تسلیح سازه بتن آرمه

امروزه مقاوم سازی به صورت یک سیستم عرضه می‌شود، این سیستم‌ها تنها شامل مواد تشکیل دهنده همانند فیبر و رزین نیست بلکه در برگیرنده تکنیک‌های نصب، راهنمایی و آموزش مجریان هستند. به طور کلی دو تکنیک برای تسلیح سطحی سازه‌ای بتنی موجود است.

1. ‌لایه‌های پیوندی خارجی External Bonded Laminates
2. میله‌های جاسازی شده نزدیک سطح Near Surface Mounted Rods‌

برای مقاوم سازی تیرهای بتنی، رایج‌ترین نوع FRP شامل موارد زیر است.

1. میلگردهای صاف و عاج‌دار
2. تاندون‌های پیش تنیده
3. پوسته‌های عمل آمده در محل
4. پوسته‌های پیش عمل آمده

‌نصب لایه‌های پیوندی خارجی

در روش دوم جهت پر کردن حفره‌های کوچک بر روی سطح آماده شده بتن یک لایه آستری کشیده می‌شود. پیشنهاد می‌شود که پس از مخلوط کردن رزین‌ها به وسیله دستگاه گردونگر لایه نازکی از آن بر روی سطح کشیده شود. پس از آن یک لایه فیبری به طول و عرض مورد نیاز بریده شده و به کمک دستگاه گرداننده جداکننده حباب (bubble roller) با فشار روی بتن نصب می‌شود. این کار سبب می‌شود که هوای حبس شده بین رزین و لایه فیبری حذف شده و از تلفیق بین ورقه‌های فیبری و رزین اطمینان حاصل شود.

باید توجه کرد که اگر ورقه FRP از جهت ضعیف نصب شود، مقاومت ورقه‌ها کاهش می‌یابد. پس از اینکه لایه نصب شد لایه دومی از رزین‌های تلفیق‌گر بر روی ورقه‌ها کشیده می‌شود. تکنیک‌های ترمیم شامل عمل ترزیق رزین‌ها یاجایگزین کردن لایه‌ها است که خود وابسته به اندازه، تعداد و مکان محل‌های ورقه ورقه شده است. باید توجه داشت که اکثر سیستم‌های FRP برای نصب، اشتباه برانگیز هستند.

نصب نامناسب می‌تواند به صورت‌های مختلف نظیر مخلوط نشدن اعضا به صورت کافی، اشباع نشدن فیبرها، ناهمراست بودن فیبرها و … ظاهر شود.‌ برای اطمینان از عملکرد نصب مناسب انجام آزمایش کنترل و بازرسی به صورت دقیق انجام می‌شود.

پروفیل سطحی و مقاومت

توجه به کیفیت پیوند بین مسلح کننده‌های FRP و بتن برای مؤثر واقع شدن تکنیک مقاوم سازی بسیار حیاتی است. قبل از بکار بردن سیستم FRP باید به کمک اپوکسی مناسب پوشیده و مکان‌های مرتفع باید هم سطح شوند.

جهت مطمئن شدن از پیوند کافی نیاز به یک سری تحقیقات برای مشخصات بتن است. جهت تعیین کفایت سطح بتن آماده شده برای عملکرد FRP از یک اندیس زبری استفاده می‌شود. یکی از این روش‌ها استفاده از پروفیل‌های سطحی بتن CSP است که توسط انستیستوی ملی تعمیرات بتن ICIR فراهم شده است. این پروفیل‌ها دارای نتایج مشابه درجات زبری است که منظور عملکرد پیچش‌ها و آسترهای بالاتر از ۶ میملیمتر ضخامت مطالعه شده است.

هر پروفیل دارای یک درجه CSP بوده که از ۱ (تقریباً صاف‌) تا ۹ (‌خیلی زبر‌) درجه بندی شده است. مطالعات گذشته نشان می‌دهد که زبری سطح بتن فاکتوری کلیدی بوده که می‌تواند بر مشخصات پیوند بین اپوکسی و بتن اثر بگذارد. قبل از نصب سیستم‌های FRP سطح روی بتن برای پاک شدن گرد و خاک و آلودگی، شن پاشی می‌شود. توجه به این نکته لازم است که عمل گسیختگی ممکن است با فراهم بودن شرط زبری وجود داشته باشد. این مورد زمانی اتفاق می‌افتد که سطح بتن دارای مقاومت ناکافی بوده و مسبب یک گسیختگی زود هنگام شود.

تزریق ترک‌ها

درزهای کوچک را با فشار توسط اپوکسی پر می‌کنند. درزهای بزرگ را ابتدا بصورت اره‌ای بریده و پس از آن با اپوکسی پر می‌شوند. وجود برخی از محدودیت‌ها نظیر ملاحظات فنی مثل غلظت اپوکسی یا ملاحظات ساختاری و اقتصادی سبب به وجود آمدن سه روش شده است.

‌اتصال گوشه‌ها Lap splices

ورقه‌های فیبری معمولاً از رل‌های بسته بندی شده است که ممکن است دارای صدها فوت طول باشند. به دلایل سازه‌ای و هندسی ممکن است به وصل کردن ورقه‌ها نیاز باشد. بعنوان مثال در مواردی که دور یک ستون FRP پیچیده می‌شود، نیاز به اطمینان از اتصال لایه‌ها جهت محصور شدگی و پیوستگی اجتناب ناپذیر است. بطور کلی طول اورلپ‌ها بستگی به نوع فیبرها، سختی ترکیبات کامپوزیتی، نوع و ضخامت رزین‌ها دارد. همپوشانی کافی اتصالات سبب فراهم آوری ظرفیت کامل مواد کامپوزیتی و اطمینان از مقاومت سیستم می‌شود.

نصب میله‌های تعبیه شده نزدیک به سطح

کاربرد میله‌های تعبیه شده نزدیک به سطح FRP روش جالب برای افزایش مقاومت خمشی و برشی بتن مسلح معیوب است. این تکنیک زمانی عملی است که مهار میلگردهای تعبیه شده در مجاورت عضو ممکن باشد. علاوه بر این کاربرد میله‌های NSM FRP به عملیات آماده سازی سطح نیاز ندارد. در موارد بخصوص کاربرد میله‌های NSM FRP دارای کارایی بالاتری از ورقه‌های پیوندی FRP است. بخصوص مواقعی که مهار انتهایی تقویت‌های FRP نیاز به یک طراحی اساسی دارند یا نصب ورقه‌ها شامل یک عملیات وسیع آماده  سازی سطح باشد.

نصب میله‌ها‌ی NSM FRP بوسیله شیار زدن بروی سطح بتن انجام می‌شود. نصب تقویت‌ها بصورت سنتی موازی با مسلح کننده‌های موجود است. شیارهای بوجود آمده ممکن است دارای سطح مقطع مربع شکل با ابعادی مساوی با میلگردهای بعلاوه ۱/۸ اینچ در هر طرف برای تلورانس نصب است. شیار زدن بروی سطح بتن به صورت دو برش اره‌ای است که بوسیله ابزار و تکنولوژی متداول بروی سطح بتن زده می‌‌شود. دو طبقه برشگر با عمقی معین و با فاصله‌ای مساوی با عرض شیار از هم قرار داده می‌شود‌. در اثر خرد شدن بتن بین دو برشگر شیار بوجود می‌آید.

برای نصب میله‌های NSM FRP هر شیاری در ابتدا توسط ملاتی با غلظت بالا مانند اپوکسی بصورت نیمه پر می‌شود. این ملات باید با سیستم FRP سازگاری داشته باشد. غلظت بالای ملات سبب تسهیل عملیات بخصوص جهت کارهای بالا سری میشود.

آماده سازی سطح

تمیز بودن شیار، عملکرد پوشش آستری و مقاومت بتن همگی فاکتورهایی هستند که می‌توانند بر خصوصیات پیوند بین بتن و چسب اپوکسی اثر بگذارند. آماده سازی سطح یکی از پارامترهای بسیار مهم است. به دلیل اینکه تنش کششی بوسیله تنش‌های مماسی از بتن به میله‌های FRP درون چسب انتقال داده می‌شود.

‌نوع میله‌ها

پارامترهایی از میلگرد که بر عملکرد سیستم اثر می‌گذارد ممکن است شامل مواردی چون قطر میله، نوع FRP و شرایط سطح باشد. مقاومت پیوند و مکانیزم گسیختگی پیوند بصورت ویژه با شرایط سطح میله‌ها ارتباط دارد.

ابعاد شیار

افزایش عمق شیار ممکن است مقاومت را افزایش داده، البته به شرط اینکه از گسیخته شدن چسب اپوکسی جلوگیری شود. با توجه به تحقیقات انجام گرفته حداقل ابعاد شیار برابر با ابعاد میله‌های FRP به علاوه ۰/۲۵ اینچ مطلوب است.

مراحل نصب ورقه FRP

ابتدا یک لایه پرایمر برروی سطح بتن کشیده‌، سپس بتونه و پرکننده اپوکسی را بر روی آن کشیده و لایه پوشش رزین یا چسب را کشیده‌، سپس ورقه فیبر کربنی را چسبانده‌، بر روی آن یک لایه پوشش چسب کشیده و در نهایت پوشش محافظ وجود دارد.

• ‌مالیدن پرایمر یا لایه اولیه و آستری
• پرکردن ناپیوستگی‌ها و خلل و فرج با بتونه
• مالیدن رزین یا چسب
• قرار دادن ورقه‌های‌ FRP در محل مورد نظر
• مالیدن لایه فوقانی یا چسب
• بکار بردن پوشش محافظ