Journal Name:

Journal of Composites for Construction


Authors:

Davood Mostofinejad and Ehsan Mahmoudabadi


Keywords:

Fiber-reinforced polymer; Beam, Flexural strength, Laminate; Debonding, Surface preparation, Grooving, Concrete, Reinforced.


Grooving as Alternative Method of Surface Preparation to Postpone Debonding of FRP Laminates in Concrete Beams

Abstract

تعمیر و تقویت سازه به مدت طولانی یک فعالیت چالش‌برانگیز در عرصه ساخت‌وساز بوده است. یکی از رایج‌ترین روش‌های مورد استفاده برای چنین تعمیراتی استفاده از ورقه‌هایFRP  برای تقویت تیرهای بتن مسلح یا حتی اعضای فولادی است. یک موضوع مهم، نگرانی در رابطه با تقویت خمشی تیرهای بتن مسلح با ورقه‌های FRP، جداشدگی لایه‌های بتن است که باعث جداشدگی زود هنگام اعضای سازه تقویت شده می‌شود. یک دلیل برای جداشدگی زودهنگام، عدم آماده‌سازی مناسب سطح بتن در تماس با صفحه FRP می‌باشد. آماده‌سازی سطح معمولاً با محدودیت‌هایی مانند اثرات نامطلوب محیط‌زیست، زیان‌های اقتصادی ناشی از توقف فعالیت‌ها، هزینه‌های تعمیر یا حتی عدم دسترسی اعضا برای تقویت شدن همراه است. هدف از این مطالعه بررسی آماده‌سازی سطح برای اجرای صفحات FRP در جهت بهبود روش‌های جایگزین به جای روش‌های مرسوم آماده‌سازی سطح است. نمونه‌های آزمایش مورد استفاده برای هدف این مطالعه شامل حداقل 100 نمونه منشوری با ابعاد 100×100×500 میلی‌متر تحت بارگذاری خمشی 4 نقطه‌ای قرار گرفتند. نمونه‌ها به دو گروه آزمایشی و نمونه شاهد تقسیم شدند. گروه کنترل فاقد صفحات FRP بوده، درحالی‌که گروه آزمایشی دارای صفحات FRP آزمایش‌شده برای تعیین مقاومت نهایی گسیختگی به عنوان یک نتیجه از هم ‌سطح آماده‌سازی و هم شیارزنی عرضی، قائم و قطری به عنوان جایگزینی برای سطح آماده‌سازی است. نتایج نشان می‌دهد آماده‌سازی سطح قبل از اتصال صفحات FRP، مقاومت گسیختگی نهایی را افزایش می‌دهد. همچنین یافت شد که روش آماده‌سازی جایگزین نبود سطح آماده‌سازی مرسوم را جبران می‌کند به‌گونه‌ای که در برخی موارد رفتار شکست نهایی عضو را تغییر می‌دهد.

Structural repair and strengthening have long been dynamic and challenging activities in construction work. One of the most commonly used methods for such repairs is the application of fiber-reinforced polymer _FRP_ sheets to strengthen RC or even steel structure members. A major issue of concern in flexural strengthening of RC beams with FRP laminates is the debonding of the concrete substrate, which leads to premature failure of the structural member thus strengthened. One reason for this premature rupture may be the lack of proper preparation of the concrete surface in contact with the FRP sheet. Surface preparation is typically associated with such constraints as adverse environmental impacts, economic losses due to stoppage of activities, repair costs, or even inaccessibility of the member_s_ to be strengthened. This study aims to investigate surface preparation for application of FRP sheets in an attempt to develop substitute methods for conventional surface preparation methods. The experimental specimens used for the purposes of this study included a minimum of 100 prism specimens of dimensions 100_100_500 mm subjected to four-point flexural loading. The specimens were divided into the two control and experimental groups. The control group lacked FRP sheets, while the experimental one had FRP sheets tested for their ultimate failure strength as a result of both surface preparation and transverse, longitudinal, and diagonal grooves as substitutes for surface preparation. The results indicated that surface preparation prior to bonding of FRP sheets increased ultimate rupture strength. It was also found that the substitute preparation methods greatly compensated for the lack of conventional surface preparation such that they changed, in some cases, the ultimate failure behavior of the member.