OFF

برای بررسی چسبندگی FRP به سطح بتن از آزمون Pull-off استفاده می‌شود. این تست میزان بزرگترین نیروی عمودی وارد بر سطح بتن، FRP و چسب اپوکسی را مشخص می‌نماید. سطحی که در آن گسیختگی اتفاق می‌افتد، نمایان‌گر ضعیف‌ترین صفحه از بین بتن، FRP و چسب اپوکسی است. در این آزمون که مطابق استاندارد ASTM D 7522 انجام می‌شود، تنش کششی بیشترین مقدار را نسبت به تنش برشی دارد. یکی از نقاط قابل ملاحظه در انجام این تست این است که نتیجه آن به مصالح بتنی و ابزارهای استفاده شده بستگی دارد. انجام این تست دو نتیجه مهم را در اختیار می‌دهد. اولین نتیجه‌ای که تست Pull-off می‌دهد، مقدار حداکثر نیرویی است که مصالح در آن گسیخته می‌شوند. این مقدار در واقع حداکثر نیرویی است که FRP می‌تواند تحمل کند. نتیجه دومی که انجام تست پول‌آف (Pull-off) می‌دهد، نحوه گسیختگی و شکست مصالح است. با توجه به این نوع گسیختگی می‌توان اظهار نظر نمود که ضعیف‌ترین قسمت اجرا شده FRP، کدام قسمت است.

نمای شماتیک تست عمودی پوال آريال FRP

نکته قابل توجه در این تست این است که نتایج این آزمون در شرایطی که ابزارهای مورد استفاده در آزمون متفاوت باشد و یا سختی سطح زیرکار متفاوت باشد، قابل مقایسه نیست و برای مقایسه نتایج باید همه شرایط یکسان باشد.

تجهیزات مورد نیاز آزمایش Pull-Off

دالی (Dully)

قطعه دالی همان قطعه‌ای است که بر روی سطح FRP چسبانده می‌شود. شکل خاص این قطعه به انجام تست کمک فراوانی می‌کند. یکی از پیچیدگی‌های انجام تست Pull-Off FRP شکل خاص همین قطعه دالی است.

چسب مخصوص

چسب مخصوص انجام این تست به صورت دوقلو است.

دالی و چسب

جک مخصوص

جک مخصوص انجام تست Pull-Off FRP به گونه‌ای است که یک Actuator به دالی متصل می‌گردد و با کمک آن بار کششی را بر روی سطح FRP اعمال می‌کند. همچنین این جک دارای یک دیتا لاگر است و  می‌تواند مقدار حداکثر نیروی کششی را در خود ذخیره نماید.

جک آزمایش پول آف

استوانه کاتر

استوانه‌ای تو خالی است که لبه‌های برّنده دارد و به عنوان کاتر (Cutter) استفاده میگردد.

مراحل انجام تست Pull-Off

مراحل انجام تست Pull-Off FRP به شرح زیر است.

• آماده سازی سطح

اولین مرحله در انجام تست Pull-Off، تمیز نمودن سطح زیر کار است. زیرا در صورتی که سطح زیرکار دارای آلودگی و گرد غبار باشد، عمل چسبیده شدن دالی به FRP به خوبی انجام نمی‌پذیرد و بنابراین در هنگام اعمال نیروی کششی به دالی، دالی از سطح جدا می‌شود.

• آماده سازی دالی

سطح دالی را نیز باید مانند سطح FRP کاملا از هرگونه گرد و غباری تمیز نمود. زیرا آلودگی این سطح نیز می‌تواند مانند آلودگی FRP، گسیختگی آن را دچار مشکل کند.

• اختلاط چسب

چسب اپوکسی استفاده شده در این آزمون، باید به صورت 1 به 1 مخلوط شود. حداکثر زمان دوام چسب بعد از اختلاط 90 دقیقه است. اما توصیه می‌شود چسب با مقادیر کم مخلوط شود تا سریعا چسب آماده شده مصرف گردد.

• عملیات چسباندن دالی

در این مرحله می‌توان چسب را به سطح تمیز شده FRP چسباند. این کار باید به گونه‌ای باشد که ضخامت چسب، به حدود 1 میلی متر برسد. سپس باید دالی روی روی قسمت چسب کاری شده، چسباند. این کار را باید با احتیاط انجام داد. سپس باید دالی را باید کمی با دست فشار داد تا اتصال خوبی با سطح برقرار نماید. برای اطمینان بهتر است یک قطعه سنگین‌تر از دالی روی آن قرار داد. باید دقت نمود که چسب اپوکسی اضافی از اطراف دالی پاک شود.

• انجام تست Pull-Off

بعد از چسباندن دالی روی سطح، باید به مدت 1 هفته الی 10 روز صبر نمود تا عملیات گیرش چسب اپوکسی به صورت کامل انجام پذیرد. بعد مدت لازم، ابتدا باید با کمکاستوانه کاتر، FRP اطراف دالی و بتونه و لایه‌های زیرین FRP را قطع نمود تا به سطح بتن رسید. سپس باید Actuator را به دالی متصل نمود و شروع به کشیدن آن با کمک جک کرد. عملیات کشیدن باید تا جایی ادامه یابد که دالی کاملا از سطح جدا شود. سپس می‌توان با توجه به مکانیسم گسیختگی، در مورد نحوه عملکرد FRP اظهار نظر نمود.

آزمایش پول آف

تحلیل نتایج

همانطور که ذکر گردید، از آزمون Pull-Off دو نتیجه مهم به دست می‌آید. اولین نتیجه مقدار نیروی کششی است که FRP می‌تواند تحمل کند. ممکن است در طراحی سیستم FRP نیروی حداکثر FRP مقدار متفاوتی با آنچه در واقعیت اتفاق افتد، در نظر گرفته شده باشد. به همین دلیل انجام این تست، در همه سازه‌هایی که با FRP  تقویت می‌شوند، اکیدا توصیه می‌گردد. زیرا یکی از اساسی‌ترین فرضیات طراحی را (همان نیروی چسبندگی قابل تحمل FRP) چک می‌کند.

نتیجه دومی که انجام این تست می‌دهد، مکانیسم گسیختگی FRP است. همانطور که در شکل زیر مشاهده می‌گردد، در صورتی که چسب از زیر دالی جدا شود، یعنی مابین دالی وFRP گرد و غبار و آلودگی وجود داشته است و یا چسب به خوبی بین دالی و FRP چسبیده نشده است. چنانچه FRP از سطح بتونه جدا شود، یعنی عملیات اجرای FRP مناسب نبوده است و اجرای FRP دارای نقص بوده است. در صورتی هم که بتونه از سطح بتن جدا شود نیز، نتیجه همان است و اجرای FRP مناسب نبوده است. چنانچه سطح بتن گسیخته شود، بهترین نتیجه ممکن رقم خورده است. زیرا نشان می‌دهد ضعفی در اجرای FRP وجود نداشته است و بتن ضعیف‌ترین ناحیه در اطراف FRP، خود بتن است.

انواع مکانیسم گسیختگی FRP

تست پول آف شرکت افزیر

آئین نامه تست Pull-Off

آئین نامه‌های زیادی برای انجام تست Pull-Off وجود دارد. مهم‌ترین آیین نامه انجام تست Pull-Off، آئین نامه ASTM D 4541 است. دیگر آئین نامه‌هایی که می‌توان برای انجام این آزمایش استفاده نمود، به شرح زیر است:

• ASTM D 4541
• ASTM C 1583
• ASTM D 7522
• ACI 503-30
• ISO 4624
• EN 1015-12
• EN 1348
• DIN 1048
• BS 1881 Part 207