การซ่อมแซมคานคอนกรีตเสริมเหล็กที่เสื่อมสภาพเนื่องจากเหล็กเสริมเกิดสนิมด้วยแผ่นไฟเบอร์ใยแก้วเสริมกำลัง

Abstract

การเสื่อมสภาพของโครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็ก เนื่องจากเหล็กเสริมเกิดสนิมเป็นปัญหาที่สำคัญ เพราะจะนำไปสู่การแตกร้าว ของผิวคอนกรีตที่หุ้มเหล็กเสริมต่อไปและส่งผลกระทบต่อกำลังและความคงทนของโครงสร้าง8อนกรีตเสริมเหล็ก จึงจำเป็นจะต้องมีการซ่อมแซมโครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็ก เหล่านี้เพื่อให้สามารถใช้งานได้ต่อไปอย่างปลอดภัย การศึกษานี้จะมุ่งเน้นการเกิดสนิมในคานคอนกรีตเหล็ก (คาน ค.ส.ล.) ซึ่งเป็นองค์ประกอบสำคัญของอาคาร โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อ 1) ศึกษากระบวนการเร่งการเกิด สนิมเหล็กด้วยวิธีเซลล์ไฟฟ้าเคมีในคาน ค.ส.ล. 2) ศึกษาพฤติกรรมคาน ค.ส.ล. เมื่อเหล็กเสริมเกิดสนิมที่ระดับความเสียหาย 3 ระดับ ระดับต่ำ ระดับปานกลาง และระดับรุนแรง 3) ศึกษาประสิทธิภาพของแผ่นไฟเบอร์ที่นำมาใช้ในการซ่อมแซมความเสียหายของคาน ค.ส.ล. ตัวอย่างคาน ค.ส.ล. ที่ใช้ในการทดลองเป็นคานช่วงเดียวขนาดหน้าตัด 150 × 250 มิลลิเมตร ช่วงยาว 1200 มิลลิเมตร เมื่อผ่านกระบวนการเร่งปฏิกิริยาสนิมจนกระทั่งงน้ำหนักของเหล็กเสริมในคานลดลงถึงค่ากำหนดไว้ 3 ระดับคือ ระดับต่ำ ระดับปานกลาง และระดับรุนแรง โดยใช้น้ำหนักเหล็กเสริมที่สูญเสียไป 15 % 30% และ 50% ของน้ำหนักเหล็กเสริมเริ่มต้นเป็นตัวกำหนดความเสียหาย คานจะถูกนำมาซ่อมด้วยแผ่นไฟเบอร์ใยแก้วเสริมกำลัง (GFRP)โดยติดแผ่นไฟเยอร์ไว้ที่ผิวท้องคาน ผลการทดลองพบว่ารอยแตกของคานเนื่องจากกระบวนการเร่งปฏิกิริยาสนิม เกิดขึ้นบริเวณระดับแนวเหล็กเสริมล่างที่ผ่านกระแสไฟฟ้าและเกิดสนิม และที่บริเวณใต้ท้องคาน รอยแตกของคานจะมีขนาดใหญ่ยาว และลึกขึ้นเมื่อระยะเวลาในการผ่านกระแสไฟฟ้าเพิ่มขึ้น เครื่องควบคุมกระแสไฟฟ้าคงที่ต้นแบบที่พัฒนาขึ้น สามารถใช้งานได้ดี ผลการคำนวณปริมาณน้ำหนักเหล็กเสริมที่สูญเสียเนื่องจากการผ่านกระแสไฟฟ้า สอดคล้องกับรอยแตกที่ได้จากการทดลอง การทดสอบกำลังดัดของคาน โดยเปรียบเทียบกำลังดัดของคานที่ซ่อมด้วยวัสดุแผ่นไฟเบอร์ใยแก้วเสริมกำลังกับคานที่ไม่ได้ ซ่อมแซม และตัวอย่างคานคอนกรีตเสริมเหล็กที่ไม่ได้ผ่านกระบวนการเร่งปฏิกิริยาสนิม พบว่าคานที่ซ่อมแซมด้วยวัสดุแผ่นไฟเบอร์ใยแก้วเสริมกำลัง สามารถรับแรงดัดได้มากกว่าคานที่ไม่ได้รับการซ่อมแซม บางตัวอย่างพบว่ากำลังรับแรงดัดของคานที่ซ่อมแซมด้วยวัสดุแผ่นไฟเบอร์ใยแก้วเสริมกำลังมีค่ามากกว่าคานซึ่งไม่ได้ผ่านกระบวนการเร่งปฏิกิริยาสนิม นอกจากนี้คานที่ซ่อมแซมด้วยไฟเบอร์ ยังแสดงพฤติกรรมการวิบัติแบบเหนียวที่ดีกว่าคานที่ไม่ได้ซ่อมแซม

Abstract Deterioration of reinforced concrete (RC) structures by corrosion of steel reinforcements is an important problem for this kind of structure. It can lead to spell and crack of the covering concrete which can cause significant of strength and durability of the structures later. The objectives of this research are 1) To study the acceleration process of corrosion by an electrochemical cell on RC beams, 2)to study the behavior of those RC beams subjected to corrosion process 3) to show the potential of glass fiber reinforced paper (GFRP) as a repair material. The structural members tested study comprised of 150 × 250 × 1400 mm. RC beams. The RC beams were subjected to three levels of accelerated corrosion condition. These three corrosion damages with low, medium, and severe levels are set by using the weight loss of steels at 15%.30%and 50% of the total weight of steels as the damage levels, respectively. After a target level of steel loss was attained, the RC beams were repaired using the glass fiber reinforced paper (GFRP). GFRP material was externally vonded to the damaged surface which is at the bottom surface of the beams. The experimental results showed that concrete fractures occurred at the bottom surface of beam cross section and also at the level of bottom reinforcement steels. The longer prriod of corrosion process is, the more sever cracks are obviously noticeable. The prototype of a controlled electrical power box undicated a reasonable data in prediction of corrosion levels corresponding to those results from the experiment. The applied flexural force of repaired specimens was compared to the control specimen. The results show that repired specimens can sustain or even have more flexural strength than the control specimens The results also show that those repaired beams with GFRP demonstrate a ductile failure manner.