การศึกษาการเกิดความเข้มของหน่วยแรงในคานคอนกรีตเสริมเหล็ก ที่เสริมกำลังหรือซ่อมแซมด้วยแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์

Abstract

ศึกษาพฤติกรรมและค่าความเข้มของหน่วยแรงที่เกิดขึ้นในเนื้อคอนกรีต ของคานที่เสริมกำลังหรือซ่อมแซมด้วยพลาสติกเสริมเส้นใยคาร์บอน โดยมีคานตัวอย่างทั้งหมด 13 ตัวอย่าง แบ่งออกเป็นคานควบคุม 2 ตัวอย่าง คานซ่อมแซม 2 ตัวอย่าง และคานเสริมกำลัง 9 ตัวอย่าง ซึ่งจะมีรูปแบบของการเสริมกำลังและการซ่อมแซมต่างกันไป ตามตัวแปรที่กำหนดไว้ คือความกว้าง และความยาวของพลาสติกเสริมเส้นใยคาร์บอน ระยะการยึดปลาย ปริมาณเหล็กเสริมรับแรงดึง ความหนาของชั้นกาว และการซ่อมแซมรอยแตกร้าวด้วยวัสดุประสาน (epoxy) ซึ่งคานทั้งหมดเป็นคานบนจุดรองรับธรรมดา (simple beam) ความยาวช่วงคาน 200 ซม. รับน้ำหนักกระทำแบบ 4 จุด (4-Point Load) และมีมาตรวัดความเครียด (strain gage) ติดตั้งอยู่ที่ผิวเหล็กเสริม 3-5 จุดในแต่ละตัวอย่าง จากผลการทดสอบพบว่าคานที่เสริมกำลังหรือซ่อมแซม ด้วยพลาสติกเสริมเส้นใยคาร์บอนจะมีกำลังสูงขึ้น 41%-166% เมื่อเปรียบเทียบกับคานควบคุม และมีค่าโก่งตัวสูงสุดที่กึ่งกลางคานลดลง ซึ่งคิดเป็น 9%-25% ของคานควบคุม ในขณะที่รอยแตกร้าวที่เกิดขึ้นจะมีขนาดเล็ก และกระจายตัวสูงกว่าคานควบคุม ในส่วนของค่าดัชนีความเหนียว (ductility index) ของคานเสริมกำลังจะมีค่าน้อยกว่าคานควบคุมอย่างชัดเจน และการวิบัติของคานเสริมกำลังเป็นลักษณะการวิบัติแบบเปราะ (brittle failure) ซึ่งเกิดขึ้น 2 ลักษณะคือ คอนกรีตส่วนหุ้มเหล็กเสริมรับแรงดึงฉีกตัวออก และพลาสติกเสริมเส้นใยคาร์บอนหลุดลอกออก โดยการวิบัติของคานเสริมกำลังทั้งหมด จะเริ่มจากปลายพลาสติกเสริมเส้นใยคาร์บอน และสอดคล้องกับค่าความเครียดที่วัดได้จากเหล็กเสริมรับแรงดึง บริเวณปลายพลาสติกเสริมเส้นใจคาร์บอนของคาน ในส่วนของค่าความเข้มของหน่วยแรงที่เกิดขึ้นในเนื้อคอนกรีต บริเวณปลายพลาสติกเสริมเส้นใยคาร์บอนพบว่าเกี่ยวข้องกับ รูปแบบการเสริมกำลังหรือซ่อมแซมอย่างชัดเจน โดยรูปแบบการเสริมกำลังหรือซ่อมแซมที่ให้ค่าความเข้ม ของหน่วยแรงน้อยที่สุดในการศึกษาครั้งนี้ คือ การใช้แถบพลาสติกเสริมเส้นใยคาร์บอนกว้าง 10 ซม. ยาว 190 ซม. และมีระยะการยึดปลาย 75 ซม.