Parameters Affecting Direct Shear Bond between Existing Concrete and New Concrete ตัวแปรที่ส่งผลต่อการยึดหน่วงแบบเฉือนตรงระหว่างคอนกรีตเดิมกับคอนกรีตใหม่

Abstract

การเชื่อมประสานคอนกรีตใหม่บนคอนกรีตเดิมสำหรับการซ่อมแซมหรือการเสริมกำลังโครงสร้างจะต้องคำนึงถึงการถ่ายแรงต่าง ๆ ที่เกิดขึ้นที่จุดต่อ การส่งถ่ายแรงที่สำคัญอย่างหนึ่งคือแรงเฉือนที่จุดต่อซึ่งขึ้นอยู่กับหลายตัวแปร งานวิจัยนี้เป็นการศึกษาตัวแปรที่ส่งผลต่อการยึดหน่วงแบบเฉือนตรงระหว่างคอนกรีตเดิมกับคอนกรีตใหม่ ตัวอย่างที่ใช้ในการทดสอบเป็นคอนกรีตรูปทรงกระบอกขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 150 มิลลิเมตร ยาว 300 มิลลิเมตร โดยคอนกรีตเดิมกับคอนกรีตใหม่ได้ถูกเชื่อมต่อกันที่ช่วงกลางของตัวอย่าง ตัวแปรที่ใช้ในการศึกษาได้แก่ (1) ความหยาบของผิวคอนกรีตเดิม 3 แบบ ได้แก่ ผิวเรียบ ผิวหยาบน้อย และผิวหยาบมาก (2) คอนกรีตใหม่ที่ใช้มี 2 แบบ คือ คอนกรีตล้วนและคอนกรีตเสริมเส้นใยเหล็ก (3) กำลังอัดคอนกรีต และ (4) การติดตั้งอุปกรณ์ฝังยึดที่จุดต่อ จากผลการศึกษาพบว่า ผิวคอนกรีตเดิมที่มีความหยาบมากขึ้นจะให้แรงยึดหน่วงแบบเฉือนตรงและการดูดซับพลังงานมีค่าเพิ่มขี้นอย่างมาก การใช้เส้นใยเหล็กและการเพิ่มกำลังอัดในคอนกรีตใหม่จะช่วยเพิ่มกำลังยึดหน่วงแบบเฉือนตรง การเคลื่อนตัว และการดูดซับพลังงานเล็กน้อย โดยการใช้คอนกรีตเสริมเส้นใยเหล็กและเททับบนผิวคอนกรีตเดิมที่มีความหยาบมากจะเพิ่มกำลังยึดหน่วงประมาณร้อยละ 2.28 ทั้งนี้อาจเกิดจากเส้นใยเหล็กช่วยเพิ่มการขัดกันระหว่างผิวสัมผัสทั้งสอง นอกจากนี้ การติดตั้งอุปกรณ์ฝังยึดที่จุดต่อจะช่วยเพิ่มขึ้นกำลังยึดหน่วงและการเคลื่อนตัวอย่างชัดเจน โดยเพิ่มขึ้นที่ร้อยละ 54.58 และ 165.93 ตามลำดับ สุดท้ายนี้ จากการวิเคราะห์ทางสถิติโดยวิธีถดถ้อยเชิงพหุคูณได้พบว่า ตัวแปรที่ส่งผลต่อการยึดหน่วงแบบเฉือนตรงอย่างมีนัยสำคัญ 0.05 ได้แก่ ความหยาบของผิวคอนกรีตเดิม และการติดตั้งอุปกรณ์ฝังยึดที่จุดต่อ และสมการที่ใช้ทำนายผลการทดสอบมีความสอดคล้องอย่างดีกับผลที่ได้รับจากการทดสอบ โดยให้ค่า R² = 0.9539 และ F = 28.9824

The bonding of new concrete on existing concrete for repair or strengthening of structures must consider the various transferring forces that occurred at the joint. One of the important transferring forces is a shear force at the joint which depends on various parameters. This research is to study the parameters affecting the directshear bond between existing concrete and new concrete. Thesamples used for the test were a cylindrical shape with 150 mm in diameter and 300 mm in length. The existing concrete and the new concrete were connected in the middle of the sample. The parameters of this study were: (1) three different surface roughness of existing concrete, i.e. smooth, slightly rough, and very rough surface; (2) two types of new concrete, i.e. plain concrete and steel fiber reinforced concrete; (3) compressive strengths of concrete; and (4) installation of a chemical anchor at the joint. The results were found that the increase in surface roughness of the existing concrete increasedsignificantly the direct shear bond and energy absorption. The use of steel fiber and higher compressive strength in new concrete would increase slightly the bond strength and its displacement as well as energy absorption. The use of steel fiber reinforced concrete and cast in existing concrete having a very rough surface would increase bond strength by about 2.28%. This might be caused by steel fibers increasing the locking at the interface, In addition,the installation of a chemical anchor at the interface would increase significantly the bond strength and its displacement at 55% and 166%, respectively. Finally, the statistical analysis by using Multiple Linear Regression was found that the parameters affecting directshear bond with 0.05 significance were surface roughness of existing concrete and installation of a chemical anchor at the joint. The equation used to predict the test results were consistent with the results obtained from the test with R² = 0.9539 and F = 28.9824.