Abstract:
ข้อบกพร่องในรูปแบบรอยหลุดลอกที่รอยต่อระหว่างวัสดุพอลิเมอร์เสริมเส้นใย (Fiber Reinforced Polymer หรือ FRP) และคอนกรีต หรือช่องว่างภายในชั้นอีพอกซี่ อาจเกิดขึ้นได้ระหว่างการติดตั้งหรือหลังจากการใช้งานระบบเสริมกำลังโครงสร้างคอนกรีตด้วย FRP ซึ่งงานวิจัยในอดีตที่มีอยู่อย่างจำกัดได้บ่งชี้ว่า การเกิดขึ้นของข้อบกพร่องนั้นมีแนวโน้มที่จะส่งผลให้สมรรถนะโดยรวมขององค์อาคารคอนกรีตที่เสริมกำลังด้วย FRP ลดลง โดยเฉพาะการใช้งานแบบพันธะยึดเหนี่ยววิกฤติ (Bondcritical application) อาจส่งผลให้ประสิทธิภาพในการรับแรง สติฟเนส และความคงทนของโครงสร้างลดลง ก่อให้เกิดการวิบัติก่อนที่คาดการณ์ไว้หากไม่ได้รับการแก้ไข โดยงานวิจัยมีได้ศึกษาผลกระทบของข้อบกพร่องในรูปแบบของช่องว่างที่อยู่ในรอยต่อระหว่าง FRP และคอนกรีต โดยใช้คานคอนกรีตล้วนขนาดเล็กที่มีรอยบากกึ่งกลางคานและเสริมกำลังด้วย FRP เพื่อศึกษาผลกระทบของลักษณะของข้อบกพร่องในการติดตั้ง FRP ในรูปแบบต่าง ๆ คือ ข้อบกพร่องที่เป็นช่องว่างในรอยต่อระหว่าง FRP และคอนกรีตขนาด 20, 40 และ 60 มม. และมีตำแหน่งที่ระยะ 20, 60 และ 100 มม. จากกึ่งกลางคาน จากการศึกษาพบว่า ข้อบกพร่องภายในรอยต่อระหว่าง FRP และคอนกรีตส่งผลให้พฤติกรรมการหลุดลอกของ FRP แบ่งออกเป็น 2 ช่วง ได้แก่ การหลุดลอกตั้งแต่รอยบากถึงจุดบกพร่อง และการหลุดลอกตั้งแต่จุดบกพร่องถึงปลาย FRP ขนาดของข้อบกพร่องส่งผลให้ความเครียดเชิงดึงใน FRP มีค่าเพิ่มขึ้น โดยจุดบกพร่องที่มีขนาดใหญ่มีค่าความเครียดมากกว่าจุดบกพร่องขนาดเล็กภายใต้แรงกระทำที่เท่ากัน โดยตำแหน่งของจุดบกพร่องที่ส่งผลให้ค่าความเครียดเพิ่มขึ้นอยู่ในช่วง 0120 มม. จากรอยบากกึ่งกลางคานหรือในช่วงความยาวประสิทธิผลของรอยต่อ และจุดบกพร่องส่งผลให้กำลังยึดเหนี่ยวของรอยต่อระหว่าง FRP และคอนกรีตลดลงเมื่อเปรียบเทียบกับรอยต่อที่ไม่มีจุดบกพร่อง
Defects such as debonded region at FRP/concrete interface (or void in epoxy layer), which can occur during installation or over time in fiber-reinforced polymer (FRP) strengthened concrete structures. Limited numbers of researches have showed that the overall performance of reinforced concrete members strengthened with FRP can deteriorate due to the presence of defects, especially in bond-critical applications. This can result in reduction of load capacity, stiffness, and durability, potentially causing premature failure, if not treated properly. This study investigated the effects of defect (or defect criticality) at bond level, using 3-point bending test of small pre-notched plain concrete beam specimens strengthened with FRP. The defect was in the form of debonded region at FRP/concrete interface. The parameters of defect included FRP sizes of 20, 40, and 60 mm and locations of 20, 60, and 100 from the pre-notch at the midspan. The experimental results showed that defects within FRP/concrete interface affected the debonding behavior of FRP by dividing into two phases of debonding - first phase deboding from pre-notch at midspan to defect and second phase of debonding from defect to the end of FRP. As a result, tensile strains in FRP increased as defect size increased under the same load level. The critical location of defect causing increase in strain was within the distance 0-120 mm from the pre-notch at the midspan or within the effective bond length of defect. Finally, defect resulted in slight decrease in bond strength of FRP/concrete interface compared to the interface without any defect.