MRT06_มาตรฐานการเสริมกำลังโครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็ก มยผ. 1508 - 51

มาตรฐานการเสรมกำลงโครงสราง

คอนกรตเสรมเหลกดวยวสดคอมโพสตเสรมเสนใย

กรมโยธาธการและผงเมอง สำนกวศวกรรมโครงสรางและงานระบบ ถนนพระรามท 6 แขวงสามเสนใน

เขตพญาไท กรงเทพ 10400

โทร. 0 - 2299 - 4813 โทรสาร 0 - 2299 - 4797

มยผ. 1508-51

กรมโยธาธการและผงเมอง กระทรวงมหาดไทย

พ.ศ.2551

มาตรฐานการเสรมกาลงโครงสรางคอนกรตเสรมเหลก ดวยวสดคอมโพสตเสรมเสนใย

มยผ. 1508-51 ISBN 978-974-16-5863-3

พมพครงท 1 พ.ศ. 2551 จานวน 200 เลม สงวนลขสทธ หามนาไปพมพจาหนายโดยไมไดรบอนญาต

สารบญ

หนา

มาตรฐานการเสรมกาลงโครงสรางคอนกรตเสรมเหลกดวยวสดคอมโพสตเสรมเสนใย (มยผ. 1508-51) 1. ขอบขาย 1 2. นยาม 2 3. มาตรฐานอางถง 4 4. การจดเกบ การขนยาย การทาความสะอาด และการกาจดวสด 5 4.1 การจดเกบ 5 4.2 การขนยาย 6 4.3 การทาความสะอาด 8 4.4 การกาจดวสด 8 5. การซอมวสดฐานและการเตรยมผว 8 5.1 การรอสวนของคอนกรตมความเสยหาย 8 5.2 การซอมแซมเหลกเสรมทชารด 9 5.3 การบรณะหนาตดคอนกรต 10 5.4 การเตรยมผว 11 6. การตดตงระบบ FRP 14 6.1 สภาพแวดลอมสาหรบการตดตง 14 6.2 การคายน 15 6.3 เครองมอสาหรบการตดตง 16 6.4 การตดตงระบบ FRP 16 6.5 การตดตงระบบ FRP แบบบมสาเรจ 20 6.6 การตดตงระบบ FRP แบบฝงใกลผว 22 6.7 การบม 23 6.8 การเคลอบผวปองกนผวและการแตงผว 23 6.9 การปองกนชวคราว 24

7. การตรวจสอบและการประกนคณภาพ 24 7.1 การตรวจสอบวสด 24 7.2 การตรวจสอบประจาวน 24 7.3 การตรวจสอบทศของเสนใย 25 7.4 การตรวจสอบการหลดรอน 25 7.5 การตรวจสอบการบมของเรซน 26 7.6 การตรวจสอบการยดเหนยว 26 7.7 การตรวจสอบความหนาของเรซนหลงการบม 27 7.8 การทดสอบนาหนกบรรทก 27 7.9 การทดสอบเพมเตม 27 8. การซอมงานทบกพรอง 28 8.1 การซอมเคลอบปองกนผว 28 8.2 การอดฉดจดบกพรองขนาดเลกดวยอพอกซ 29 8.3 การปะบรเวณทเสยหายไมมาก 29 8.4 การปะชนสวนบรเวณจดบกพรองขนาดใหญ 30 9. เอกสารอางอง 30 ภาคผนวก ก บญชสาหรบตรวจ (Checklist) 31 ภาคผนวก ข คณสมบตพนฐานของเสนใย 49 ภาคผนวก ค ความรเบองตนเกยวกบวสดคอมโพสตเสรมเสนใย 51 ภาคผนวก ง เอกสารขอมลของระบบ (System Data Sheet) 105 ภาคผนวก จ เอกสารขอมลความปลอดภยของวสด (Material Safety Data Sheet) 107

มยผ. 1508-51: มาตรฐานการเสรมกาลงโครงสรางคอนกรตเสรมเหลกดวยวสดคอมโพสตเสรมเสนใย หนา 1

มยผ. 1508-51 มาตรฐานการเสรมกาลงโครงสรางคอนกรตเสรมเหลกดวยวสดคอมโพสตเสรมเสนใย

1. ขอบขาย 1.1 เนอหาของมาตรฐานน เปนขอกาหนดสาหรบการกอสราง เพอใชกบการซอมแซมและเสรมกาลงของ

โครงสรางคอนกรตเสรมเหลกดวยการตดวสดคอมโพสตประเภทพอลเมอรเสรมเสนใย (Fiber Reinforced Polymer: FRP) เนอหาของมาตรฐานนไมไดครอบคลมถงเรองการออกแบบ รายละเอยดวธการทดสอบ และการบารงรกษา คาอธบาย 1.1: เคาโครงหลกของมาตรฐานนอางองมาจาก NCHRP Report 514 ของประเทศสหรฐอเมรกา ซงเปนรายงานอนเปนผลจากการศกษาเพอพฒนาขอกาหนดสาหรบการกอสราง เพอใชกบการซอมแซมและเสรมกาลงของโครงสรางคอนกรตเสรมเหลกดวยการตด FRP ทงนเพอใหมนใจไดวาพฤตกรรมจรง เปนไปตามทออกแบบไว ขอกาหนดตางๆ ทเสนอแนะใน NCHRP Report 514 มพนฐานมาจากการทบทวนและการประเมนขอมลจานวนมาก ทงจากงานวจย การกอสรางจรง การทาแบบสอบถามไปยงหนวยงานทเกยวของ และเอกสารตางๆ ทเกยวกบ FRP ทงของประเทศญปน สหรฐอเมรกา แคนาดา และประเทศตางๆ ในทวปยโรป จนถงป ค.ศ. 2003 ขอกาหนดตางๆ ทเสนอแนะนเปนขอกาหนดสาหรบการกอสรางเทานน และจด ทาในรปแบบทพรอมจะนาไปเปนขอกาหนดมาตรฐานของ AASHTO ในอนาคต เมอผานขนตอนตางๆ คอ จดอบรมใหความรแกบคคลากรทเกยวของ ทดลองใชขอกาหนด และทาการปรบปรงตามผลตอบรบจากการใชงานจรง

1.2 ขอกาหนดในมาตรฐานนครอบคลมเฉพาะการเสรมกาลงดวยระบบ FRP 3 แบบ คอ แบบขนรปเปยก

(Wet Lay-Up) แบบบมสาเรจ (Precured) และแบบฝงใกลผว (Near Surface Mounted) เพอเพมกาลงในการรบแรงแนวแกน แรงเฉอน หรอแรงดด หรอเพอเพมความเหนยว (Ductility) ใหแกชนสวนคอนกรต เชน เสา คาน พน หรอ ผนง โดยตวเสนใยอาจเปนเสนใยแกว คารบอน หรออะระมด (Aramid) คาอธบาย 1.2: เอกสารอางองหลก NCHRP Report 514 และ ACI 440.2R-02 ครอบคลมระบบ FRP ทใชงานกนมากทสด 3 แบบ คอ แบบขนรปเปยก แบบบมสาเรจ และแบบฝงใกลผว ซงทงหมดเปนระบบทตด (Bond) ตว FRP เขากบผวนอก หรอในรองทเซาะบนผวคอนกรต และมพนฐานจากขอมลการใชงานของเสนใยทใชงานมากทสด 3 ประเภท คอ เสนใยแกว คารบอน และอะระมด ขอมลพนฐานของเสนใยทง 3 ประเภทมอยในภาคผนวก ก

หนา 2 มยผ. 1508-51: มาตรฐานการเสรมกาลงโครงสรางคอนกรตเสรมเหลกดวยวสดคอมโพสตเสรมเสนใย

2. นยาม “การบม (Cure)” หมายถง กระบวนการททาใหเรซน (Resin) เกดการเปลยนแปลงคณสมบตแบบยอนกลบไมได (Irreversible) โดยปฏกรยาทางเคม “การบมทสมบรณ (Full Cure)” หมายถง การบมทคณสมบตของเรซนไดพฒนาไปถงสภาพทตองการแลว “การบมไมเตมท (Under Cure)” หมายถง การบมทคณสมบตของเรซนยงพฒนาไปไมถงสภาพทตองการ “ความวบตจากการคบ (Creep Rupture)” หมายถง ความเสยหายของระบบ FRP ซงเกดจากการลดลงของกาลงรบน าหนกอยางคอยเปนคอยไปตามเวลา (Time Dependent) ภายใตแรงกระทาคงท (Sustained Loading) “ความหนด (Viscosity)” หมายถง คณสมบตตานทานการไหลซงเกดจากเนอวสด มหนวยเปนเซนตพอยส (Centipoise: cps.) โดยความหนดสง หมายถง วสดมความตานทานตอการไหลสง “งวดการผลต (Batch)” หมายถง ปรมาณของวสดทขนรปอยางตอเนองในการผลตรอบเดยวกน และมคณลกษณะเฉพาะเหมอนกน “ชวงเวลาทยงทางานได (Pot Life หรอ Working Life)” หมายถง ชวงเวลาทเรซนทผสมแลวยงคงมความหนด (Viscosity) ตาเพยงพอทจะใชงาน “เทอรโมเซต (Thermoset)” หมายถง พอลเมอรชนดเชอมโยงขาม (Cross-Linked Polymer) ซงไมสามารถออนตว และเปลยนรปรางโดยการเพมอณหภม การเชอมโยงขาม (Cross Linking) เปนกระบวนการทไมสามารถยอนกลบได (Irreversible Process) จงทาใหเทอรโมเซตไมสามารถเปลยนสถานะยอนกลบเปนสถานะออนตว (Molten State) ได ตวอยางของเทอรโมเซต ไดแก อพอกซ ฟโนลก และไวนลเอสเตอร เปนตน “เทอรโมพลาสตก (Thermoplastic)” หมายถง พอลเมอรชนดไมเชอมโยงขาม (Non-Cross-Linked Polymer) ซงสามารถออนตวซ าไดโดยการเพมอณหภม และทาใหแขงตวซ าไดโดยการลดอณหภม เชน ไนลอน (Nilon) พอลโพรพลน (Polypropylene) และพอลสไตรน (Polystyrene) “แผนทดสอบตวอยาง (Witness Panel)” หมายถง แผน FRP แบบขนรปเปยกขนาดเลก ทจดทาขนมา ณ สถานทกอสราง ภายใตสภาพทใกลเคยงกบการกอสรางจรง ทาไวเพออาจใชทดสอบหาคณสมบตทางกลหรอทางกายภาพ อนเปนตวแทนของระบบ FRP แบบขนรปเปยกทใชในโครงสรางจรง “แผนเสนใย (Laminate)” หมายถง ชนของเสนใยหนงชนหรอมากกวาทยดเขาดวยกนดวยเมทรกซเรซนทบมแลว “ปรากฏการณคะปลลาร (Capillary Action)” หมายถง ปรากฏการณทของเหลวเกดการเคลอนตวไปตามผวของแขง เกดขนจากแรงยดเหนยวระหวางโมเลกลของเหลวกบโมเลกลของแขงมากกวาหรอนอยกวาแรงยดเหนยวระหวางโมเลกลของเหลวเอง


“พอลเอสเตอร (Polyester)” หมายถง พอลเมอรชนดเทอรโมเซตซงสงเคราะหมาจากปฏกรยาควบแนน (Condensation Reaction) ของกรดบางชนดดวยแอลกอฮอล และบมดวยวธการทาใหเกดพอลเมอร (Polymerization) โดยเรมจากการสรางอนมลอสระ (Free Radical Generation) พอลเอสเตอรใชเปนตวเชอมประสาน (Binders) สาหรบเรซนมอรตาร และคอนกรต แผนเสนใย (Fiber Laminates) และวสดยดประสาน (Adhesives) โดยทวไปจะหมายถงพอลเอสเตอรชนดไมอมตว (Unsaturated Polyester) “ระบบ FRP (Fiber Reinforced Polymer System)” หมายถง วสดคอมโพสตทประกอบดวยพอลเมอรทเสรมกาลงดวยเสนใยในรปแบบตางๆ “ระบบ FRP แบบขนรปเปยก (Wet Lay-Up)” หมายถง ระบบทใชวธการขนรป FRP ณ สถานทกอสรางโดยการลงเรซนในรปของเหลว ขณะทจดวางเสนใยเขาท และตองปลอยใหเรซนไดรบการบมทสมบรณ ณ สถานทกอสราง “ระบบ FRP แบบบมสาเรจ (Precured)” หมายถง ระบบทมการขนรป FRP ไวลวงหนา โดยลงเรซนบนเสนใยและปลอยใหมการบมทสมบรณ พรอมทจะนาไปตดตงดวยวสดยดประสาน ณ สถานทกอสรางทนท โดยปกตมกจะเปนแถบยาว เปนแผน หรออยในรปเปลอกบาง (Shell) “ระบบ FRP แบบฝงใกลผว (Near Surface Mounted)” หมายถง ระบบทใชการฝงและยดแทงหรอแถบ FRP เขาในรองทเตรยมไวลวงหนาบนผวของวสดฐาน “เรซน (Resin)” หมายถง ชอทวไปทใชเรยกพอลเมอรทงหมดทใชในระบบ FRP ซงแยกตามการใชงานออกเปนวสดรองพน (Primer) วสดฉาบ (Putty) และสารเคลอบเสนใย “วสดฉาบ (Putty)” หมายถง วสดประเภทเรซนเขมขน (Thicked Resin) ทใชฉาบผวคอนกรตภายหลงจากลงวสดรองพน เพอปดโพรงทผว และทาใหผวเรยบเพยงพอ กอนการตดตงระบบ FRP “วสดฐาน (Substrate)” หมายถง คอนกรตเดมและวสดซอม อาจเปนคอนกรตเดมทงหมด หรอ วสดซอมทงหมด หรอมทง 2 สวนผสมกน โดยการตดตงระบบ FRP จะกระทาบนผวของวสดฐานน “วสดรองพน (Primer)” หมายถง วสดทใชทาหรอพนทผวคอนกรตกอนการตดตงระบบ FRP เพอเพมแรงยดเหนยวระหวางวสดฉาบกบคอนกรต “วสดวสโคอลาสตก (Viscoelastic Materials)” หมายถง วสดทมคณสมบตความหนดแบบของเหลว และมความยดหยน (Elastic) แบบของแขงในเวลาเดยวกน ซงเปนคณสมบตของพอลเมอร “ไวนลเอสเตอร (Vinyl Ester)” หมายถง เรซนชนดเทอรโมเซตทสามารถทาใหปฏกรยาการเกดพอลเมอรได (Polymerizable Thermosetting Resin) ซงประกอบดวยสารประกอบไวนล (Vinyl) และเอสเตอร (Ester) และบมดวยวธการทาใหเกดพอลเมอร (Polymerization) โดยเรมจากการสรางอนมลอสระ (Free Radical Generation) ไวนลเอสเตอรใชเปนตวเชอมประสานระหวางแผนเสนใยและวสดยดประสาน (Adhesives) “สารเคลอบเสนใย (Saturant)” หมายถง เรซนทใชเคลอบเสนใย ทาใหเสนใยทงหมดประสานเขาดวยกน ใชในการขนรป FRP


“สารเชอมประสาน (Binder)” หมายถง องคประกอบของเรซนซงทาหนาทยดองคประกอบอนๆ เขาดวยกนในวสดคอมโพสต FRP “สารทาใหแขงตว (Hardener)” หมายถง สารททาใหเกดกระบวนการบม ในอพอกซเรซนแบบ 2 สวนผสม (2-Component Epoxy Resin) “สารเรงปฏกรยา (Catalyst)” หมายถง สารทใชเรงปฏกรยาเคม โดยทตวมนเองไมเขาไปเปลยนหรอเขา รวมในปฏกรยาดวย “สารเรมปฏกรยา (Initiator)” หมายถง สารเคมทใชเรมกระบวนการบมของเรซนจาพวกพอลเอสเตอรชนดไมอมตว (Unsaturated Polyester) และไวนลเอสเตอร (Vinyl Ester) โดยมากเปนสารจาพวกเปอรออกไซด (Peroxide) “สารลดแรงตงผว (Wetting Agent)” หมายถง สารทมคณสมบตในการลดแรงตงผวของของเหลว และทาใหของเหลวเปยวผววสดของแขงไดดขน และเพมความสามารถในการแทรกซมของของเหลวตามปรากฏการณคะปลลาร (Capillary Action) “อายการเกบ (Shelf Life หรอ Storage Life)” หมายถง ชวงเวลาทสามารถเกบผลตภณฑไวใชงานไดภายใตสภาพแวดลอมทกาหนด โดยทผลตภณฑยงคงมคณสมบตเปนไปตามทระบไว “อพอกซ (Epoxy)” หมายถง พอลเมอรชนดเทอรโมเซตทสามารถทาใหปฏกรยาการเกดพอลเมอรได (Polymerizable Thermosetting Resin) ซงประกอบดวยกลมของสารประกอบอพอกไซดไมนอยกวาหนงชนด และบมไดดวยการทาปฏกรยากบฟนอล (Phenols) แอนไฮไดรด (Anhydrides) พอลฟงกชนเอมน (Polyfunctional Amines) กรดคารบอซลก (Carboxylic Acids) หรอ เมอรคปทาน (Mercaptans) อพอกซเปนเรซนเมทรกซทมความสาคญตอระบบ FRP และใชเปนสารยดเหนยวโครงสรางดวย “อณหภมการเปลยนแกว (Glass Transition Temperuture: Tg)” หมายถง อณหภมทเปนคากงกลางของชวงอณหภมทวสดเรมเกดการเปลยนแปลงจากวสดอลาสตก (Elastic) จนกลายเปนวสดวสโคอลาสตก (Viscoelastic) 3. มาตรฐานอางถง 3.1 มาตรฐานและเอกสารทใชอางถงในสวนนประกอบดวย

3.1.1 มยผ. 1901-51 มาตรฐานปฏบตในการซอมแซมคอนกรต 3.1.2 AASHTO T 237: Testing Epoxy Resin Adhesive. 3.1.3 ACI 503R-93: Use of Epoxy Compound with Concrete, American Concrete Institute Michigan,

1998. 3.1.4 ACI 440.3R-04: Guide Test Methods for Fiber-Reinforced Polymers (FRPs) for Reinforcing or

Strengthening Concrete Structures, American Concrete Institute, Michigan, 2004. 3.1.5 ASTM D3039: Test Method for Tensile Properties of Fiber Resin Composites.


3.1.6 ASTM D3165: Test Method for Strength Properties of Adhesives in Shear by Tension Loading of Single Lap Joint Laminated Assemblies.

3.1.7 ASTM D3418: Test Method for Transition Temperatures of Polymers by Thermal Analysis (DTA or DSC).

3.1.8 ASTM D3528: Test Method for Strength Properties of Double Lap Shear Adhesive Joints by Tension Loading.

3.1.9 ASTM D4541: Test Method for Pull-off Strength of Coating Using Portable Adhesion Tester. 3.1.10 Technical Report TR-55: Design Guidance for Strengthening Concrete Structures Using Fiber

Composite Materials, The Concrete Society, United Kingdom, 2000. 3.2 หากขอกาหนดในมาตรฐานนมความขดแยงกบมาตรฐานหรอเอกสารทอางถงในแตละสวน ใหถอ

ขอกาหนดในมาตรฐานนเปนสาคญ 4. การจดเกบ การขนยาย การทาความสะอาด และการกาจดวสด 4.1 การจดเกบ

4.1.1 ขอกาหนดของการจดเกบ (1) การสงมอบและจดเกบทกสวนประกอบของระบบ FRP ตองอยในสภาพหบหอเดมจาก

โรงงานโดยไมม รองรอยการเปดหบหอ หรออาจอยในภาชนะทมฉลากระบผ ผลต ชอทางการคา หมายเลขประจาผลตภณฑและวนทผลต

(2) แยกเกบสารเรงปฏกรยาและสารเรมปฏกรยา (3) จดใหมการปองกนการปนเปอนจากจากฝ นละออง ความชน สารเคม มการปองกนไมให

กระทบแสงแดดโดยตรงหรอเปลวไฟ และระวงไมใหเกดความเสยหายจากสาเหตอน (4) จดเกบในพนททมอณหภมภายในชวงทระบในเอกสารขอมลของระบบ FRP (System Data

Sheet) (5) สวนประกอบใดๆ ซงจดเกบในสภาพทแตกตางจากสภาพทระบไวขางตนน ใหทาลายทงตาม

หวขอ 4.4 คาอธบาย 4.1.1: จดประสงคของขอกาหนดนกเพอชวยรกษา คณสมบตของระบบ FRP และความปลอดภยของสถานททางาน สวนประกอบของระบบ FRP อาจรวมถง FRP ทมสภาพเปนผน หรอ เปนแผน หรอ เปนแทง หรอ เปนแถบ เรซน ตวทาละลาย วสดยดประสาน (Adhesive) สารเคลอบเสนใย วสดฉาบ และสารเคลอบปองกนผว หมายเลขประจาผลตภณฑอาจเปนหมายเลขงวดการผลต (Batch Number) จากทางโรงงาน โดยปกต อณหภมในบรเวณทจดเกบควรอยในชวง 10 ถง 24


องศาเซลเซยส นอกจากมการระบวาเปนอยางอนในเอกสารขอมลของระบบ FRP และควรจดเกบสวนประกอบตางๆ ในพนทแหง โดยใหมระดบความชนไมเกนคาทยอมรบไดในเอกสารขอมลของระบบ FRP รายละเอยดของเอกสารขอมลของระบบ FRP แสดงดงภาคผนวก ง

4.1.2 อายการเกบ หามใชทกสวนประกอบของระบบ FRP โดยเฉพาะเรซนและวสดยดประสานทจดเกบนานเกนกวาอายการเกบทระบอยในเอกสารขอมลของระบบ FRP และตองทาการกาจดตามหวขอ 4.4

4.2 การขนยาย

การขนยายสวนประกอบของระบบ FRP โดยเฉพาะอยางยงแผนเสนใย (Fiber Sheet) ตองกระทาดวยความระมดระวง ตามคาแนะนาของผผลต เพอปองกนไมใหเกดความเสยหาย และหลกเลยงมใหเสนใยหก หรอแนวเสนใยเบยงเบนไปจากเดม เนองจากการดง การคดแยกแผน การพบ หรอการมวน ภายหลงจากตดแผนเสนใยแลว ตองทาการกองเกบซอนแผนเสนใยโดยมการคนแยกแผนในพนทแหง หรอ มวนเกบอยางระมดระวงโดยใหมรศมของวงมวนไมนอยกวา 300 มลลเมตร หรอตามทผผลตแนะนา คาอธบาย 4.2: ควรระมดระวงในการขนยายเสนใย เนองจากเสนใยอาจมความเสยหายไดหากมการบดพบหรอเบยงเบนแนวของเสนใยโดยเฉพาะอยางยงกรณเปนเสนใยทมคามอดลสสง นอกจากนควรจดใหมการปองกน ฝ นและสงสกปรกซงอาจปนเปอนแผนเสนใย การมวนแผนเสนใยทตดเปนแผนสนๆ อาจทาใหเกดความเสยหายตอแผนเสนใยไดจากการทเสนใยเลอนตวและแผนเสนใยฉกขาด นอกจากนการปนเปอนของสวนประกอบตางๆ ของระบบ FRP อาจมผลกระทบใหคากาลงรบแรงดงลดลงและกระทบตอคณสมบตอนของระบบหลงการตดตงได

4.2.1 ความปลอดภยในการทางาน

การทางานกบทกสวนประกอบของระบบ FRP ตองกระทาดวยความระมดระวง โดยเฉพาะอยางยงวสดยดประสานและเรซน เพอหลกเลยงอนตราย เชน ผวหนงระคายเคอง หรอ สดเอาไอระเหยหรอฝ นเขาไป ขณะผสมเรซนตองคอยเฝาสงเกตเพอปองกนมใหเกดควนและไอระเหยทตดไฟไดหรอ เกดเพลงไหมหรอการเดอดอยางรนแรง ทงนการทางานทกขนตอนกบทกสวนประกอบของระบบ FRP ตองเปนไปตามกฎหมาย และระเบยบของทางราชการเกยวกบสงแวดลอมและความปลอดภยของคนงาน


คาอธบาย 4.2.1: (1) เอกสารอางอง บทท 9 ของ ACI 503 ใหขอมลเพมเตมเกยวกบ อนตรายตอความปลอดภย

ของอพอกซเรซน ไดแก การเกดประกายไฟหรอการจดไฟในบรเวณใกลเคยง อพอกซเรซนอาจกอใหเกดอนตรายได การวาง FRP ประเภทเสนใยคารบอนทงชนดแผน หรอชนดแทง หรอชนดแถบใกลอปกรณไฟฟาอาจกอใหเกดไฟฟาลดวงจรไดเพราะคารบอนเปนตวนาไฟฟา สวนเสนใยชนดใยแกว สามารถทาใหผวหนงระคายเคอง และกอใหเกดอาการคนอยางรนแรง

(2) กฎหมาย และระเบยบของทางราชการเกยวกบสงแวดลอมและความปลอดภยของคนงาน เชน พระราชบญญตคมครองแรงงาน พ.ศ. 2541 กฎกระทรวงแรงงานและสวสดการสงคม หรอประกาศกรมสวสดการและคมครองแรงงาน ซงเกยวของกบเรองความปลอดภยในการทางาน เปนตน

4.2.2 เอกสารขอมลความปลอดภยของวสด (Material Safety Data Sheets: MSDS)

ตองจดเตรยม MSDS ของทกสวนประกอบของระบบ FRP ใหทกคน ณ สถานทกอสรางสามารถเขาถงได โดยใน MSDS ตองมการระบถงอนตราย และวธการกาจดไวดวย คาอธบาย 4.2.2: เอกสารขอมลความปลอดภยของวสดมรายละเอยดดงภาคผนวก จ

4.2.3 การปองกนบคลากรและสถานททางาน ตองมมาตรการทเหมาะสมเพอความปลอดภยของบคลากรและสถานททางาน ตองมการแจงตอบคลากรถงอนตรายอนเกดจากการสดเอาไอระเหยของวสดรองพน หรอเรซน และบรเวณทผสมเรซนตองจดใหมระบบถายเทอากาศอยางเพยงพอ คาอธบาย 4.2.3: มาตรการรกษาความปลอดภย อาจรวมถง เสอผาและอปกรณปองกน (เชน ถงมอพลาสตก หรอยาง ชนดใชแลวทง แวนตานรภย หนากากกรองฝ น เครองดบเพลง และเครองระบายอากาศ) ทงนขนกบระบบ FRP สภาพการทางาน และสถานททางาน ถงมอชนดใชแลวทงตองใชชนดทออกแบบมาใชงานกบระบบ FRP เพอปองกนการเสอมสภาพเมอถกตวทาละลายหรอสารเคม เชน ไวนลเอสเตอร เปนตน


4.3 การทาความสะอาด ตองมการจดการในการทาความสะอาดเครองมอและสถานทกอสรางใหสะอาด ปราศจากสวนประกอบของ FRP ทเปนอนตราย และจดใหมความสะอาดเรยบรอยโดยใชตวทาละลายหรอสารเคมทเหมาะสมตามทแนะนาในเอกสารขอมลของระบบ FRP

4.4 การกาจดวสด ตองทาการกาจดสวนประกอบใดๆ ของ FRP ทหมดอายการเกบ เลยชวงเวลาทยงทางานได จดเกบไมเหมาะสม (ตามหวขอ 4.1) และวสดใดๆ ทไมใช หรอทเหลอใชและพจารณาแลววาตองกาจดโดยไมทาลายสภาพแวดลอม และเปนไปตามเอกสารขอมลความปลอดภยของวสด ทงนตองเปนไปตามกฎหมาย และระเบยบของทางราชการเกยวกบสงแวดลอมและความปลอดภย คาอธบาย 4.4: (1) ชวงเวลาทยงทางานไดขนอยกบระบบทเลอกใช ปรมาณทผสม และอณหภม ณ ขณะใชงาน วสด

รองพน วสดฉาบ และเรซน ทผสมแลวไมไดใช ควรปลอยใหแขงตวในภาชนะกอนทาการกาจดอยางเหมาะสม

(2) กฎหมาย และระเบยบของทางราชการเกยวกบสงแวดลอมและความปลอดภย เชน พระราชบญญตสงเสรมและรกษาคณภาพสงแวดลอมแหงชาต พ.ศ. 2535 พระราชบญญตวตถอนตราย พ.ศ. 2535 และประกาศกรมควบคมมลพษ เปนตน

5. การซอมวสดฐานและการเตรยมผว ตองทาการซอมคอนกรตสวนทเปนวสดฐานกรณทมความจาเปน ทาการรอวสดตกแตงและปนทรายทฉาบอยออกใหหมด และตองทาความสะอาดผวคอนกรตและเตรยมผวใหอยในสภาพทเหมาะสมกอนทาการตดตงระบบ FRP คาอธบาย 5: ประสทธภาพของระบบ FRP ขนอยกบสภาพของวสดฐานทเปนคอนกรตเดม สภาพคอนกรตเดมตองสะอาดและมสภาพทด เพอใหระบบ FRP มกาลงตามทไดออกแบบ และมพฤตกรรมเปนไปตามจดประสงคของการออกแบบ 5.1 การรอสวนของคอนกรตมความเสยหาย

ตองทาการรอคอนกรตสวนทเปนวสดฐานในบรเวณทมความเสยหายตาม มยผ. 1901-51 ถาสงเกตเหนการเสอมสภาพของคอนกรตในบรเวณทซอม ตองหาสาเหตการเสอมสภาพและทาการแกไขตามหลกวศวกรรมกอนทจะทาการซอมแซมหนาตด หลงการรอคอนกรตสวนทเสยหาย ตองทาการสะอาด


คอนกรตสวนทเปนวสดฐานตามหวขอ 5.4.6 ใหปราศจากฝ น คราบน าปน จารบ น ามน ราหรอตะไครน า สทา ขผง สารบมคอนกรต สงแปลกปลอม และวสดอนๆ ทไมทาใหเกดการยดเหนยว กอนทจะทาการซอมแซมหนาตด คาอธบาย 5.1: คอนกรตบรเวณทมความเสยหายอาจรวมถง บรเวณทมเศษแตกหกของคอนกรต บรเวณทคอนกรตกะเทาะ หลดรอน เปนโพรง หรอเสอมสภาพ ซงสงเหลานอาจทาใหระบบ FRP ไมสมบรณ หากดาเนนการซอมแซมดวยระบบ FRP โดยทไมแกไขสาเหตแทจรงของการเสอมสภาพ (อาทเชน การผกรอนของเหลกเสรมเนองจากคลอไรด เปนตน) อาจทาใหการซอมไมไดผลตามทออกแบบไว การสารวจจนถงปจจบนพบวา การใช FRP ชนดตดเสรมภายนอก โดยเฉพาะอยางยงการหมชนสวนคอนกรตโดยรอบ อาจทาใหการแตกราวของคอนกรตหยดและทาใหอตราการกดกรอนของเหลกเสรมลดลง แตกไมไดหยดกระบวนการกดกรอน

5.2 การซอมแซมเหลกเสรมทชารด ตองทาการซอมแซมเหลกเสรมทงหมดทเสยหายตามมาตรฐาน มยผ. 1901-51 หามมใหตดตงระบบ FRP กบคอนกรตทมขอสงสยวามเหลกเสรมทเปนสนมอยภายใน คาอธบาย 5.2: ความเสยหายของเหลกเสรมอาจรวมถง การสญเสยหนาตด หรอ การฉกขาดเนองจากการกระแทกหรอการกดกรอน การซอมแซมปดเหลกทเสอมสภาพดวย FRP โดยทไมตรวจสอบสาเหตทแทจรงและหยดขบวนการกดกรอนกอน อาจกอใหเกดผลเสยหายตองานซอมทงหมด เนองจากแรงดนอนเกดจากการขยายตวในขบวนการกดกรอนของเหลกเสรม การซอมแซมทหนาตดหนงทไมเหมาะสมอาจทาใหเกดขบวนการกดกรอนทเรวขนในหนาตดบรเวณใกลเคยงได

5.2.1 การยดทางกล (Mechanical Anchorage) ในกรณทมการกาหนดใหตดตงอปกรณยดทางกลเพอยดวสดทใชซอมเขากบวสดฐาน ตองทาการยดอปกรณยด (Anchor) ใหอยกบทและมนคง ไมใหยนออกนอกผวคอนกรต แตถาจาเปนตองยนใหทาการหลอคอนกรตหมสวนทยนนน คาอธบาย 5.2.1: การบรณะหนาตดคอนกรตใหกลบเขาสรปทรงเดมอาจเปนการฉาบทผว หรออาจตองตงแบบหลอคอนกรต ทงนความสามารถในการยดเหนยวกบคอนกรตเดม เปนสงสาคญทตองคานงถง การใชอปกรณยดทางกลอาจชวยเพมแรงยดเหนยวในบรเวณทจะซอมได โดย อปกรณยดทางกลอาจเปนเหลกหรอพลาสตกฝงเปนกรดทกระยะ 100 มลลเมตร และฝงลกไมตากวา 40 มลลเมตร


และตองระวงมใหอปกรณยดยนออกนอกผวคอนกรตเพอปองกนมใหเกดความเสยหายกบแผนเสนใย

5.3 การบรณะหนาตดคอนกรต 5.3.1 สาหรบบรเวณทรอคอนกรตเดมทเปนวสดฐานออกไป หรอ รหรอโพรงบนผววสดฐานทมเสน

ผานศนยกลางและความลกเกน 13 มลลเมตร ตองทาการอดดวยวสดซอมทเปนไปตาม มยผ. 1901-51 โดยวสดทใชซอมตองมกาลงรบแรงอดประลยไมนอยกวากาลงของคอนกรตเดม แตทงนตองมกาลงอดรปทรงกระบอกทอาย 7 วนและ 28 วนไมนอยกวา 31 เมกะปาสกาล (316 กโลกรมแรงตอตารางเซนตเมตร) และ 38 เมกะปาสกาล (387 กโลกรมแรงตอตารางเซนตเมตร) ตามลาดบ

5.3.2 การออกแบบสวนผสมของวสดซอมตองไดรบการอนมตจากวศวกรผควบคมงาน กาลงยดเหนยวของวสดซอมกบคอนกรตเดมตองไมนอยกวา 1.4 เมกะปาสกาล (14 กโลกรมแรงตอตารางเซนตเมตร) เมอทดสอบดวยวธ Pull-Off Test ตามมาตรฐาน ASTM D4541 ทงนการกาหนดจานวนจดทดสอบใหเปนไปตามมาตรฐาน มยผ. 1901-51

5.3.3 ตองเตรยมผวคอนกรตทเปนวสดฐานและเหลกเสรมหรอเหลกอดแรงทยนออกจากผวใหสะอาด อยในสภาพด และไมมความชนทผวกอนทาการบรณะหนาตดคอนกรต และตองทาสารเชอมประสานทผวคอนกรตเดมและเหลกเสรมทยนออกจากผว กอนการเทปดหรอฉาบปดดวยวสดซอม สาหรบรอยราวทอาจเกดขนทผวคอนกรตเดมทเปนวสดฐานใหซอมดวยวธอดฉดอพอกซ (Epoxy Injection) ตามรายละเอยดในหวขอ 5.4.3 สาหรบกรณทมน ารวซมจากรอยราวหรอแนวรอยตอ (Joint) ปรมาณมาก ตองทาการกนนา ทางระบายน า และรสาหรบระบายน า (Weep Holes) กอนจะทาการบรณะหนาตด และภายหลงจากบรณะหนาตดเสรจสนตองบมวสดซอมเปนเวลาอยางนอย 7 วน กอนจะทาการตดตงระบบ FRP ยกเวนในกรณทผลการทดสอบกาลงของวสดซอมตามสภาพการบมจรงแสดงวาใชเวลาบมไดนอยกวานน

คาอธบาย 5.3: การบรณะหนาตดคอนกรตใหกลบเขาสรปทรงเดมอาจเปนเพยงการฉาบทผว หรออาจตองตงแบบหลอคอนกรต ทงนคณภาพและกาลงของวสดทจะใชซอม รวมถงทงความสามารถในการยดเหนยวกบคอนกรตเดมเปนสงสาคญทตองคานงถง และควรปรกษาผผลตวสดซอมหรอศกษาเอกสารขอมลของระบบ FRP เกยวกบความเขากนไดของวสดซอมกบระบบ FRP ทเลอกใช นอกจากนระยะเวลาในการบมขนอยกบชนดของวสดทใช


5.4 การเตรยมผว ตองเตรยมผวใหอยในสภาพทสะอาด เรยบ แบนราบหรอโคงนน (Convex) เพอชวยทาให FRP และคอนกรตแนบตดกนสนทตลอดแนว การเตรยมผวสาหรบแทงหรอแถบ FRP ชนดฝงใกลผว ใหดาเนนการตามหวขอ 5.4.4 สวนการเตรยมผวสาหรบระบบทใช FRP แบบบมสาเรจในรปเปลอกบางซงตองอดฉด (Grout) วสดเขาไปในชองวางระหวาง FRP และผวของเสาคอนกรตใหดทหวขอ 5.4.5 คาอธบาย 5.4: การเตรยมผวหนาของวสดฐานเปนปจจยสาคญทมผลตอแรงยดเหนยวระหวางคอนกรตและระบบ FRP ซงลกษณะการใชงานและระบบ FRP ทตางกนอาจตองการการเตรยมผวทแตกตางกน มาตรฐาน ACI 440 ไดจดแบงการใชงานระบบ FRP ออกเปน 2 ประเภท คอ ประเภทแรงยดเหนยววกฤต (Bond Critical Application) และประเภทการสมผสวกฤต (Contact Critical Application) ประเภทแรกเปนการเสรมกาลงรบแรงดดและแรงเฉอนของคาน พน เสา และผนง ซงแรงยดเหนยวระหวางคอนกรตและระบบ FRP เปนสงจาเปนสาหรบการสรางพฤตกรรมเชงประกอบ (Composited Behavior) สวนประเภทหลงเปนการเสรมกาลงโดยแรงยดเหนยวไมมบทบาทหลกในการรบแรง เชน การเสรมกาลงดวยการรดรอบเสาคอนกรตเพอโอบปดเสาแบบตงรบ (Passive Confinement) ซงแรงโอบรดตวเสาเกดจากการดงรงของแผนเสนใยจากการขยายตว (Dilate) ของหนาตดเสาเนองจากแรงอด ดงนนสาหรบการเสรมกาลงประเภทหลงน การสมผสแนบสนทระหวางคอนกรตและระบบ FRP กเพยงพอสาหรบทาใหเกดการบบรดคอนกรตขณะนาหนกบรรทกเกนพกดปกต อยางไรกตามในการจดทามาตรฐานฉบบน ไดหลกเลยงการแบงแยกเชนนดวยเหตผล 3 ประการ คอ 1) ถงแมแรงยดเหนยวจะไมใชสงจาเปนในการใชงานประเภทท 2 แตกควรจะมเพอใหเกดความคงทน เนองจากในสภาพแวดลอมทมการกดกรอนรนแรง การทไมมแรงยดเหนยวระหวางคอนกรตและ FRP อาจนาไปสความเสยหายทรนแรงไดในกรณทเกดนาทแทรกเขาไปเกดวฏจกรการแขงตวและละลาย (Freeze and Thaw) 2) ณ ปจจบน ยงไมมขอมลเพยงพอทจะบอกไดวา การสมผสแนบสนทสามารถทาใหเกดแรงโอบรดเสาไดเมอตองการโดยไมทาใหเกดการขยายตวออกดานขางอยางมากของคอนกรตในเสา 3) ในระยะเรมแรกของการพฒนาเทคโนโลยการใชงาน FRP น การสนบสนนใหมการยดเหนยวระหวางคอนกรตและระบบ FRP ในการใชงานทกรปแบบและทกโครงการมแตจะสงผลดตอการกอสราง 5.4.1 การขดผว

ตองทาการขดผวสวนทขรขระ ไมสมาเสมอ และสวนทยนจากพนผว ใหเรยบโดยมสวนทยนจากผวไมเกน 1 มลลเมตร ใหใชเครองขดแบบจานหมนหรออปกรณอนๆทมลกษณะเดยวกนในการกาจดรอยเปอน ส หรอ สงอนใดบนพนผวทอาจมผลตอแรงยดเหนยว สาหรบบรเวณทเปนร หรอบรเวณทเวาทมเสนผานศนยกลางมากกวา 13 มลลเมตร หรอลกกวา 3 มลลเมตร เมอวดจากสน


แนวตรงยาว 300 มลลเมตร (ตวอยางเชน ใชไมบรรทดยาว 1 ฟต วางบนผวคอนกรต) ตองทาการอดหรอฉาบตามหวขอ 5.4.5 คาอธบาย 5.4.1: อาจพจารณาใชเครองดดฝ นเพอลดปรมาณฝ นในบรเวณทมปญหาเรองผลกระทบตอสงแวดลอม

5.4.2 การลบมม ตองทาการลบมม ทงมมนอก มมใน และขอบทคม ใหมรศมอยางนอย 13 มลลเมตร ดงรปท 1สาหรบพนผวคอนกรตทนนเปนสน แนวแบบหลอคอนกรต ขอบทแหลมหรอขรขระทมความสงเกน 6 มลลเมตร ตองทาการขดออกหรอฉาบเสรมตามหวขอ 5.4.5 กอนทาการตดตงระบบ FRP ตองทาการกาจดสงกดขวาง หรอสงแปลกปลอมทฝงอยในคอนกรต คาอธบาย 5.4.2: การลบมมชวยปรบปรงแรงยดเหนยวระหวางคอนกรตกบ FRP ลดความเขมของหนวยแรงเคน (Stress Concentration) ในตว FRP และปองกนไมใหเกดชองวางระหวางคอนกรตกบ FRP การลบมมเปนสงจาเปนมากโดยเฉพาะระบบ FRP ทใชเสนใยคารบอน เนองจากทงกาลงและมอดลสในทศตามขวางตากวาในทศตามยาวอยมาก ดงนนจงฉกขาดไดงายเมอพาดผานสนทแหลม ผวทโคงเวาใน (Concave) มมใน (Reentrant Corners) สงกดขวางและสงแปลกปลอมทฝงอยในคอนกรต ซงอาจมผลกระทบตอการทางานของระบบ FRP ได

รปท 1 การลบมมใหโคงและเรยบ

(ขอ 5.4.2)

5.4.3 การอดรอยราว ตองทาการอดรอยราวทงหมดทผวและในเนอคอนกรตทกวางเกนกวา 0.25 มลลเมตร ดวยการอดฉดอพอกซเรซนตาม มยผ. 1901-51 ภายใตสภาพแวดลอมทกดกรอนรนแรงรอยราวทแคบกวาน

ขอบของผวคอนกรตเดม

ลบขอบมมใหโคงและเรยบ

R

R ≥ 13 มลลเมตร

R


กอาจจาเปนทจะตองอดรอยราวดวยการอดฉดอพอกซเรซน สาหรบวธการพจารณาความกวางรอยราวภายใตสภาพแวดลอมตางๆ ใหด มยผ. 1552-51 และหามทาการตดตงระบบ FRP ภายใน 24 ชวโมงหลงจากการฉดอดรอยราว สาหรบผวขรขระทเกดจากการอดรอยราวใหทาการกาจดตามหวขอ 5.4.1 คาอธบาย 5.4.3: การเคลอนตวของรอยราวขนาดใหญกวาทกาหนดอาจทาใหระบบ FRP ทตดเสรมภายนอกหลดรอนหรอตวเสนใยยหกได และการฉดอดรอยราวชวยเสรมกาลงของคอนกรตและปองกนไมใหนาซมเขาดานหลงของระบบ FRP

5.4.4 รองสาหรบ FRP ชนดฝงใกลผวนอก ตองเตรยมรองในคอนกรต ในตาแหนงทจะตดตงแทงหรอแถบ FRP ใหมขนาดตามทระบในแบบ โดยตองระมดระวงไมใหคอนกรตบรเวณขอบรองแตกราว และภายในรองตองไมมสงใดทมผลกระทบตอแรงยดเหนยว เชน น ามน คราบปน หรอความชน ตองทาการกาจดสงกดขวาง และของทฝงอยในรองออกใหหมด คาอธบาย 5.4.4: กอนเรมงานควรตรวจสอบสภาพของสถานทจรงกอน เพอประเมนคณภาพของคอนกรตสวนทเปนวสดฐาน สงทอาจเปนอปสรรค และตรวจสอบรปรางและมตตางๆ ทแสดงไวในแบบ สงแปลกปลอมทฝงอยอาจมผลกระทบตอการทางานของระบบ FRP

5.4.5 การฉาบผว (Surface Profiling) หลงจากการขดผวตองทาการฉาบและปาดเรยบ บรเวณทยงคงมผวไมสมาเสมอเกนทระบในหวขอ 5.4.1 และ 5.4.2 ซงรวมถงความเบยงเบนจากระนาบ ครบหรอสวนยน รตามด (Bug Hole) ผวทเปนแอง และมมทขรขระ โดยใชวสดฉาบซอมททาจากปนทรายชนดอพอกซเรซน หรอ พอลเมอรคอนกรตทมกาลงไมนอยกวากาลงของคอนกรตเดม หลงจากฉาบแลวตองบมสวนทฉาบเปนเวลาอยางนอย 7 วน กอนจะทาการตดตงระบบ FRP นอกจากผลการทดสอบกาลงของตามสภาพการบมจรงแสดงวาใชเวลาบมไดนอยกวานน คาอธบาย 5.4.5: รายละเอยดวธการและวสดทใชฉาบซอมใหเปนไปตามมาตรฐาน มยผ. 1901-51 สาหรบความหยาบของผวหนาหลงการฉาบใหพจารณาจากระบบ FRP ทจะใช ระยะเวลาในการบมขนอยกบชนดของวสดทใช


5.4.6 การทาความสะอาดผว ตองทาความสะอาดผวของคอนกรตทเตรยมเสรจแลว และคอนกรตในสวนวสดฐานตามมาตรฐาน มยผ. 1901-51 และตองปลอยใหแหงกอนทจะทาการตดตงระบบ FRP และภายหลงทาความสะอาดเสรจสน ตองปองกนไมใหวสดตางๆ ทมผลกระทบตอการยดเหนยว เขาไปเปอนบรเวณททาความสะอาดเสรจแลว คาอธบาย 5.4.6: หวขอนครอบคลมทงกรณการทาความสะอาดในสวนวสดฐานหลงจากการรอคอนกรตสวนทเสยหายออก กอนทจะทาการบรณะหนาตด ตามทกาหนดใหหวขอ 5.1 และกรณการทาความสะอาดผวคอนกรตทเตรยมแลวเสรจ กอนทจะทาการตดตงระบบ FRP

6. การตดตงระบบ FRP หวขอนกาหนดวธการทวไปสาหรบการตดตงระบบ FRP ทง 3 แบบ คอ แบบขนรปเปยก แบบบมสาเรจ และแบบฝงใกลผว แตละแบบและแตละผผลตอาจมวธการเฉพาะสาหรบการตดตงแตกตางออกไปเลกนอย 6.1 สภาพแวดลอมสาหรบการตดตง

ตองทาการตรวจสอบสภาพแวดลอมทงกอนการตดตงและระหวางการตดตงตามบญชสาหรบการตรวจ (Checklist) ในภาคผนวก ก และเอกสารขอมลของระบบ หามมใหทาวสดรองพน วสดฉาบ เรซน หรอวสดเชอมประสาน บนพนผวทเยน มความชน หรอเปยก ยกเวนจะระบเปนอยางอนอณหภมของอากาศโดยรอบและผวคอนกรตตองอยระหวาง 10 ถง 35 องศาเซลเซยส ผวสมผสทงหมดควรแหงไดระดบทผผลตระบบ FRP แนะนา โดยการประเมนปรมาณความชนใหทาตาม ACI 503R แตถาเรซนทใชเปนชนดสาหรบแบบขนรปเปยกกอาจไมจาเปนตองประเมนความชน คาอธบาย 6.1: ความชนอาจเปนอปสรรคตอการยดเกาะของวสดรองพนและเรซน ถาคาดวาอากาศจะไมด มฝน หรอมความชนในอากาศมาก กอาจตองพจารณาเลอนการทางานออกไป ถงแมความชนในอากาศจะมผลตอตวพอลเมอรและผวคอนกรตเปนหลก แตอาจจะรวมตวกนบนแผนเสนใยได ถาจดเกบไมเหมาะสม ตามทระบในหวขอ 4.1 ความชนบนแผนเสนใยน อาจทาใหการลงเรซนบนเสนใยและการบมมปญหาได สวนอากาศทเยนกอาจทาใหการบมและการลงเรซนบนเสนใยไมเหมาะสม ซงจะทาใหความสมบรณของระบบ FRP ลดลง 6.1.1 การคายไอชน (Moisture Vapor Transmission)

หามทาการตดตงระบบ FRP กบผวของคอนกรตทมการคายไอชน นอกจากนความแหงของคอนกรตกเปนสงทจาเปนสาหรบการบมทอณหภมสง ทงนการตรวจสอบการคายไอชนใหทาตาม


ACI 503R สาหรบฟองอากาศทเกดจากการคายไอชนจากผวคอนกรต ใหทาการฉดดวยเรซนชนดเดยวกนกบทใชกบระบบ FRP ตามวธการทกาหนดในหวขอ 8.2 คาอธบาย 6.1.1: (1) การคายไอชนจากผวคอนกรตผานเรซนทยงไมไดรบการบมสมบรณอาจทาใหเกดกระเปาะ

อากาศภายใน หรอฟองอากาศทผว ซงจะทาใหแรงยดเหนยวระหวางเรซนและคอนกรตลดลง (2) การตรวจสอบการคายไอชนตามมาตรฐาน ACI 503R ทาไดโดยใชแผนพอลเอทลน

(Polyethylene Sheet) ขนาด 1x1 เมตร (4x4 ฟต) ตดไวทผวคอนกรตบรเวณรอยตอ ถาพบวามความชนทดานใตแผนพอลเอทลนกอนเวลาทอพอกซจะไดรบการบมสมบรณ ตองทาใหคอนกรตเดมแหงกอนทจะทาการฉดดวยเรซน

6.1.2 การตดตงในสภาพอากาศไมด

ในกรณทตองทาการตดตงในสภาพอากาศทไมเหมาะสมตามทระบในหวขอ 6.1 อาจพจารณาใชวธการเพมเตมทเหมาะสมเพอแกไขสถานการณ โดยใชลมเปาภายใตแรงดนเพอทาใหผวคอนกรตแหง ถาอณหภมตาไป กอาจใชอปกรณทใหความรอนเพอเพมอณหภมอากาศโดยรอบและอณหภมทผวคอนกรตใหอยในระดบทเหมาะสมตามเอกสารขอมลของระบบ แตตองไมเกนอณหภมการเปลยนแกวของวสด (Glass Transition Tempurature, Tg) คาอธบาย 6.1.2: อาจใชอปกรณทใหความรอน เชน ไฟสองสวาง (Spotlight) เครองทาความรอนไฟฟา ผาหมไฟฟา เนองจากเสนใยคารบอนเปนตวนาไฟฟา เมอสงกระแสไฟฟาเขาไปทาใหอณหภมสงขน สามารถทาใหเรงการบมใหเรวขนได โดยอณหภมสงสดทจะใชไดขนกบระบบ FRP ทใช แตวธการนยงไมเปนทยอมรบกนทวไป

6.2 การคายน ตองทาการคายนชวคราวชนสวนทถกซอม เมอเหนวามความจาเปนเพอความปลอดภย และตองไมทาการรอถอนคายนชวคราวออกจนกวาระบบ FRP ไดรบการบมเตมทและไดกาลงตามทออกแบบไว คาอธบาย 6.2: ในงานสวนใหญ อาจทาการตดตงระบบ FRP ขณะทยงมการใชงานโครงสรางอยได การใชคายนนนกอาจทาเพอรองรบโครงสรางกอนทาการซอม หรอลดการโกงตวเรมแรก (Initial Deflection) กอนทาการเสรมกาลง และกอาจใชเพอทาแคมเบอร (Initial Camber) ในระบบโครงสราง อนจะทาใหเกดหนวยแรงขนในระบบ FRP เมอถอดคายนออก


6.3 เครองมอสาหรบการตดตง ตองทาการจดหาเครองมอทงหลายทจาเปนในจานวนทเพยงพอ อยในสภาพทสะอาด และพรอมใชงาน เพอใหการตดตงระบบ FRP เปนไปอยางตอเนองไมมการสะดด คาอธบาย 6.3: เครองมอทใชในการตดตงมความแตกตางกนไปตามลกษณะของระบบ FRP ทใช ซงอาจรวมถง เครองลงเรซน (Resin Impregnator) เครองมวน (Roller) เครองฉด (Sprayers) และอปกรณยกและปรบตาแหนง (Lifting and Positioning Devices) เปนตน

6.4 การตดตงระบบ FRP แบบขนรปเปยก หวขอนกาหนดมาตรการทจาเปนในการตดตงระบบ FRP แบบขนรปเปยก ทใชเรซนลงเคลอบเสนใย ณ สถานทกอสราง คาอธบาย 6.4: การตดตงระบบนอาจใชเครองมอพเศษในการเคลอบเสนใย (Saturator) เพอเรงขบวนการตดตง ใหเรวขน 6.4.1 การผสมเรซน (Resin)

ตองทาการผสมทกสวนผสมของเรซน ทงตวสารหลกและสารทาใหแขงตว โดยใชสดสวนใหเหมาะสม และใชเวลาในการผสมตามทระบโดยผผลต จนไดการผสมททวถง มสและความขนเหลวสมาเสมอ โดยหามทาการเจอจางเรซนดวยตวทาละลายอนทรย เชน ทนเนอร เปนตน อนญาตใหใชการเขยาโดยใชมอและเครองกวนไฟฟาขนาดเลก ตองผสมเรซนในปรมาณทเพยงพอทจะใชหมดกอนหมดชวงเวลาทยงทางานได หามใชเรซนทผสมแลวมอายเกนชวงเวลาทยงทางานได และตองทาการกาจดเรซนดงกลาวตามทระบในหวขอ 4.4 ในกรณทตองการทดสอบหาชวงเวลาทยงทางานไดใหทาตาม AASHTO T 237 ทอณหภมทางานจรง การผสมเรซนบางอยางอาจทาใหเกดควนทเปนอนตราย ตองทาการปองกนตามทระบในหวขอ 4.2.1 ในดานของผลกระทบตอสงแวดลอม คาอธบาย 6.4.1: ระบบ FRP บางระบบเทานนทใชวสดฉาบ กรณใชเครองกวนไฟฟาตองระวงมใหกวนผสมมากเกนไปซงอาจทาใหเกดฟองอากาศทจะถกกกเปนโพรงอย ในเรซน สวนประกอบของเรซนโดยมากจะมสแตกตางกน การผสมทสมบรณจะสงเกตไดจากสทกลมกลนกน และถาไมทาใหสวนของเรซนทนอนกนภาชนะขนมาผสมกนอยางทวถง สดสวนของเรซนทไดจะไมถกตอง อายการใชงานของเรซน ขนกบชนดของเรซน และอณหภมของอากาศโดยรอบ ความหนดของ


เรซนทผสมแลวเกนชวงเวลาทยงทางานไดจะเพมขนเรอยๆ ซงอาจทาใหเรซนแทรกผวคอนกรตไดยากและเคลอบเสนใยไดไมทวถง

6.4.2 วสดรองพน (Primer) และวสดฉาบ (Putty) โดยปกต ทกระบบ FRP จาเปนตองมชนรองพน ใหทาวสดรองพน 1 ถง 2 ชนบนผวคอนกรต เพอใหซมลงไปในรเปดบนผว โดยอณหภมของอากาศโดยรอบและผวคอนกรตตองเปนไปตามทกาหนดไวในหวขอ 6.1 ถาระบบ FRP ตองมการใชวสดฉาบ ตองลงวสดฉาบทนททชนรองพนเรมแหงผว (แตะแลวไมตดนว) และตองลงวสดฉาบภายใน 7 วนหลงจากลงชนรองพน ไมเชนนนตองทาการขดหยาบผวของชนรองพนดวยกระดาษทรายหรอเครองมออนทเหมาะสม กอนลงวสดฉาบ ตองทาความสะอาดผวตามหวขอ 5.4.6 และฉาบวสดฉาบเปนชนบางๆ 1 หรอ 2 ชน และปาดผวใหเรยบเพออดร รอยราว หรอบรเวณทผวไมสมาเสมอ ตองทาการแกไขผวทบวมหลงจากการลงวสดฉาบ ใหเปนไปตามทกาหนดในหวขอท 5.4.5 ตองทาการปองกนผวของชนรองพนและวสดฉาบจากฝ น ความชน และสงปนเปอนอนๆ กอนทจะลง FRP คาอธบาย 6.4.2: การทาชนรองพนอาจใชลกกลงหรอแปรงทสะอาด ชนรองพนททาไดสมาเสมอชวยทาใหผวนอกสดของคอนกรตแขงแรงขน และชวยทาใหการยดเหนยวระหวางคอนกรตและระบบ FRP ดขน โดยปกตไมใชวาทกระบบ FRP แบบขนรปเปยกจะตองใชวสดฉาบ หนาทหลกของวสดฉาบ คอ ทาใหผวคอนกรตเรยบ การลงวสดฉาบอาจใชเกรยงหรออปกรณอนทเหมาะสม การใสทรายซลกาลงในวสดฉาบอาจชวยเพมความเสถยรและลดการบวม

6.4.3 สารเคลอบเสนใย (Saturant) การลงสารเคลอบเสนใยชนแรก ตองลงใหสมาเสมอใหทวบรเวณทจะตดตงระบบ FRP ความหนดของสารทใชตองตาเพยงพอทจะแทรกซมไปเคลอบทวแผนเสนใยกอนการบม อณหภมหองและผวคอนกรตตองอยในชวงทระบในหวขอ 6.1 เพอคงใหความหนดของสารเคลอบอยในสภาพทเหมาะสม สารทผสมแลวมอายเกนชวงเวลาทยงทางานได ตองทาการกาจดตามทระบ ในหวขอ 4.4 คาอธบาย 6.4.3: เรซนทแทรกซมไปเคลอบเสนใยคอองคประกอบทสาคญทสดทจะทาใหเกดเปนแผน FRP ทเสรมกาลงชนสวนคอนกรต ปรมาณการใชของเรซนขนกบชนดของเรซน อณหภมหอง และความพรนของผวคอนกรต ซงมรายละเอยดเปนไปตามเอกสารขอมลของระบบ (System Data Sheet)


6.4.4 การลงแผนเสนใยและสารเคลอบเสนใย หลงจากลงสารเคลอบเสนใยชนแรกอยางสมาเสมอแลว ใหตดตงแผนเสนใยเขาท โดยตดแผนเสนใยไวลวงหนาตามความยาวทผออกแบบกาหนด และทาการกดแผนเสนใยอยางนมนวลลงบนสารเคลอบเสนใยททาไว ตองทาการรดอากาศทถกขงอยระหวางคอนกรตและแผนเสนใย โดยการรดตองทาขนานทศของเสนใย และทาใหเรซนยงคงเคลอบทวเสนใย และแนบสนทกบผวคอนกรต ไมอนญาตใหรดในทศตงฉากกบเสนใย ในกรณทเปนแผนเสนใย 2 ทศ ใหทาการรดจากหวถงทายในทศเสนขวาง (Fill) กอน แลวจงคอยรดในทศเสนยน (Warp) หลงจากนนใหลงสารเคลอบเสนใยทบแผนเสนใยอกชนใหมากพอทจะทาใหแนใจไดวาชมตวเสนใยอยางทวถง ทงการลงสารเคลอบเสนใยชนแรก การตดตงแผนเสนใย และการลงสารเคลอบเสนใยทบหนา ใหกระทาอยางตอเนอง หามหยดพก คาอธบาย 6.4.4: (1) วธการตดตงนใชกบแผนเสนใยชนเดยว หรอใชกบการตดตงแผนเสนใยชนแรกกรณทมแผน

เสนใยหลายชน การลงเรซนบนเสนใยนอาจจะกระทากอนนามาตดตงบนผวคอนกรต โดยใชเครองลงเรซน (Resin-Impregnating Machine) เพอความสะดวกในการขนยายและปองกนเสนใยหกงอ มกนยมตดแผนเสนใยเปนแผนสนๆ ยาวประมาณ 4.5 ถง 6.0 เมตร โดยปกตมกใชลกกลงเหลก ไลเรซนใหแทรกไปทวเสนใยและไลอากาศทถกกกอย แตตองระวงมใหใชแรงกดมากเกนไปอาจทาใหเสนใยหกได การรดในทศตงฉากกบเสนใย อาจทาใหเสนใยเสยแนวหรอทาใหเสนใยเสยหายได

(2) กรณของเสนใยสองทศทางจะแบงออกเปน ทศเสนยน (Warp) และทศเสนขวาง (Fill) โดยท ทศเสนยน (Warp) หมายถง เสนใยของผนเสนใยในทศทางตามยาว (Lengthwise) หรอทศทางขนานกบขอบของผนเสนใย หรอ ทศทางตามยาวในเครองทอ (Loom) และทศเสนขวาง (Fill) หมายถง เสนใยในทศทางจากขอบถงขอบของผนเสนใยในทศทางตงฉากกบทศเสนยน (Warp) ของผนเสนใย

6.4.5 กรณเสนใยหลายชน

ในกรณททาการตดต งระบบทใชเสนใยหลายชน การตดต งแตละชนใหทาตามหวขอ 6.4.4 ปรมาณของเรซนทใชทบหนาแผนเสนใยแตละชน จะมากกวากรณของแผนเสนใยชนเดยวอยประมาณรอยละ 15 ถงรอยละ 20 เนองจากเรซนตองเปนทงทบหนาของแผนเสนใยชนกอนหนา และตองเปนรองพนของแผนเสนใยชนถดมาดวย การจดเรยงทศของเสนใยและลาดบการจดวางใหทาตามทกาหนดตามแบบ การลงแผนเสนใยแตละชน ใหลงกอนทเรซนชนกอนหนาจะเรมแขงตว จานวนชนทสามารถตดตงไดใน 1 วน ขนอยกบเอกสารขอมลของระบบ การตดตงกรณ


เสนใยหลายชนนจะใชเวลาหลายวนกได เมอชนกอนหนาแหงสนทและมการบมสมบรณไปแลว อาจตองทาการเตรยมผวตามเอกสารขอมลของระบบ เชน ขดดวยกระดาษทรายเบาๆ และฉาบดวยวสดฉาบ ตามหวขอ 6.4.2 คาอธบาย 6.4.5: ในงานซอมเสรมกาลงบางอยางอาจตองใชการเสรมดวยเสนใยมากกวา 1 ชนดวยวธขนรปเปยก เวลาทตองรอระหวางการตดตงแตละชนขนอย ชนดของเรซน ชนดของแผนเสนใย และอณหภมหอง และควรรอใหเรซนแทรกซมเคลอบทวแผนเสนใยเสยกอนเพอปองกนการเกดฟองอากาศ ปรมาณการใชของเรซนทบหนาขนกบชนดของเรซน ชนดของแผนเสนใย และอณหภมหอง การตดตงแผนเสนใยมากชนเกนไปใน 1 วน อาจทาใหชนเสนใยมการเลอนหรอการแยกตว เนองจากนาหนกของตวแผนเสนใยเอง จานวนชนทสามารถตดตงไดใน 1 วน ขนอยกบอณหภมบรเวณโดยรอบ นาหนกของแผนเสนใย และตาแหนงทตดตงวาอย เหนอศรษะหรออยในแนวดง ปรมาณเรซนทตองใชเคลอบผวมรายละเอยดเปนไปตามเอกสารขอมลของระบบ (System Data Sheet)

6.4.6 การตอทาบแผนเสนใย ถาเสนใยตองมการหยดขาดชวงในทศของเสนใย ตองทาการตอทาบ โดยความยาวของการตอทาบใหเปนไปตามทแบบกาหนดแตตองไมตากวา 150 มลลเมตร เมอใชแผนเสนใยหลายแถบขนานกน ตองจดรอยตอของแตละแถบไมใหอยในแนวเดยวกน และในกรณทใชแผนเสนใยหลายชน กตองจดใหรอยตอแตละชนเยองกน ไมจาเปนตองตอทาบแผนเสนใยในทศขวาง นอกจากมการระบในแบบ คาอธบาย 6.4.6: การตอทาบจาเปนเมอความยาวของแผนเสนใยทจะตดตงยาวเกนกวาทระบในเอกสารขอมลของระบบ ความยาวของการตอทาบขนกบชนดของเสนใยและเรซน สาหรบพนทใหญ การตอทาบตามยาวของเสนใยควรทาใหเสรจในวนเดยว ถาตองทาการตอทาบในทศขวาง ใชเวลาหลายวนได

6.4.7 แนวของวสด FRP ตองจดแนวของชนเสนใยบนชนสวนโครงสรางตามทแบบกาหนด การเบยงเบนของแนวเสนใยหามเกน 5 องศา (ประมาณ 90 มลลเมตรตอเมตร) ตามทระบในหวขอ 7.3 เมอตดตงแลวเสรจ เสนใยตองไมหก พบ หรอเปนคลน


คาอธบาย 6.4.7: ประสทธภาพของระบบ FRP ชนดเสนใยทศทางเดยว (Unidirectional FRP System) ขนอยกบ ทศทางการเรยงตวของเสนใย (Fiber Orientation) และความตรงของเสนใย (Straightness) การเบยงเบนของทศทางการเรยงตวของเสนใย ซงอาจเกดจากการรดทไมถกตองหรอความผดพลาดในการวางแผนเสนใยจะมผลอยางยงตอกาลงของระบบ FRP อยางมนยสาคญกวาคามอดลสความยดหยนของระบบ FRP

6.4.8 การยดแผน FRP

ตองทาการยดแผน FRP เขากบคอนกรตตามทแบบกาหนด กรณใชหมดหรอตวยดทางกลตองระวงไมใหเสนใยหรอคอนกรตเสยหาย และตองระวงการกดกรอนทางไฟฟา (Galvanic Corrosion) ในกรณใชเหลกยด FRP ทเปนเสนใยคารบอน สาหรบตวยดทเปนวสด FRP ระยะฝงในคอนกรตตองเพยงพอ คาอธบาย 6.4.8: การยดแผนเสนใยชวยปองกนไมใหระบบ FRP เกดการวบตเพราะเสนใยหลดรอน (Delamination) สามารถทาไดหลายวธ นอกจากนการเสรมแผนเสนใยในลกษณะตวย (U-Wrap) จะชวยเสรมการยดมใหแผนเสนใยหลดรอนออกกอนทจะรบนาหนกไดเตมทตามทออกแบบ

6.5 การตดตงระบบ FRP แบบบมสาเรจ การตดตงระบบ FRP แบบบมสาเรจ โดยทวไปกใกลเคยงกบวธการตดตงแผนเสนใยชนเดยวของระบบขนรปเปยก คาอธบาย 6.5: ระบบนจะเปนการตดตงชนสวนแบบบมสาเรจทเคลอบเสนใยดวยเรซนไวลวงหนาและไดรบการบมเรยบรอยแลว รปแบบของชนสวนมทงแบบเปนแผน แถบ เปนตะแกรง และเปนเปลอกบาง โดยปกตใชวสดยดประสานเปนตวยดตดแผนเสนใยแบบบมสาเรจเขากบผวคอนกรต 6.5.1 การทาวสดยดประสาน

ทาวสดยดประสานใหสมาเสมอและทวผวคอนกรตทจะทาการตดตง ความหนาและความหนดของวสดยดประสานใหเปนไปตามเอกสารขอมลของระบบ กอนจะทาการทาวสดยดประสาน อณหภมหองและผวคอนกรตตองอยในชวงทกาหนดในหวขอ 6.1 วสดยดประสานทผสมแลวมอายเกนชวงเวลาทยงทางานได ใหทาการกาจดทงตามทระบในหวขอ 4.4


คาอธบาย 6.5.1: การทาวสดยดประสานอาจใชพาย (Spatula) หรออปกรณอนทเหมาะสม ปรมาณการใชของวสดยดประสานขนกบชนดของวสดยดประสาน อณหภมหอง และความพรนของผวคอนกรต ไมตองทาวสดยดประสานในกรณของการตดตงชนสวนบมสาเรจแบบเปลอกบางทมการเวนชองวางไวระหวางผวคอนกรตและเปลอก FRP เพอทาการอดฉดในภายหลงตามหวขอ 6.5.4

6.5.2 การตดตงชนสวน FRP ตองทาความสะอาดชนสวน FRP และตดใหไดขนาดตามทแบบกาหนด หลงจากนนจงวางลงบนวสดยดประสานททาไวซงยงมอายไมเกนชวงเวลาทยงทางานได ตองทาการไลอากาศทถกขงอยระหวางแผน FRP และคอนกรต และตองกาจดวสดยดประสานทเกนออกมา หามรบกวนระบบ FRP หลงจากตดตงแลว จนกวาวสดยดประสานจะไดรบการบมเตมท คาอธบาย 6.5.2: (1) ระบบทใชกนโดยทวไปมบมสาเรจหลายรปแบบมาก จงเปนสงจาเปนทจะตองปฏบตตาม

คาแนะนาของผผลตเกยวกบรายละเอยดการตดตง เชน การตอทาบ ตอชน ตาแหนงการวาง จดตอ

(2) ควรใสหนากากกรองฝ นขณะทาการตดแผน FRP เพอปองกนอนตราย

6.5.3 การยดชนสวน โดยปกต การยดของระบบ FRP แบบบมสาเรจกเหมอนกบการยดแผนเสนใยของระบบขนรปเปยกในหวขอ 6.4.8 คาอธบาย 6.5.3: ในกรณทตดแผนบมสาเรจในตาแหนงเหนอศรษะ อาจจาเปนตองยดหรอใชคายนชวคราว จะกวาวสดยดประสานจะไดรบการบมเตมท

6.5.4 การอดฉดชนสวนบมสาเรจแบบเปลอกบาง (Precured Shell) กรณเสรมระบบ FRP ชนดชนสวนสาเรจแบบเปลอกบางพนรอบเสาคอนกรต ตองทาการอดฉดชองวางระหวางชนสวน FRP กบคอนกรตหลงจากการตดตงตวชนสวน FRP ไมนอยกวา 24 ชวโมง การอดฉดโดยใชแรงดนใหทาตามทแบบกาหนดและคาแนะนาของผผลต ตววสดทใชอดฉดตองมความเครยดหดตว (Shrinkage Strain) นอยกวา 0.0005 และมกาลงรบแรงอดมากกวา 28 เมกาปาสกาล (285 กโลกรมแรงตอตารางเซนตเมตร) คาอธบาย 6.5.4:


การอดฉดโดยใชแรงดนสามารถทาใหเกดแรงดงขนในชนสวน FRP เนองจากการโอบปด (Active Confinement) ตวเสา ไมควรทาการโอบปดเสาดวยเสนใยแกว เนองจากอาจเกดความเสยหายโดยการวบตจากการคบ (Creep Rupture) ของตวใยแกว ถาเปนเสนใยคารบอนไมควรทาใหความเครยดดง (Tensile Strain) ในตวเสนใยเกนรอยละ 50 ของคาความเครยดประลย

6.6 การตดตงระบบ FRP แบบฝงใกลผว ในระบบฝงใกลผว จะทาการสอดและยดแทงหรอแถบ FRP ลงในรองทไดเตรยมไวกอนในหวขอ 5.4.4 คาอธบาย 6.6: ระบบ FRP แบบฝงใกลผวสามารถฝง FRP เขาในชนสวนโครงสรางทอยตดกน ทาใหสามารถปรบปรงกาลงรบนาหนกของชนสวนบรเวณทตองรบโมเมนตลบ และปองกนความเสยหายอนอาจเกดจากการกระแทกหรอการขดสโดยตรงตอระบบ FRP

6.6.1 การทาวสดยดประสาน ตองทาการผสมสวนผสมของวสดยดประสานทจะใชฝง FRP ในสดสวนทกาหนดในเอกสารขอมลของระบบ และผสมใหทวถงจนไดสและความขนเหลวทสมาเสมอ ใหใสสวนผสมของวสดยดประสานลงในรองท งหมดทจะตดต งโดยใสลงครงหนงของความลกของรอง อณหภมหองและทผวคอนกรตกอนทจะใสวสดยดประสานตองอยในชวงทกาหนดในหวขอ 6.1 ใหทาการกาจดวสดยดประสานทผสมแลวมอายเกนชวงเวลาทยงทางานได ตามทระบในหวขอ 4.4 คาอธบาย 6.6.1: ชองวางในรองทเกดขนระหวางวสดยดประสานและคอนกรตทาลายประสทธภาพตอการทางานของระบบ FRP

6.6.2 การตดตง FRP

ตองทาความสะอาดแทงหรอแถบ FRP และตดใหไดความยาวตามทแบบกาหนด วาง FRP ลงในรอง และคอยๆ กดใหวสดยดประสานไหลออกมารอบๆ ตว FRP จนเตมชองวางระหวางผนงรองและ FRP จากนนจงเตมวสดยดประสานใหเตมรอง และปาดผวใหเรยบ คาอธบาย 6.6.2: การตดแทงหรอแถบ FRP อาจใชจานตดความเรวสง (High – Speed Grinding Cutter) หรอเลอยฟนละเอยด (Fine Blade Saw) ไมควรตดดวยกรรไกรหรออปกรณอนทอาจทาใหเสนใยเสยหาย และควรใสหนากากกนฝ นขณะตด


6.7 การบม ตองปลอยใหระบบ FRP ไดรบการบมตามเอกสารขอมลของระบบ หามเปลยนสวนผสมของเรซนในสนาม เพอเรงใหการบมเกดเรวขน ในกรณจาเปนตองเรงการบมใหเรวขนอาจใชอณหภมสงขนชวยเรงตามทกาหนดในหวขอ 6.1.2 และตองมการตรวจสอบกระบวนการบมของชนทตดตงไปแลวกอนทจะตด FRP ชนถดไป หามตดตงชนถดไปในกรณทกระบวนการบมผดปกต หามไมใหโครงสรางรบแรงเตมทกอนทการบมจะสมบรณเวนแตระบเปนอยางอน ในระหวางการบมใหปองกนระบบ FRP ตามทกาหนดในหวขอ 6.9 คาอธบาย 6.7: การบมเปนกระบวนการทขนกบเวลาและอณหภม และอาจใชเวลา 2 ถง 3 วนภายใตอณหภมหอง บางระบบ FRP ตองการแรงดนจากภายนอกมากดไวตลอดระหวางการบมเพอปองกนไมใหตว FRP หลดออกมา

6.8 การเคลอบปองกนผว (Protective Coating) และการแตงผว (Finishing) การเคลอบปองกนผวจะเคลอบทผวหนาของระบบ FRP อณหภมทผวและอณหภมอากาศโดยรอบตองอยในชวงทระบในหวขอ 6.1 และหามเคลอบผวถามความชนทผวหรอมความชนในอากาศมาก ตวเคลอบทใชตองมลกษณะยดหยน (Flexible) กนน า ไมเปนชนดทไมยอมใหไอระเหยผาน (Non-Vapor-Barrier) และเขากนไดกบระบบ FRP ทใช ตวเคลอบนอาจเปนประเภทปนซเมนตปอรตแลนดทผสมพอลเมอร (Polymer – Modified Portland) หรอ พอลเมอรลาเทกซ (Polymer – Base Latex) สาหรบมอรตารใชฉาบเคลอบผวตองทาจากทรายซลกา (Silicate Sand) ทมขนาดระหวางตะแกรงเบอร 40 (0.42 มลลเมตร หรอ 1/64 นว) และเบอร 6 (3.36 มลลเมตร หรอ 1/8 นว) และลงทรายใหทวระบบ FRP กอนทเรซนจะแขงตว ทงนตองเตรยมวธทเหมาะสมสาหรบการทางานในแนวดงและเหนอศรษะ (Overhead) ความหนาของเคลอบตองเปนไปตามทแบบกาหนด สวนลกษณะภายนอกชนสดทายใหมสและลกษณะพนผวใกลเคยงกบคอนกรตโดยรอบ หามใชตวทาละลายเชดทาความสะอาดผวของระบบ FRP นอกจากผผลตระบบ FRP อนมต ถาจาเปนตองขดเพอทาใหผวหยาบดวยการใชแรงดนลม ตองไมใชความดนลมมากเกนไป เพอไมใหเสนใยเสยหาย คาอธบาย 6.8: การเคลอบปองกนผวมจดประสงคเพอ ความสวยงาม และการปองกนตอการกระแทก ไฟ แสงอลตราไวโอเลต สารเคม ความชน และผประสงคราย ผวปนทรายสามารถชวยปองกนการกระแทกหรอเพลงไหม สในกลมของ ยรเทน ฟลออไรด หรออพอกซ สามารถชวยปองกนแสงแดดได การใชตวทาละลายเชดทาความสะอาดผวอาจเปนอนตรายตอเรซนของระบบ FRP ได สาหรบการทาสทบหนา โดยปกตไมจาเปนตองขดตวเคลอบปองกนผวใหหยาบถาทาสชนแรกภายใน 2 ถง 3 วนหลงจากทาการ


ผสมตวเคลอบเรซน 375 ไมครอน (0.375 มลลเมตร) สดทาย และควรทงชวงหาง 1 ถง 2 ชวโมง กอนทาชนท 2

6.9 การปองกนชวคราว

ตองทาการปองกนระบบ FRP จนกวาเรซนไดรบการบมเตมท คาอธบาย 6.9: เตนทชวคราวหรอผาใบพลาสตก อาจชวยปองกนระบบ FRP ตอฝน ฝ น สงสกปรก การกระทบแสงแดดทมากเกนไป อณหภมทสงเกนไป และความชนทมากเกนไป

7. การตรวจสอบและการประกนคณภาพ 7.1 การตรวจสอบวสด

7.1.1 กอนเรมทาการกอสราง ตองตรวจสอบเอกสารรบรองจากผผลตและเปรยบเทยบสวนประกอบของ FRP ทงทจดสงมาและจดเกบอย ใหเปนไปตามแบบและเอกสารขอมลของระบบ อาจตรวจสอบโดยใชแบบฟอรม บฟ. มยผ. 1508-1 ในภาคผนวก ก

7.1.2 หากตองทาการทดสอบระบบบมสาเรจและระบบฝงใกลผวใหทดสอบกบชนตวอยาง และสาหรบระบบขนรปเปยกใหทาการทดสอบกบแผนทดสอบตวอยาง หามใชวสดใดๆทไมเปนไปตามทแบบกาหนด ระหวางการตดตงอาจตองมการทาแผนทดสอบตวอยางเพมเตม

คาอธบาย 7.1: การทดสอบทกลาวถงในหวขอนมวตถประสงคเพอการยอมรบวสดในโครงการกอสรางนนๆ มใชเปนการรบรองคณสมบตของวสด (Qualification) การทดสอบเพอรบรองคณสมบตของวสดอาจดาเนนการตามขอแนะนาในขอกาหนดของวสดตาม AASHTO Material Specifications สาหรบระบบ FRP ในกรณทมระบไว ขอบเขตของการทดสอบวสดขนอยกบขนาดและความซบซอนของโครงการ การทดสอบควรจะรวมถงการทดสอบกาลงรบแรงดงและมอดลส อณหภมการเปลยนแกว (Tg) ชวงเวลาทยงทางานได กาลงรบแรงเฉอนยดเหนยว กาลงของรอยตอ (Lap Splice Strength) และความแขงตามมาตรฐาน ASTM เชน ASTM D3039 เปนตน

7.2 การตรวจสอบประจาวน ในแตละวนตองทาการบนทก วนและเวลาของการซอม; อณหภมหองและผวคอนกรต; ความชนสมพทธ; สภาพอากาศโดยทวไป; ความแหงของผวตาม ACI 503.4; การเตรยมผวและสภาพผวของวสดฐาน; ความสะอาดของผว; ความกวางของรอยราวทไมไดฉดอพอกซ; หมายเลขงวดการผลตของเสนใยหรอ FRP แบบบมสาเรจ และตาแหนงทตดตง; หมายเลขงวดการผลต อตราสวนผสม เวลาทใชในการ


ผสม และสภาพหลงจากการผสมแลวของ เรซน วสดรองพน วสดฉาบ สารทใชเคลอบเสนใย วสดยดประสาน และสารเคลอบผว; สงทสงเกตไดระหวางการบมเรซน; วธการตดตงถกตองหรอไม; ผลการทดสอบแรงยดเหนยว และลกษณะการวบต; คณสมบตของ FRP จากการทดสอบชนตวอยางในสนามหรอ แผนทดสอบตวอยาง (ถามการกาหนด); ตาแหนงและขนาดของการหลดรอนหรอฟองอากาศ (ถาม); และความคบหนาของงาน คาอธบาย 7.2: ควรเกบบนทกการตรวจสอบและแผนทดสอบตวอยางไวอยางนอย 10 ป

7.3 การตรวจสอบทศของเสนใย ทาการตรวจสอบทศของเสนใยดวยสายตาใหเปนไปตามทแบบกาหนด ตรวจสอบการหกพบของเสนใย ตรวจสอบความเปนคลนลอนของเสนใยตามขอ 6.4.7 ตองทาการรอและซอมบรเวณทไมเปนไปตามขอกาหนด ดวยวธการตามหวขอ 8.4

7.4 การตรวจสอบการหลดรอน (Debonding) หลงจากเรมการบมอยางนอย 24 ชวโมง ใหทาการตรวจสอบพนผวดวยตาวา มการบวม ฟองอากาศ หรอการหลดรอนหรอไม ถาสงสยวามชองวางหรอกระเปาะอากาศภายใน ใหทาการเคาะและฟงเสยงดวยวตถแขงเพอหาบรเวณทมการหลดรอน โดยทาการเคาะทกๆ 0.1 ตารางเมตร เปนอยางนอย ไมจาเปนตองทาการแกไขจดบกพรองทมขนาดเสนผานศนยกลางเลกกวา 6 มลลเมตร ถาจดบกพรองมขนาดเสนผานศนยกลางใหญกวา 6 มลลเมตร แตเลกกวา 32 มลลเมตร ใหทาการแกไขตามหวขอ 8.2 ถาจดบกพรองมขนาดเสนผานศนยกลางใหญกวา 32 มลลเมตร แตเลกกวา 150 มลลเมตร และมจานวนนอยกวา 5 แหงในทกๆ 3 เมตรตามความยาวหรอความกวาง ใหทาการแกไขตามหวขอ 8.3 ถาจดบกพรองมขนาดเสนผานศนยกลางใหญกวา 150 มลลเมตร ใหทาการแกไขตามหวขอ 8.4 คาอธบาย 7.4: การตรวจสอบอาจมองหาความเปลยนแปลงของส การหลดรอน การลอก การพอง การแอนตว สงทแสดงวามการกดกรอนของเหลกเสรม และสงผดปกตอนๆ ผลกระทบจากการหลดรอนขนอยกบขนาด ตาแหนง และจานวน เมอเทยบกบพนทททาการตดตงทงหมด เมอมบรเวณทนาสงสยวาจะมการหลดรอน กอาจทาการทดสอบเพมเตม เชน การตรวจหาดวยคลนเสยงความถสง (Ultrasonic Scanning) การตรวจหาดวยคลนไมโครเวฟ (Microwave Detection) การวดอณหภมพนผวดวยแสงอนฟราเรด (Infrared Thermography)


7.5 การตรวจสอบการบมของเรซน ถาตองการตรวจสอบการบมของเรซน ใหตรวจสอบการบมของเรซนดวยตา หรอโดยการทดสอบแผนทดสอบตวอยาง หรอเรซนตวอยางในหองปฏบตการตาม ASTM D3418 การผานเกณฑทดสอบใหเปนไปตามคาแนะนาของผผลต กรณทดสอบแลวไมผานตามเกณฑ ตองทาเครองหมายทงบรเวณและซอมตามหวขอ 8.4 คาอธบาย 7.5: ระยะเวลาในการบม และอณหภมในการบมเรซนจะตองระบไวในเอกสารขอมลของระบบ จานวนและความถในการสมตวอยางทดสอบขนอยกบขนาด และความซบซอนของโครงการ การตรวจสอบการบมของเรซนดวยวธตรวจพนจอาจทาโดยสงเกตลกษณะทางกายภาพ ไดแก ความเหนยวหนดของเรซน (Tackiness) และความแขงของผวงาน หรอความแขงของตวอยางเรซน (Resin-Cup Samples)

7.6 การตรวจสอบการยดเหนยว (Adhesion) หลงจากเรมการบมอยางนอย 24 ชวโมงและกอนทจะลงเคลอบผว ใหทาการดงทดสอบ (Direct Tension Pull-Off Test) ตามมาตรฐาน ASTM D4541 เพอตรวจสอบแรงยดเหนยวระหวางระบบ FRP และคอนกรต ตาแหนงและจานวนการสมทดสอบ ใหเปนไปตามทแบบกาหนด แตตองมจานวนการทดสอบอยางนอย 3 จด โดยทตองไมนอยกวา 1 จดตอชนสวน 1 ชวง (คาน พน หรอ เสา) หรอ ตองไมนอยกวา 1 จดตอพนทของระบบ FRP 90 ตารางเมตร และไมนอยกวา 1 จดตอ 1 ชนดของคอนกรต ทงนตองตรวจสอบผวทวบตของชนสวนทดงออกมา เพอใหแนใจวาการวบตเกดในเนอคอนกรต ถาการวบตเกดในแนวรอยตอระหวาง FRP กบคอนกรตทระดบความเคนดงตากวา 1.40 เมกะปาสกาล (14 กโลกรมแรงตอตารางเซนตเมตร) ใหถอวาไมผานการทดสอบและตองทาการซอมตามหวขอ 8.4 สาหรบบรเวณทดสอบ ทถกดงหลดออกมา ใหทาการซอมตามหวขอ 8.3 คาอธบาย 7.6: จานวนตวอยางทดสอบขนกบขนาดและความซบซอนของโครงการ ตาแหนงททาการทดสอบควรอยบนบรเวณทราบเรยบและเปนตวแทนของระบบ FRP และพนผวคอนกรต ควรเลอกจดทดสอบในบรเวณทคาดวามหนวยแรงตาในระหวางการใชงาน ACI 440.3R-04 Part 3 หวขอ L.1 กาหนดวธการดงทดสอบระบบ FRP โดยเฉพาะ ซงเปนขอกาหนดทไดรบการพฒนามาจากมาตรฐาน ASTM D4541 อนเปนวธการทดสอบของสารเคลอบผวทวไปทใชกนกอนหนา อาจพจารณาเลอกทดสอบแผนตวอยางระบบ FRP ขนาดประมาณ 0.1 ตารางเมตร ซงตดตงบนผวคอนกรตจรงกอนการตดตงระบบ FRP เพอประเมนประสทธภาพของการยดเหนยวกอนการตดตงจรง


7.7 การตรวจสอบความหนาของเรซนหลงการบม (Cured Thickness) ถาตองการตรวจสอบความหนาของเรซนหลงการบม ใหทาการเจาะชนตวอยางขนาดเสนผานศนยกลาง 12.5 มลลเมตร (0.5 นว) เพอตรวจสอบความหนาและจานวนชนของเสนใย จานวนของการสมตวอยางใหเหมอนกบหวขอ 7.6 นอกจากมการระบเปนอยางอน การซอมบรเวณทเจาะออกมาใหเปนไปตามหวขอ 8.3 ถาจานวนชนของเสนใยนอยกวาทระบในแบบหรอ ความหนาหลงจากการบมนอยกวาทระบในแบบเกนกวา 0.8 มลลเมตร ใหถอวาใชไมได ตองทาเครองหมายทงบรเวณ และซอมตามหวขอ 8.4 คาอธบาย 7.7: สามารถใชชนตวอยางจากการทดสอบแรงยดเหนยวมาวดความหนาหรอหาจานวนชนของเสนใยโดยไมตองเจาะเพมได ไมควรเจาะชนสวนตวอยางในบรเวณทมหนวยแรงสง หรอบรเวณทมการตอทาบ

7.8 การทดสอบการรบนาหนกบรรทกของโครงสราง (Load Test) ถาตองทดสอบการรบน าหนกบรรทกของโครงสราง ใหทาการทดสอบน าหนกบรรทกกบโครงสรางทบรณะซอมแซมเสรจแลว

7.9 การทดสอบเพมเตม

ถาตองการทดสอบเพมเตมเพอประเมนกาลงรบแรงดง มอดลสความยดหยน และความเครยดประลย ใหทาการทดสอบเพมเตมกบแผนทดสอบตวอยางดวยการทดสอบแรงดงตามมาตรฐาน ASTM D3039 และทดสอบอยางนอย 5 แผนทดสอบสาหรบแตละระบบ FRP ถาคาเฉลยของกาลงรบแรงดงตากวาคาทระบในแบบเกนกวารอยละ 5 โดยทคาตาสดตากวาคาระบในแบบเกนกวารอยละ 10 ใหถอวาระบบ FRP นนใชไมได คาอธบาย 7.9: ACI 440.3R-04 Part 3 หวขอ L.2 กาหนดวธการทดสอบแรงดงของระบบ FRP โดยเฉพาะ เปนขอกาหนดทไดรบการพฒนามาจาก ASTM D3039 อนเปนวธการทดสอบของพอลเมอรทวไปทใชกนกอนหนาน การทดสอบเพมเตมอนทอาจเปนประโยชนไดแก ACI 440.3R-04 Part 3 หวขอ L.3 ซงกาหนดวธการทดสอบแรงดงของรอยตอทาบของระบบ FRP โดยเฉพาะ เปนขอกาหนดทไดรบการพฒนามาจาก ASTM D3165 และ ASTM D3528 อนเปนวธการทดสอบทวไปของรอยตอทาบดวยวสดยดประสาน อยางไรกตาม ณ ขณะจดทามาตรฐานน (พ.ศ. 2550 - 2551) ยงไมมหนวยงานหรอสถาบนภายในประเทศสามารถทาการทดสอบการรบแรงดงของระบบ FRP ไดโดยตรง


8. การซอมงานทบกพรอง หวขอนกาหนดสภาพและชนดของความบกพรองของระบบ FRP ทตองแกไขและวธแกไขทยอมรบได วธการซอมขนอยกบชนด ขนาด และขอบเขตของความบกพรอง คาอธบาย 8: ความบกพรองทเกดกบระบบ FRP มอยหลายแบบ เชน (1) ชองวางหรอกระเปาะอากาศอยระหวางผวคอนกรตและชนรองพน เรซน หรอวสดยดประสาน หรอในตวระบบ FRP (2) การหลดรอนของระบบ FRP (3) ขอบของระบบ FRP เกดแตกหกเสยหาย (4) การทเสนใยเปนคลนหรอคดงอ (5) ความไมตอเนองทเกดจากเสนใยขาด (6) รอยราว จดพอง หรอการรอนของเคลอบผว (7) ลงเรซนไมทวถงหรอไมสมาเสมอ (8) เรซนไดรบการบมทไมเพยงพอ (9) การวางทศของเสนใยทผดพลาด

8.1 การซอมเคลอบปองกนผว ความบกพรองของตวเคลอบผวม 3 ประเภท คอ รอยราวเปนเสนบางๆ (Hairline Cracks) จดพอง และการลอก กอนจะลงตวเคลอบใหมผวของวสดเคลอบเดมตองแหง และตองทาการตรวจสอบดวยสายตาถงลกษณะความบกพรองเกดทผวหรอภายในของตว FRP กรณพบขอบกพรองตองทาการซอมตามหวขอ 8.2 ถง 8.4 ในกรณทรอยราวของตวเคลอบเปนบรเวณเลกๆ ใหขดบรเวณนนเบาๆ ดวยกระดาษทราย แลวคอยลงตวรองพนทเหมาะสมและตวเคลอบใหมตามเอกสารขอมลของระบบ โดยตองลงตวเคลอบคลมรอยราวและเกนออกไปทง 2 ดานอยางนอย 25 มลลเมตร กรณทมจดพองในตวเคลอบใหขดบรเวณทพองทงหมดออก ใหกนเนอทเขาไปในบรเวณโดยรอบอยางนอย 300 มลลเมตร หามทาการเคลอบทบตวเคลอบเดมบรเวณจดพองทขดออกไมหมด หลงจากนนเชดใหสะอาดและทงใหแหงสนท แลวจงลงชนรองพนและเคลอบใหมตามเอกสารขอมลของระบบ กรณทตวเคลอบมการลอกเปนบรเวณกวางใหขดตวเคลอบออกทงหมด หลงจากนนใหขดเบาๆ ดวยกระดาษทราย เชดใหสะอาด ทงใหแหง แลวจงลงตวเคลอบใหมตามเอกสารขอมลของระบบ คาอธบาย 8.1: ผลกระทบระยะสนของความบกพรองของตวเคลอบเปนดานความสวยงาม แตในระยะยาวอาจทาใหระบบ FRP เสอมสภาพได เนองจากการทความชนแทรกเขาไปรวมตวในบรเวณทพบขอบกพรอง รอยราวของตวเคลอบมกไมไดเกดจากปญหาดานโครงสราง และอาจเกดจากลงเคลอบหนาเกนไป การหดตวมากเกนไประหวางการบม และการขดขดจากภายนอก การกาจดเคลอบเกาไมควรใชเครองพนทรายหรอการฉดนาดวยแรงดนสง เพราะจะทาใหเกดความเสยหายตอผวของ FRP สวนการพองของตวเคลอบมกจะเกยวกบความชนทซมผานผวชนนอกสดเขาไปขงอยดานใน จงจาเปนตองกาจดความชนใหหมดกอนทจะลงเคลอบผวใหม การลอกของตวเคลอบแสดงวาลงเคลอบเดมไวไมถกตอง และมกเกดจากการเตรยมผวทไมเหมาะสม การลงเคลอบใหมทบเคลอบเกาทลอกหรอมความบกพรอง จะกก


จดบกพรองไวภายในและทาใหขบวนการเสอมสภาพเกดเรวขน และทาใหเคลอบใหมเสยหาย เรวขนดวย

8.2 การอดฉดจดบกพรองขนาดเลกดวยอพอกซ 8.2.1 ไมตองซอมแซมกระเปาะอากาศหรอความไมตอเนองทผวขนาดเลก ทมขนาดเสนผานศนยกลาง

ไมเกน 6 มลลเมตร 8.2.2 สาหรบกระเปาะอากาศหรอความไมตอเนองทผวขนาดเสนผานศนยกลางไมเกน 6 มลลเมตร ซง

พบทขอบ หรอมจานวนมากกวา 5 แหงในพนทระบบ FRP 1 ตารางเมตร และจดบกพรองขนาดเลกทมเสนผานศนยกลางระหวาง 6 และ 32 มลลเมตร และไมไดเกดเขาไปถงระบบ FRP ชนถดไปกรณเปนระบบ FRP แบบหลายชน (Multiple-Ply FRP Systems) ใหทาการซอมดวยการฉดอพอกซความดนตา ในกรณพบวาการฉดอพอกซทาใหการหลดรอนระหวางชนของ FRP ขยายตวมากขน ใหหยดฉดและทาการซอมตามหวขอ 8.3 คาอธบาย 8.2.2: จดบกพรองทอยใกลขอบอาจมผลกระทบทาใหหนวยแรงเพมขนซงทาใหการหลดรอนเกดเรวขน และความบกพรองประเภทอนขยายตวมากขน ตองระมดระวงไมใหความดนภายในระหวางชนของ FRP ทเกดจากการฉดอพอกซ ทาใหการหลดรอนเกดมากขน ไมควรฉดอพอกซบรเวณหลดรอนขนาดใหญทอยใกลขอบ ควรตดเปดออกและซอมดวยวธปะตามหวขอ 8.3.

8.3 การปะบรเวณทเสยหายไมมาก

บรเวณทเสยหายไมมาก หมายถงบรเวณทพบจดบกพรองทมขนาดเสนผานศนยกลางอยระหวาง 32 ถง 150 มลลเมตร และมจานวนนอยกวา 5 แหงตอทกความยาวหรอความกวาง 3 เมตร ทเสรมระบบ FRP ใหทาการกาจดจดบกพรอง ใหทาการกาจดจดบกพรองเหลานอยางระมดระวง โดยใหกนพนทออกไปในบรเวณโดยรอบเปนระยะไมนอยกวา 25 มลลเมตร ในกรณท FRP มหลายชน ใหคอยๆ เลาะทละชนจนพนชนทเสยหาย กรณความเสยหายเกดทชนแรกทตดกบผวคอนกรตใหเลาะออกทงหมดรวมทงชนรองพน หลงจากนนใหเตรยมพนผวใหเหมาะสม และลงชนรองพนหลงจากเตรยมผวคอนกรตและ FRP ใหสะอาดและแหงสนท และลงระบบ FRP ในบรเวณทรอออกดวยกรรมวธเดม และใหปะ FRP ทบโดยใหกนออกไปในบรเวณรอบๆ เปนระยะไมนอยกวา 25 มลลเมตร ทงนอาจทาการซอมตาม หวขอ 8.4 กได คาอธบาย 8.3: FRP ทใชปะควรมคณสมบตเหมอนเดม ทงความหนา ทศของเสนใย ลกษณะการซอนแตละชน และชนดของเรซน การปะลาเขาไปในบรเวณโดยรอบชวยในเรองการถายแรง


8.4 การปะชนสวนบรเวณจดบกพรองขนาดใหญ

สาหรบจดบกพรองทมขนาดเสนผานศนยกลางใหญกวา 150 มลลเมตรตองทาเครองหมายและรอออกใหกนออกไปในบรเวณโดยรอบเปนระยะไมนอยกวา 25 มลลเมตร ในกรณท FRP มหลายชน ใหคอยๆ เลาะทละชนจนพนชนทเสยหาย กรณความเสยหายเกดทชนแรกทตดกบผวคอนกรตใหเลาะออกทงหมดรวมทงชนรองพน หลงจากนนใหเตรยมพนผวใหเหมาะสม และลงชนรองพนหลงจากเตรยมผวคอนกรตและ FRP ใหสะอาดและแหงสนท และลงระบบ FRP ในบรเวณทรอออกดวยกรรมวธเดมจนครบทกชนตามแบบ และใหลงระบบ FRP เพมอกหนงชน (Additional Layer) โดยใหกนออกไปในบรเวณรอบๆ เปนระยะไมนอยกวา 150 มลลเมตร หลงจากการบมใหลงเคลอบผวทบทงบรเวณทซอม คาอธบาย 8.4: โดยปกตจดบกพรองขนาดใหญแสดงวา เกดการหลดรอนอยางรนแรงระหวางชนทาใหสญเสยแรงยดเหนยวกบคอนกรต หรอเกดการกกความชนไวมากซงทาใหเกดการเสอมสภาพของเรซน ควรตรวจสอบจดบกพรองขนาดใหญนอยางระมดระวง เพราะอาจเกดการเสอมสภาพอยางมาก หรอวสดหรอวธการตดตงไมไดมาตรฐาน ถาบรเวณทบกพรองมขนาดใหญและอยในบรเวณทมผลตอความแขงแรงของโครงสราง ควรจะรอระบบ FRP ทงและตดตงใหมทงหมด

9. เอกสารอางอง 9.1 ACI 440.2R-02: Guide for the Design and Construction of Externally Bonded FRP Systems for

Strengthening Concrete Structures, American Concrete Institute, Michigan, 2002. 9.2 AC178: Interim Criteria for Inspection and Verification of Concrete and Reinforced and Unreinforced

Masonry Strengthening using Fiber-Reinforced Polymer (FRP) Composite Systems, ICC Evaluation Service, Inc., California, 2003.

9.3 NCHRP Report 514: Bonded Repair and Retrofit of Concrete Structures Using FRP Composites, Transportation Research Board of the National Academies, Washington, D.C., 2004.


ภาคผนวก ก บญชสาหรบตรวจ (Checklist) บญชสาหรบตรวจตอไปนเปนเพยงตวอยาง กอนนาไปใชงานตองมการปรบใหเหมาะสมกบแตละโครงการ (แบบ บฟ. มยผ. 1508-1 ถง บฟ. มยผ. 1508-9) บฟ. มยผ. 1508-1 หมวดวสด บฟ. มยผ. 1508-2 หมวดการซอมวสดฐาน บฟ. มยผ. 1508-3 หมวดการเตรยมผว บฟ. มยผ. 1508-4 หมวดสภาพแวดลอมกอนการตดตง บฟ. มยผ. 1508-5 การตดตง FRP ระบบขนรปเปยก (Wet Lay-Up) บฟ. มยผ. 1508-6 การตดตง FRP ระบบบมสาเรจ (Precured) บฟ. มยผ. 1508-7 การตดตง FRP ระบบฝงใกลผว (Near Surface Mounted) บฟ. มยผ. 1508-8 การตรวจสอบหาความบกพรอง บฟ. มยผ. 1508-9 ภายหลงการตดตง-การทดสอบเพอควบคมคณภาพ


โครงการ สถานทตง วน/เดอน/ป เวลาเรมงาน เวลาเลกงาน แผนท

บฟ. มยผ. 1508-1 ทะเบยนทดสอบ

(หนวยงานทตรวจสอบ) บญชตรวจสอบการเสรมกาลงโครงสรางคอนกรตเสรมเหลกดวยวสด คอมโพสตเสรมเสนใย

ผตรวจสอบ

อนมต

อณหภม ความชนสมพทธ สภาพอากาศ อณหภมของพนผวทจะตดตง FRP ระบบ FRP ทใช

หมวดวสด

• เกบวสดตามคาแนะนาของผผลต ( ) ใช ( ) ไมใช ( ) ไมเกยว

• เกบตวอยางวสดทงหมดทตองการและสงมอบแลว ( ) ใช ( ) ไมใช ( ) ไมเกยว

• เกบเอกสารรบรองหรอเอกสารแสดงผลการทดสอบของวสด ( ) ใช ( ) ไมใช ( ) ไมเกยว

• คณสมบตของวสดเปนไปตามทกาหนด ( ) ใช ( ) ไมใช ( ) ไมเกยว

• กาจดวสดทงหมดททดสอบแลวไมผานเกณฑ ( ) ใช ( ) ไมใช ( ) ไมเกยว

• วสดทไดรบการรบรอง ตรงกบทระบโดยผออกแบบ ( ) ใช ( ) ไมใช ( ) ไมเกยว

หมายเหต:



บฟ. มยผ. 1508-2 ทะเบยนทดสอบ



อนมต

หมวดการซอมวสดฐาน

• มการกาหนดขอบเขตทจะทาการรอคอนกรตลงในแผนผงทกชนสวน

( ) ใช ( ) ไมใช ( ) ไมเกยว

• รอเกนบรเวณทกาหนด ( ) ใช ( ) ไมใช ( ) ไมเกยว

• ไดรบการอนมตใหรอเกนบรเวณทกาหนด ( ) ใช ( ) ไมใช ( ) ไมเกยว

• หลงจากรอบรเวณทชารดแลว ไดตรวจสอบและทาความสะอาดวสดฐานใหปราศจากฝ น คราบนาปน จารบ นามน ราหรอตะไครนา สทา ขผง สารบมคอนกรต สงแปลกปลอม และวสดอนๆ ททาไมใหเกดการยดเหนยวซอม


• พนทรายใสเหลกเสรมทโผล จนสดเกอบขาว กอนทาการเทคอนกรตซอม


• กาหนดใหใชอปกรณยดทางกล ยดวสด ( ) ใช ( ) ไมใช ( ) ไมเกยว

• ตดตงอปกรณยดทางกล ตามขอกาหนด ( ) ใช ( ) ไมใช ( ) ไมเกยว

• กอนเทคอนกรตซอม ไดทาเหลกเสรมทยนออกจากผว และผวคอนกรตดวยตวประสาน (Bonding Agent)





บฟ. มยผ. 1508 -3 ทะเบยนทดสอบ



อนมต

หมวดการเตรยมผว

• ผวทซอมเสรจเรยบ สมาเสมอ และเขารปกบชนสวนเดม ( ) ใช ( ) ไมใช ( ) ไมเกยว

• มสวนทยนเกนจากผวไมเกน 1 มลลเมตร ( ) ใช ( ) ไมใช ( ) ไมเกยว

• ลบแนวแบบหลอคอนกรต ขอบทแหลมหรอขรขระดวยการขดหรอฉาบ


• ลบมม ทงมมนอก มมใน และขอบทคม ใหมรศมอยางนอย 13 มลลเมตร


• มบรเวณทเปนร หรอเปนรอยบม ทมเสนผานศนยกลางมากกวา 13 มลลเมตร หรอลกกวา 3 มลลเมตร เมอวดจากสนแนวตรงยาว 300 มลลเมตร (เชน ใชไมบรรทดยาว 1 ฟต) ทวางบนผวคอนกรต


• ไดอดรหรอรอยบมดงกลาวตามขอกาหนด ( ) ใช ( ) ไมใช ( ) ไมเกยว

• อดรอยราวทงหมดทผวและในเนอคอนกรต ทกวางเกนกวา 0.25 มลลเมตร ดวยการอดฉดอพอกซ


• แกไขความขรขระทผว ซงเกดจากการอดฉดรอยราว ( ) ใช ( ) ไมใช ( ) ไมเกยว

• ตรวจสอบผว และกาจดฝ น คราบนาปน จารบ นามนสารบมคอนกรต รอยเปอน ราหรอตะไครนา สทา ขผง สงแปลกปลอมและวสดอนๆ ทเปนอปสรรคตอการยดเหนยว


• เตรยมผวทงหมด ตามขอกาหนดของโครงการ/ผผลต ( ) ใช ( ) ไมใช ( ) ไมเกยว







อนมต

หมวดสภาพแวดลอมกอนการตดตง

• อณหภมของอากาศโคยรอบและผวคอนกรตอยระหวาง 10-35 องศาเซลเซยส หรอตามเอกสารขอมลของระบบ


• ผวสมผสทงหมดแหงไดระดบทเอกสารขอมลของระบบ ( ) ใช ( ) ไมใช ( ) ไมเกยว

• หยดงานเมอมแนวโนมวาฝนจะตก ( ) ใช ( ) ไมใช ( ) ไมเกยว




บฟ. มยผ. 1508 -5/1 ทะเบยนทดสอบ



อนมต

การตดตง FRP แบบขนรปเปยก (Wet Lay-Up) 1. การผสมเรซน

• ผสมโดยใชสดสวนผสมและวธการตามเอกสารขอมลของระบบจนไดการผสมททวถง มสและความขนเหลวสมาเสมอ


• เจอจางเรซนดวยตวทาละลายอนทรย (ขอหาม !) ( ) ใช ( ) ไมใช ( ) ไมเกยว

• ผสมเรซนในปรมาณทนอยพอทจะใชหมดกอนทจะหมดชวงเวลาทยงทางานได (Pot Life) ตามเอกสารขอมลของระบบ


• กาจดเรซนทผสมแลวมอายเกนชวงเวลาทยงทางานได หรอ เรมรอนขน หรอมความหนดเพมขน








อนมต

การตดตง FRP แบบขนรปเปยก (Wet Lay-Up) 2. วสดรองพนและวสดฉาบ

• ลงรองพนอยางสมาเสมอเพอใหซมลงไปในรเปดของผวคอนกรตทจะทาการตดตงระบบ FRP


• วธการลงรองพนเปนไปตามเอกสารขอมลของระบบกาหนดอณหภมของอากาศโดยรอบและผวคอนกรตเปนไปตามขอกาหนดหรอตามเอกสารขอมลของระบบ


• กาจดรองพนทมอายเกนชวงเวลาทยงทางานได ( ) ใช ( ) ไมใช ( ) ไมเกยว

• ลงวสดฉาบทนททชนรองพนเรมแหงผว (แตะแลวไมตดนว) ( ) ใช ( ) ไมใช ( ) ไมเกยว

• ทาความสะอาดและเตรยมผวของชนรองพน ถาไมลงวสดฉาบภายใน 7 วนหลงจากลงชนรองพน


• หลงการฉาบ สภาพของผวเปนไปตามทกาหนด ( ) ใช ( ) ไมใช ( ) ไมเกยว

• กาจดวสดฉาบทมอายเกนชวงเวลาทยงทางานได ( ) ใช ( ) ไมใช ( ) ไมเกยว

• ปองกนผวของชนรองพน และ/หรอ วสดฉาบจากฝ นความชนและสงปนเปอนอนๆ กอนทจะลง FRP








อนมต

การตดตง FRP แบบขนรปเปยก (Wet Lay-Up) 3. การลงสารเคลอบเสนใย (Saturant) และการตดตงแผนเสนใย

• ลงสารเคลอบเสนใยไดสมาเสมอ ทวบรเวณทจะตดตงระบบ FRP ( ) ใช ( ) ไมใช ( ) ไมเกยว

• ความหนดของสารเคลอบเสนใยตาพอทจะแทรกซมไปเคลอบทวแผนเสนใย


• วธการลงสารเคลอบเสนใยเปนไปตามเอกสารขอมลของระบบ ( ) ใช ( ) ไมใช ( ) ไมเกยว

• อณหภมของอากาศโดยรอบและผวคอนกรตเปนไปตามขอกาหนดหรอตามเอกสารขอมลของระบบ


• กาจดสารเคลอบเสนใยทมอายเกนชวงเวลาทยงทางานได ( ) ใช ( ) ไมใช ( ) ไมเกยว

• ตดแผนเสนใยตามความยาวทผออกแบบระบ ( ) ใช ( ) ไมใช ( ) ไมเกยว

• วางแผนเสนใยอยางเหมาะสม และกดแผนเสนใยอยางนมนวลลงบนสารเคลอบเสนใยทมอายไมเกนชวงเวลาทยงทางานได


• รดไลอากาศทถกขงอยระหวางคอนกรตและแผนเสนใย ( ) ใช ( ) ไมใช ( ) ไมเกยว

• กรณเสนใยวงทศเดยว การรดไลอากาศทาขนานทศของเสนใย ( ) ใช ( ) ไมใช ( ) ไมเกยว

• กรณทเสนใยวง 2 ทศ การรดไลอากาศทาจากหวถงทายในทศเสนพง (Fill) กอน แลวจงคอยรดในทศเสนยน (Warp)








อนมต

การตดตง FRP แบบขนรปเปยก (Wet Lay-Up) 4. การลงสารเคลอบเสนใย (Saturant) และการตดตงแผนเสนใย

• ใชลกกลงเหลกทคมหรอใชแรงมากเกนไปในการรด อนอาจทาใหเสนใยเสยหายได (ขอหาม !)


• ลงสารเคลอบเสนใยทบแผนเสนใยมากพอททาใหเสนใยชมเตมท ( ) ใช ( ) ไมใช ( ) ไมเกยว

• หยดระหวางการลงสารเคลอบเสนใยชนแรก การตดตงแผนเสนใย และการลงสารเคลอบเสนใยทบหนา


• การตดตงแผนเสนใยเพมเตมแตละชน ทาตามขนตอนเดยวกนกบชนกอนหนา โดยปรมาณของเรซนทใชทบหนาแผนเสนใยแตละชนมากกวากรณของแผนเสนใยชนเดยวอยประมาณ 15-20%


• ลงแผนเสนใยเพมแตละชน กอนทเรซนชนกอนหนาจะเรมแขงตว


• จานวนชนเสนใยทตดตงใน 1 วน เปนไปตามคาแนะนาของผผลต


• กรณทมเสนใยหลายชนและยงตดตงไมครบทกชน ถาทงชวงหลายวน ไดเตรยมผวของชนทเสรจไปกอนหนาอยางเหมาะสมกอนทจะลงแผนเสนใยชนใหม








อนมต

การตดตง FRP แบบขนรปเปยก (Wet Lay-Up) 5. การตอและการทาบ

• มการตอทาบ เมอมการหยดขาดชวงในทศของเสนใย ( ) ใช ( ) ไมใช ( ) ไมเกยว

• ความยาวของการตอทาบเปนไปตามทผออกแบบระบและไมตากวา 150 มลลเมตร


• จดรอยตอใหเยองกน เมอใชแผนเสนใยหลายชนและกรณทมหลายแถบขนานกน


6. การวางทศของเสนใย

• การจดวางทศของเสนใยบนชนสวนโครงสรางเปนไปตามทผออกแบบกาหนด


• ทศทางของเสนใยเบยงเบนเกน 5 องศา (ขอหาม !) ( ) ใช ( ) ไมใช ( ) ไมเกยว

• เสนใยไมหก พบ หรอเปนคลน ( ) ใช ( ) ไมใช ( ) ไมเกยว

7. การยดแผน FRP

• ตดตงอปกรณยดสาหรบแผน FRP ตามทผออกแบบกาหนดโดยใชวธทไมกอใหเกดความเสยหายแกเสนใยและคอนกรต








อนมต

การตดตง FRP แบบขนรปเปยก (Wet Lay-Up) 8. การบมและการลงเคลอบ

• ปลอยระบบ FRP ใหไดรบการบมตามทผออกแบบระบและเอกสารขอมลของระบบ


• มการเปลยนสวนผสมของเรซนในสนาม เพอเรงใหการบมเสรจเรวขน (ขอหาม !)


• การเรงการบมโดยการเพมอณหภม เปนไปตามคาแนะนาของผผลต


• มการปองกนระบบ FRP จนการบมเสรจสมบรณ ( ) ใช ( ) ไมใช ( ) ไมเกยว

• ระบบ FRP รบแรงเตมทกอนทการบมจะสมบรณ (ขอหาม !) ( ) ใช ( ) ไมใช ( ) ไมเกยว

• มการกด FRP ไวตลอดระหวางการบม ( ) ใช ( ) ไมใช ( ) ไมเกยว

• มการเตรยมผวของ FRP ไวเพอรองรบการลงเคลอบตามทผออกแบบกาหนดและเอกสารขอมลของระบบ


• มการใชตวทาละลายเชดทาความสะอาดผว (ขอหาม !) ( ) ใช ( ) ไมใช ( ) ไมเกยว

• เมอจาเปนตองทาความสะอาดดวยการขดหยาบโดยแรงดนลมมการจากดความดนลมหรอไม เพอไมใหเสนใยเสยหาย


• ความหนาของเคลอบผวเปนไปตามทผออกแบบกาหนด ( ) ใช ( ) ไมใช ( ) ไมเกยว

• ลกษณะภายนอกสดทายมสและลกษณะพนผวเขากนกบคอนกรตในบรเวณใกลเคยง








อนมต

การตดตง FRP แบบบมสาเรจ (Precured) 1. การทาวสดยดประสาน

• ปลอยระบบ FRP ใหไดรบการบมตามทผออกแบบกาหนดและเอกสารขอมลของระบบ


• ผสมโดยใชสดสวนผสมและวธการตามทระบโดยผผลตจนไดการผสมททวถง มสและความขนเหลวสมาเสมอ


• ทาวสดยดประสานอยางสมาเสมอและทวบรเวณทจะทาการตดตงระบบ FRP


• วธการทาวสดยดประสานเปนไปตามเอกสารขอมลของระบบ ( ) ใช ( ) ไมใช ( ) ไมเกยว

• ความหนาและความหนดของชนวสดยดประสานเปนไปตามเอกสารขอมลของระบบ




• กาจดวสดยดประสานทมอายเกนชวงเวลาทยงทางานได ( ) ใช ( ) ไมใช ( ) ไมเกยว







อนมต

การตดตง FRP แบบบมสาเรจ (Precured) 2. การตดตงชนสวน FRP

• ชนสวน FRP สะอาด ( ) ใช ( ) ไมใช ( ) ไมเกยว

• ตดชนสวน FRP ไดความยาวทผออกแบบกาหนด ( ) ใช ( ) ไมใช ( ) ไมเกยว

• ทาตามคาแนะนาของผผลตเกยวกบลาดบการตดตงชนสวนการกาหนดตาแหนงและลกษณะของจดตอ


• ตดชนสวนลงบนวสดยดประสานซงยงมอายไมเกนชวงเวลาทยงทางานได


• ไลอากาศทถกขงอยระหวางคอนกรตและแผน FRP ( ) ใช ( ) ไมใช ( ) ไมเกยว

• กาจดวสดยดประสานทลนออกมา ( ) ใช ( ) ไมใช ( ) ไมเกยว

• ระบบ FRP ไมถกรบกวนหลงจากตดตง จนวสดยดประสานไดรบการบมอยางสมบรณ


3. การยดแผน FRP

• ตดตงอปกรณยดแผน FRP ตามทผออกแบบกาหนด ( ) ใช ( ) ไมใช ( ) ไมเกยว

• มการใชอปกรณยดหรอคายนชวคราวทเหมาะสม (เชนกรณตดตงในตาแหนงเหนอหว)








อนมต

การตดตง FRP แบบบมสาเรจ (Precured) 4. การอดฉดชนสวนสาเรจรปแบบเปลอกบาง (Precured Shell)

• อดฉดชองวางระหวางเปลอก FRP กบคอนกรต หลงจากการตดตงตวเปลอก FRP ไมตากวา 24 ชวโมง


• การอดฉดโดยใชแรงดน ทาตามทผออกแบบกาหนด และคาแนะนาของผผลต


• ตววสดทใชอดฉดมความเครยดหดตว (Shrinkage Strain) นอยกวา 0.0005 และมกาลงรบแรงอดมากกวา 28 MPa








อนมต

การตดตง FRP แบบบมสาเรจ (Precured) 5. การบมและการลงเคลอบ

• ปลอยระบบ FRP ใหไดรบการบมตามทผออกแบบกาหนดและเอกสารขอมลของระบบ


• มการเปลยนสวนผสมของเรซนในสนาม เพอเรงใหการบมเสรจเรวขน (ขอหาม !)


• การเรงการบมโดยการเพมอณหภม เปนไปตามทผออกแบบกาหนดและคาแนะนาของผผลต


• มการปองกนระบบ FRP จนการบมเสรจสมบรณ ( ) ใช ( ) ไมใช ( ) ไมเกยว

• ระบบ FRP รบแรงเตมทกอนทการบมจะสมบรณ (ขอหาม !) ( ) ใช ( ) ไมใช ( ) ไมเกยว

• มการกด FRP ไวตลอดระหวางการบม ( ) ใช ( ) ไมใช ( ) ไมเกยว

• มการเตรยมผวของ FRP ไวเพอรองรบการลงเคลอบตามทผออกแบบกาหนดและเอกสารขอมลของระบบ


• มการใชตวทาละลายเชดทาความสะอาดผว (ขอหาม !) ( ) ใช ( ) ไมใช ( ) ไมเกยว

• เมอจาเปนตองทาความสะอาดดวยการขดหยาบโดยแรงดนลมมการจากดความดนลมหรอไม เพอไมใหเสนใยเสยหาย


• ความหนาของเคลอบผวเปนไปตามทผออกแบบกาหนด ( ) ใช ( ) ไมใช ( ) ไมเกยว

• ลกษณะภายนอกสดทายมสและลกษณะพนผวเขากนกบคอนกรตในบรเวณใกลเคยง








อนมต

การตดตง FRP แบบฝงใกลผว (Near Surface Mounted: NSM) 1. การทาวสดยดประสาน

• ผสมโดยใชสดสวนผสมและวธการตามทระบเอกสารขอมลของระบบจนไดการผสมททวถง มสและความขนเหลวสมาเสมอ


• รองทงหมดทจะใส NSM FRP ไดใสวสดยดประสานลงครงหนงของความลกของรอง


• กาจดฟองอากาศระหวางคอนกรตและวสดยดประสาน ( ) ใช ( ) ไมใช ( ) ไมเกยว



• กาจดวสดยดประสานทมอายเกนชวงเวลาทยงทางานได ( ) ใช ( ) ไมใช ( ) ไมเกยว

2. การตดตงชนสวน FRP

• ชนสวน FRP สะอาด ( ) ใช ( ) ไมใช ( ) ไมเกยว

• ตดชนสวน FRP ไดความยาวทผออกแบบกาหนด ( ) ใช ( ) ไมใช ( ) ไมเกยว

• ตดชนสวนดวยจานตดความเรวสงหรอเลอยฟนละเอยด ( ) ใช ( ) ไมใช ( ) ไมเกยว

• วาง FRP ลงในรอง และคอยๆ กดใหวสดยดประสานไหลออกมารอบๆ ตว FRP จนเตมชองวางระหวางผนงรองและ FRP


• เตมวสดยดประสานจนเตมรอง และปาดผวเรยบ ( ) ใช ( ) ไมใช ( ) ไมเกยว







อนมต

การตรวจสอบหาความบกพรอง

• ผสมโดยใชสดสวนผสมและวธการตามเอกสารขอมลของระบบจนไดการผสมททวถง มสและความขนเหลวสมาเสมอ


• พบชองวางหรอกระเปาะอากาศอยระหวางผวคอนกรตและชนของรองพน หรอในเรซน หรอวสดยดประสาน หรอในตว FRP เอง


• มการหลดรอนระหวางชนของระบบ FRP ( ) ใช ( ) ไมใช ( ) ไมเกยว

• บรเวณขอบของระบบ FRP มการแตกหกเสยหาย ( ) ใช ( ) ไมใช ( ) ไมเกยว

• เสนใยเปนคลนหรอคดงอ ( ) ใช ( ) ไมใช ( ) ไมเกยว

• มความไมตอเนองทเกดจากเสนใยขาด ( ) ใช ( ) ไมใช ( ) ไมเกยว

• มรอยราว จดพอง หรอการรอนของเคลอบผว ( ) ใช ( ) ไมใช ( ) ไมเกยว

• มบรเวณทลงเรซนไมทวถงหรอไมสมาเสมอ ( ) ใช ( ) ไมใช ( ) ไมเกยว

• มบรเวณทเรซนไดรบการบมทไมเพยงพอ ( ) ใช ( ) ไมใช ( ) ไมเกยว

• มความผดพลาดในการวางทศของเสนใย ( ) ใช ( ) ไมใช ( ) ไมเกยว







อนมต

ภายหลงการตดตง – การทดสอบเพอควบคมคณภาพ 1. การตรวจสอบหาการหลดรอน (Debonding)

• หลงจากเรมการบมอยางนอย 24 ชวโมง ทาการตรวจสอบพนผวดวยตาวา มการบวม ฟองอากาศ หรอการหลดรอนหรอไม


• พบขอสงสยวามชองวาง หรอโพรงอากาศภายใน ( ) ใช ( ) ไมใช ( ) ไมเกยว

• เคาะและฟงเสยงดวยวตถแขง เพอหาบรเวณทมการหลดรอน โดยฟงจากเสยง


• ทาเครองหมายบรเวณหลดรอนและประเมนขนาด ( ) ใช ( ) ไมใช ( ) ไมเกยว

• ซอมตามวธการทผออกแบบกาหนดและมาตรฐานน ( ) ใช ( ) ไมใช ( ) ไมเกยว

2. การตรวจสอบการยดเหนยว (Adhesion)

• หลงจากเรมการบมอยางนอย 24 ชวโมง ทาการดงทดสอบ (Direct Tension Pull-Off Test) ตาม ACI 440.3


• ตาแหนงททดสอบเปนตวแทนของงานซอม และอยบนพนทราบ ( ) ใช ( ) ไมใช ( ) ไมเกยว

• จานวนของการทดสอบเปนไปตามทผออกแบบกาหนดและมาตรฐานน


• จากการทดสอบ การวบตเกดในเนอคอนกรต (การวบตในแนวรอยตอระหวาง FRP กบคอนกรต ทระดบหนวยแรงดงตากวา 1.40 เมกะปาสกาล ใชไมได)


• ซอมบรเวณทดสอบ ทถกดงหลดออกมา ตามวธการทผออกแบบกาหนดและมาตรฐานน




ภาคผนวก ข คณสมบตพนฐานของเสนใย

ตาราง ข1 ผลของสภาพแวดลอมตอเสนใย

หวขอพจารณา เสนใยคารบอน เสนใยแกว เสนใยอะระมด

การทนกรด/ดาง ทนทานมาก ไมทน ไมทน

การยด/หดตวตามอณหภม เกอบไมยด/หด

(ทาใหหนวยแรงยดเหนยวสง) ใกลเคยงคอนกรต

เกอบไมยด/หด (ทาใหหนวยแรงยดเหนยวสง)

การนาไฟฟา นาไฟฟาไดด เปนฉนวน เปนฉนวน ทนการกระแทก ตา สง สง การวบตจากการคบ และความลา(Fatigue)

ทนทานมาก ทนทานตา ทนทานตา

ทมา : NCHRP Report 514: Bonded Repair and Retrofit of Concrete Structures Using FRP Composites

ตาราง ข2 ตวอยางคณสมบตทางกลของเสนใยภายใตแรงดง

ชนดของเสนใย มอดลสยดหยน (กกะปาสกาล)

กาลงรบแรงดง (เมกะปาสกาล)

ความเครยดประลยขนตา (%)

เสนใยคารบอน

220-240 220-240 220-240 340-520 520-690

2050-3790 3790-4820 4820-6200 1720-3100 1380-2400

1.2 1.4 1.5 0.5 0.2

เอนกประสงค กาลงสง กาลงสงมาก มอดลสสง มอดลสสงมาก

เสนใยแกว 69-72 86-90

1860-2680 3440-4140

4.5 5.4

เอนกประสงค กาลงสง

เสนใยอะระมด

69-83 110-124

3440-4140 3440-4140

2.5 1.6

เอนกประสงค ประสทธภาพสง

หมายเหต คาในตาราง ข2 คานวณจากพนทหนาตดของเสนใยเทานน (ในการดงทดสอบไมไดดงเสนใยลวนๆ มการเคลอบเสนใยดวยเรซน หลงจากการบมสมบรณแลวจงทาการดงทดสอบ) ทมา: ACI 440.2R-02: Guide for the Design and Construction of Externally Bonded FRP Systems for Strengthening Concrete Structures


ตาราง ข3 ตวอยางคณสมบตทางกลของแผน FRP ภายใตแรงดง

ระบบ FRP มอดลสยดหยน (กกะปาสกาล)

กาลงรบแรงดง (เมกะปาสกาล)

ความเครยดประลยทศ 0 องศา (รอยละ) ทศ 0 องศา ทศ 90 องศา ทศ 0 องศา ทศ 90 องศา

เสนใยคารบอนกาลงสง ในอพอกซ

100-140 14-28

2-7 14-28

1020-2080 180-280

35-70 180-280

1.0-1.5 1.5-2.5

ทศ 0 องศา ทศ +45/-45 องศา

เสนใยแกวเอนกประสงค ในอพอกซ

20-40 14-21

2-7 14-21

520-1400 180-280

35-70 180-280

1.5-3.0 2.5-3.5

ทศ 0 องศา ทศ +45/-45 องศา

เสนใยอะระมดประสทธภาพสง ในอพอกซ

48-68 7-14

2-7 7-14

700-1720 140-210

35-70 140-210

2.0-3.0 2.0-3.0

ทศ 0 องศา ทศ +45/-45 องศา หมายเหต: 1) คาในตาราง ข3 คานวณจากพนทหนาตดของแผน FRP (ทงเสนใยและเรซน) ซงมความหนา 2.5 มลลเมตรและม

ปรมาตรเสนใยประมาณรอยละ 40 ถง 60 ของปรมาตรแผน FRP 2) แผน FRP ทมเสนใยวางในทศ 0 องศา คอ แผน FRP ทมการเสรมเสนใยแบบทศทางเดยว สวนแผน FRP ทมเสนใยวาง

ในทศ +45/-45 คอ แผน FRP ทมการเสรมเสนใย 2 ทศตงฉากกน ในปรมาณเทากนทง 2 ทศ และทาการดงทดสอบในทศ 0 และ 90 องศา

ทมา: ACI 440.2R-02: Guide for the Design and Construction of Externally Bonded FRP Systems for Strengthening Concrete Structures


ภาคผนวก ค ความรเบองตนเกยวกบวสดคอมโพสตเสรมเสนใย ทมา: ACI 440R-96, “State-of-the-Art Report on Fiber Reinforced Plastic (FRP) Reinforcement for

Concrete Structures”, Chapter 2& 3 ค1. วสดคอมโพสตและกระบวนการผลต ค1.1 บทนา

คอมโพสต (Composite) เปนระบบของวสดทประกอบไปดวยวสด 2 ชนดขนไป ซงมการเชอมประสานวสดดงกลาวเขาไวดวยกน วสดคอมโพสตในเอกสารน หมายถง เมทรกซ (Matrix)1 ของวสดประเภทพอลเมอรทเสรมกาลงดวยเสนใย หรอวสดเสรมกาลงอนๆ ซงมความยาวมากกวาความหนาอยางชดเจน

วสดคอมโพสต หรอ พอลเมอรเมทรกซทเสรมกาลงดวยเสนใย สามารถอธบายใหชดเจนมากขนดวยการประยกตใชในงานโครงสราง เชน คอนกรตเสรมกาลงดวยวสดคอมโพสตเสรมเสนใย (FRP Composite Reinforced Concrete) ตองมวสดอยางนอยหนงชนดจากสวนประกอบทงหมด เปนสวนเสรมกาลงอยางตอเนองซงรองรบโดยวสดเมทรกซททาใหมเสถยรภาพ โดยปกตเสนใยทตอเนอง (Continuous Fibers) มกจะมความแขงแรง (Stiffness) และกาลงรบน าหนกสงกวาวสดเมทรกซซงใชกนทวไป เชน พอลเมอรชนดเทอรโมเซต (Thermosetting Polymers) อยางไรกตามถาเสนใยไมตอเนอง ปรมาณเสนใยควรมไมนอยกวารอยละ 10 โดยปรมาตร จากสวนผสมทงหมดเพอใหมผลอยางมนยสาคญในการเสรมกาลง

วสดคอมโพสตทจะกลาวถงในบทน จะเปนระดบโครงสรางหลก (Macrostructural Level) โดยมรายละเอยดเกยวกบ รปแบบทางโครงสรางของหนาตดรวม และสวนประกอบของวสดคอมโพสตซงรวมถง เรซนเมทรกซ (Matrix Resins) และเสนใยทใชเสรมกาลง (Reinforcing Fibers) เนอหาในบทนยงใหขอมลเบองตนเกยวกบสารผสมเพม (Additives) และตวเตม (Fillers)2 รวมทงขอพจารณาในกระบวนการผลตและวสดทมผลกระทบตอการออกแบบ

สมรรถนะของวสดคอมโพสต ขนอยกบ วสดทใชผลต การจดเรยงตวของสวนรบกาลงหลกของวสด (เสนใยเสรมกาลง) และอนตรกรยาระหวางเสนใยและเมทรกซ (Interaction between Fibers and Matrix)

ปจจยทมผลกระทบตอสมรรถนะทางกายภาพของวสดคอมโพสตเสรมเสนใย (FRP Matrix Composite) ไดแก คณสมบตเชงกลของเสนใย ทศทางการวางเสนใย (Fiber Orientation) ความยาว

1 เมทรกซ (Matrix) หมายถง เรซนหรอพอลเมอรเนอเดยวในระบบวสดคอมโพสตเสรมเสนใย 2 ตวเตม (Filler) หมายถง สารประกอบทมความเฉอยทผสมเพมเขาไปในเรซนเพอเปลยนแปลงคณสมบตของเรซน หรอลดคาใชจาย หรอลดความหนาแนน ในบางกรณใชวาสารผสมเพมทเปนอนภาค (Particulate Additives) หรอ เอกเทนเดอร (Extender)

หนา 52 มยผ. 1508-51:มาตรฐานการเสรมกาลงโครงสรางคอนกรตเสรมเหลกดวยวสดคอมโพสตเสรมเสนใย

รปราง และสวนประกอบของเสนใย คณสมบตเชงกลของเมทรกซเรซน และการยดเหนยวระหวางเสนใยและเมทรกซ

ค1.2 ความสาคญของพอลเมอรเมทรกซ บทบาทของเมทรกซพอลเมอร ไดแก การทาหนาทถายแรงระหวางเสนใยเสรมกาลงและ

โครงสรางโดยรอบ และปองกนเสนใยจากสภาวะแวดลอม และความเสยหายเชงกลตางๆ ซงเทยบไดกบคอนกรต ในโครงสรางคอนกรตเสรมเหลก แรงเฉอนระหวางชน (Interlaminar Shear) เปนขอพจารณาสาคญในการออกแบบโครงสรางภายใตแรงดด (Bending Loads) และแรงเฉอนในระนาบ (In-Plane Shear) มความสาคญกบโครงสรางภายใตแรงบด (Torsional Loads) ซงคณสมบตของเมทรกซพอลเมอรมผลกระทบโดยตรงตอกาลงของวสดคอมโพสตในการรบแรงเฉอนระหวางชนและแรงเฉอนในระนาบ นอกจากนเรซนเมทรกซยงมสวนชวยคายนทางดานขาง เพอปองกนเสนใยโกงเดาะ (Buckling) ขณะรบแรงอดอกดวย

ดวยเหตผลขางตน เนอหาในบทนจงเนนหนกไปทางดานเรซนเมทรกซ ซงมไดมงหมายเพอลดบทบาทความสาคญของเสนใยในการประเมนคณสมบตทางกายภาพและเชงกลของวสดเสรมกาลงคอมโพสตใดๆ แตเพอใหผอานไดมความเขาในในบทบาทของเมทรกซพอลเมอรตอสมรรถนะโดยรวมของวสดคอมโพสต และสงเสรมใหเกดความสมดลในการวจยและพฒนาตอไปในอนาคต

ค1.3 ความรเบองตนเกยวกบพอลเมอรเมทรกซ พอลเมอร (Polymer) หมายถง กลมของโมเลกลทตอกนเปนลกโซยาว (Long-Chain Molecule)

ซงประกอบดวยหนวยของอะตอมหนงชนดหรอมากกวาทเชอมตอเขาดวยกนโดยพนธะโควาเลนซ (Covalent Bonds) วสดพอลเมอร (เชน พลาสตก) เปนกลมของโมเลกลพอลเมอรจานวนมากซงมโครงสรางทางเคมคลายคลงกน วสดพอลเมอรในสภาพของแขงโมเลกลจะจดเรยงตวแบบสม (Random Order) หรอเรยกวา วสดแบบอสณฐาน (Amorphous) วสดพอลเมอรทมสภาพการเรยงตวแบบสมรวมกบแบบจดอนดบ (Random and Ordered Arrangement) เรยกวา แบบกงผลก (Semi-Crystalline) บางสวนของโมเลกลพอลเมอรอาจอยในสภาวะทกระตนใหมการเรยงตวแบบสมได ซงจะเพมขนตามอณหภม จงเปนเหตใหพอลเมอรทเปนของแขงจะมคณสมบตขนอยกบอณหภม

วสดเมทรกซพอลเมอร มความแตกตางจากเหลกในหลายประเดน ซงกระทบถงพฤตกรรมในการประยกตใชกบโครงสราง คณสมบตเชงกลของวสดคอมโพสตขนอยกบ อณหภมโดยรอบ (Ambient Temperature) และอตราการใหน าหนก (Loading Rate) ในชวงของอณหภมการเปลยนแกว (Glass Transition Temperature: Tg) วสดพอลเมอรจะเปลยนจากสภาพแขงไปออน หรอจากของแขงแบบเปราะ (Brittle Solid) เปนของแขงแบบเหนยว (Tough Solid) ซงทาใหมอดลสดานแรงดงของ เมทรกซพอลเมอรมความแตกตางกนไดถงแสนเทา วสดเมทรกซพอลเมอร ยงมคณสมบตแบบ


วสโคอลาสตก (Viscoelastic)1 โดยเมอรบแรงกระทาภายนอกจะมการเปลยนแปลงรปรางแบบยดหยนทนท และตามดวยการเปลยนแปลงรปรางแบบหนดอยางชาๆ (Slow Viscous Deformation) เมออณหภมเพมขนพอลเมอรจะเปลยนเปนของแขงคลายยาง และมความสามารถเปลยนแปลงรปรางไดมากและยดหยน ภายใตแรงกระทาภายนอก และเมออณหภมเพมขนถงจดหนงวสดเทอรโมพลาสตกทงการเรยงตวแบบอสณฐานและการเรยงตวแบบกงผลกจะถงสภาวะของเหลวความหนดสง (Highly Viscous Liquid States) โดยกรณแบบกงผลกจะแสดงจดเปลยนแปลงอยางรวดเรวทจดละลายผลก (Crystalline Melt Point)

อณหภมการเปลยนแกวของวสดเทอรโมเซต (Thermoset) ขนอยกบจานวนจดเชอมโยงขามระหวางโมเลกล (Cross-Linking) สาหรบพอลเมอรทมการเชอมโยงขามมาก อณหภมการเปลยนแกวและการออนตวของวสดอาจสงเกตเหนไดยาก สาหรบพอลเมอรเมทรกซชนดเทอรโมเซต เชน พอลเอสเตอร (Polyester) ไวนลเอสเตอร (Vinyl Ester) หรอ อพอกซ จะไมพบจดหลอมเหลว เมอเปรยบเทยบกบวสดประเภทเทอรโมพลาสตก พอลเมอรแบบเทอรโมเซตจะมสมรรถนะภายใตอณหภมสงและรบน าหนกไดดกวา ซงโดยปกตวสดประเภทเทอรโมเซตจะถกเผาไหมทอณหภมสงมาก

อตราการใหแรงกระทามผลกระทบโดยตรงตอคณสมบตเชงกลของพอลเมอร ในลกษณะตรงกนขามกบอณหภม ขณะทใหแรงกระทาในอตราสง หรอกรณน าหนกบรรทกกระทาในชวงสน พอลเมอรทเปนของแขงจะแสดงพฤตกรรมเปนวสดแขงแตเปราะ ในขณะทเมอใหแรงกระทาใหอตราตา หรอกรณน าหนกบรรทกกระทาในชวงเวลายาว พอลเมอรจะแสดงพฤตกรรมเปนวสดเหนยว และเพมความทนทาน ค1.3.1 วสดเมทรกซชนดเทอรโมเซต (Thermoset) และชนดเทอรโมพลาสตก (Thermoplastic)

เสนใยเสรมกาลงอาจถกทาใหชมไปดวยพอลเมอรดวยกระบวนการผลตไดหลายวธการ สาหรบพอลเมอรชนดเทอรโมเซต มกจะผลตในสภาพของเหลวความหนดตา (Low Viscosity Liquid State) เนองจากจะทาใหเสนใยชมไปดวยพอลเมอรโดยไมตองผลตภายใตอณหภมหรอความดนสง พอลเมอรชนดเทอรโมเซต เชน พอลเอสเตอร ไวนลเอสเตอร และอพอกซ เปนตน มกใชในงานโครงสรางคอมโพสต ซงรวมถงผลตภณฑคอมโพสตทใชในการเสรมกาลงคอนกรต

พอลเมอรเมทรกซชนดเทอรโมเซตเปนของเหลวทมความหนดตามากซงมน าหนกโมเลกลตา และเปลยนสภาพเปนของแขงโดยใชอนมลอสระ (Free Radicals) เพอปรบเปลยน

1 วสดแบบวสโคอลาสตก (Viscoelastic Material) หมายถง วสดทมคณสมบตความหนดแบบของเหลว และมความยดหยน (Elastic) แบบของแขงในเวลาเดยวกน ซงเปนคณสมบตของพอลเมอร


การเชอมโยงขาม และการบม (Curing) คาอธบายเกยวกบการผลตทางเคมของวสดเหลานจะไดกลาวถงในบทน

พอลเมอรเมทรกซชนดเทอรโมเซตเปนวสดทมความเสถยรภาพตอความรอน (Thermal Stability) และมความทนทานตอสารเคม (Chemical Resistance) นอกจากนวสดนยงมผลกระทบจากความลา (Creep) และรเลกเซชนของหนวยแรง (Stress Relaxation) นอยกวา พอลเมอรชนดเทอรโมพลาสตก พอลเมอรชนดเทอรโมเซตโดยทวไปจะมชวงเวลาทยงทางานได (Shelf Life) คอนขางสนภายหลงจากการผสมกบสารบม (Curing Agent) หรอตวเรงปฏกรยา (Catalyst) และมความเครยดใกลจดประลยตา รวมถงมกาลงรบแรงกระแทกตา (Low Impact Strength)

พอลเมอรเมทรกชชนดเทอรโมพลาสตก เปนวสดทมกาลงรบแรงกระแทกสง (High Impact Strength) และมความตานทานตอการแตกหกสง (High Fracture Resistance) พอลเมอรชนดเทอรโมพลาสตกหลายแบบมคาความเครยดใกลจดประลยสงกวาวสดชนดเทอรโมเซต และขอดอนๆ ไดแก (1) สามารถจดเกบไดไมจากดเวลาในกรณทปองกนไมใหวสดแหงกอนการใชงาน (2) ใชเวลานอยในการขนรปแตละครง (3) สามารถขนรปไดหลายรอบ (4) การขนสงจดเกบทาไดงาย และทนความเสยหาย

แมวาพอลเมอรชนดเทอรโมพลาสตกจะมขอดดงทกลาวไปขางตน แตการพฒนาเพอการใชงานในเชงพาณชยของพอลเมอรเมทรกซสาหรบงานโครงสรางยงคงเปนไปอยางชา ซงอปสรรคสาคญ ไดแก พอลเมอรเมทรกซชนดเทอรโมพลาสตกจะเหนยวมากและยากตอการผสมเขากบเสนใยตอเนองในกระบวนการผลต อยางไรกตามเรมมการพฒนากระบวนการผลตใหมๆ โดยเฉพาะอยางยงสาหรบการมวนและการรดเสนใย (Pultrusion)1

วสดคอมโพสตทใชกนสาหรบงานโดยทวไป จะมเมทรกซพอลเมอรเปนสวนประกอบหลก ซงแตกตางจากการใชงานในโครงสราง เชน แทงหรอเทนดอนคอมโพสตเสรมเสนใย (Composite Reinforcing Bars and Tendons) สาหรบงานคอนกรต เปนตน จะมเมทรกซพอล-เมอรเปนสดสวนประมาณรอยละ 25 ถง 50 โดยนาหนกเพอใหมคณสมบตเหมาะสมกบการใชงาน

อาจมการผสมตวเตม (Fillers) ในพอลเมอรท งชนดเทอรโมเซต และชนดเทอรโมพลาสตกเพอลดคาใชจายของเรซน ควบคมการหดตว ปรบปรงคณสมบตเชงกล และเพม

1 การรดเสนใย (Pultrusion) หมายถง กระบวนการหลอมและบมเรซน และเสนใยตอเนอง โดยดงผานแมแบบ (Die) เพอใหไดรปรางคงทตามท

ตองการ มกใชในการผลตแทงเสนใย หรอ สแตรนด (Strand)


คณสมบตทนไฟ (Fire Retardancy) สาหรบงานโครงสรางตวเตมจะใชเพอปรบปรงความสามารถในการถายแรง และเพอลดการแตกราวของบรเวณซงไมไดเสรมกาลง ตวเตมทนยมใช ไดแก แรดน (Clay) แคลเซยมคารบอเนต (Calcium Carbonate) เสนใยแกวบด (Glass Milled Fibers) เปนตน โดยขนอยกบความตองการในการใชงาน ตารางท ค1 แสดงผลกระทบของตวเตมบางชนดตอคณสมบตเชงกลของพอลเมอร

วสดตวเตมมหลายรปแบบและมกจะมการปรบปรงดวยสารประกอบอนทรย (Organo-Functional Silanes) เพอใหมสมรรถนะดขนและลดการอมตวของเรซน (Resin Saturation) ถงแมวาตวเตมจะเปนเพยงสวนประกอบเลกนอยในพอลเมอรเมทรกซแตมกมการใชตวเตมเพอปรบปรงคณสมบตสาคญหลายชนด เชน สารยบย งรงสอลตราไวโอเลต (UV Inhibitor) สารตงตนหรอสารเรงปฏกรยา (Initiator หรอ Catalyst) สารลดน า (Wetting Agent) เมดส (Pigment) และวสดลดการเกาะแบบหลอ (Mold Release Materials)

เนอหาทจะกลาวตอไปนจะระบถงรายละเอยดเกยวกบพอลเมอรเมทรกซชนดเทอรโมเซตซงใชกนทวไปในการผลตวสดเสรมกาลงโครงสรางคอนกรตเสรมเหลกรวมถง เหลกเดอย (Dowel Bar) แทงเสรมกาลง สแตรนด (Strand) และเสนเคเบล (Cable Stays)

ตารางท ค1 คณสมบตของเรซนพอลเอสเตอร (Polyester Resin)

ซงผสมตวเตมแคลเซยมคารบอเนต (ภาคผนวก ค ขอ ค1.3.1)

คณสมบต ไอโซพอลเอสเตอร ซงยงไมผสมตวเตม

(Unfilled Iso Polyester)

ไอโซพอลเอสเตอรซงผสมแคลเซยมคารบอเนต

30 สวนตอเรซน 100 สวน (Filled Iso Polyester)

ความหนาแนน (กรม/มลลลตร) 1.30 1.48 อณหภม ท เกดการบดเบยวจากความรอน (Heat Distortion Temperature: HDT) องศาเซลเซยส

79 (174) 83 (181)

กาลงรบแรงดด (Flexure Strength), เมกาปาสกาล (ปอนดตอตารางนว)

121 (17,600) 62 (9000)

มอดลสแรงดด (Flexure Modulus), กกะปาสกาล (106 ปอนดตอตารางนว)

4.34 (0.63) 7.1 (1.03)


ค1.4 เรซนชนดพอลเอสเตอร (Polyester Resins) พอลเอสเตอรแบบไมอมตว (Unsaturated Polyester: UP) เปนเรซนพอลเมอรซงใชกนมากในงาน

ชนสวนโครงสรางคอมโพสต สถาบนคอมโพสตของประเทศสหรฐอเมรกา (The Composite Institute) ไดประเมนวาผลตภณฑคอมโพสตถงรอยละ 85 ในประเทศสหรฐอเมรกาทมสวนประกอบหลกเปนพอลเอสเตอรแบบไมอมตว ดงทกลาวขางตน เรซนโดยสวนใหญมกจะอยในรปของเหลวความหนดตาในระหวางกระบวนการผลตจนกระทงทาการบม อยางไรกตามวสดทผานกระบวนการผลตบางสวนซงผสมเสนใยแลว บางชนดสามารถใชไดภายใตบางสภาพอณหภมหรอความดน วสดแบบนมคาจากดความเฉพาะ (Terminology) วา วสดตงตนซงผานการทาปฏกรยาบางสวน (Preproduction Forms of Partially Reacted Materials) หรอวสดททาใหหนาแนนขนทางเคม (Chemically-Thicknened Materials) ซงใชในกรณวสดคอมโพสตแบบพรเพรก (Prepreg)1 และแผนขนรปประกอบ (Sheet Molding Compound: SMC)

พอลเอสเตอรแบบไมอมตว ผลตโดยกระบวนการพอลคอนเดนเซชน (Polycondensation) ของอนพนธของไดไฮดรอกซล (Dihydroxyl Derivatives) และกรดอนทรยไดเบสก (Dibasic Organic Acid) หรอ แอนไฮไดรด (Anhydride) ทาใหเรซนรวมเขากบโมโนเมอรชนดสไต-รอล (Styrol Monomers) ซงทาใหเกดเปนเรซนชนดเทอรโมเซตแบบเชอมโยงขามสง (Highly Cross-Linked Thermosetting Resins) หลงจากนนนาพอลเมอรทไดละลายในโมโนเมอรชนดไวนลซงไวตอปฏกรยา (Reactive Vinyl Monomers) เชน สไตรน (Styrene) เปนตน ความหนดของสารละลายจะขนอยกบปรมาณสวนผสมแตมกอยในชวงระหวาง 200 ถง 2000 เซนตพอยส (Centipoises: cps.) ความรอนหรอสารเรมปฏกรยา เชน สารเพอรออกไซดอนทรย (Organic Peroxide) จะทาใหเกดปฏกรยาทางเคมซงทาใหเกดการเชอมโยงขามแบบยอนกลบไมได (Nonreversible Cross-Linking) ระหวางพอลเอสเตอรแบบไมอมตวและสารผสมเพมทเหมาะสม เชน ตวสงเสรม (Promotor) เปนตน ทงนอาจใชระบบการบมเพอทาใหกระบวนการผลตมประสทธภาพ

เรซนชนดพอลเอสเตอรแบบไมอมตว สามารถแบงออกไดหลายรปแบบดงน ค1.4.1 ออรโธธาลกพอลเอสเตอร (Orthophthalic Polyester หรอ Ortho Polyester) วสดนเปนตนแบบของพอลเอสเตอรแบบไมอมตว เรซนออรโธพอลเอสเตอรประกอบไป

ดวยธาลกแอนไฮไดรด (Phthalic Anhydride) และมาเลอกแอนไฮไดรด (Maleic Anhydride) หรอกรดฟมารก (Fumaric Acide) ออรโธพอลเอสเตอรมกาลงรบน าหนกเชงกล ความตานทานความชน (Moisture Resistance) ความเสถยรภาพตอความรอน (Thermal Stability) และมความทนทานตอสารเคม (Chemical Resistance) ตากวาวสดพวกเรซนไอโซทาลกพอล

1 วสดคอมโพสตแบบพรเพรก (Prepreg) หมายถง วสดทอยในรปแบบกงแขง (Semi-Hardened Construction) ซงผลตจากกลมเสนใย หรอมวน

เสนใยแชในเรซนหรอสารตงตนของเรซน


เอสเตอร หรอ ไวนลเอสเตอรซงจะกลาวถงในลาดบตอไป ดวยเหตผลขางตนจงไมนาเปนไปไดทจะมการใชออรโธพอลเอสเตอรสาหรบงานโครงสราง เชน คอนกรตเสรมกาลงดวยวสดคอมโพสต

ค1.4.2 ไอโซฟทาลกพอลเอสเตอร หรอไอโซพอลเอสเตอร (Isophthalic Polyester หรอ Iso Polyester) เรซนเมทรกซพอลเมอรชนดน ประกอบดวยกรดไอโซฟทาลก (Isophthalic Acid) และมาเลอกแอนไฮไดรด หรอกรดฟมารก ไอโซพอลเอสเตอรมคณสมบตทนตอความรอนไดด มคณสมบตเชงกล ความตานทานความชน ความทนทางตอสารเคม สงกวาออรโธพอลเอสเตอร แตผลตดวยวธการขนรปเรยงเสนใยแบบธรรมดา (Conventional Oriented-Fiber Fabricating Processes) เชน การรดเสนใย (Pultrusion)

ค1.4.3 ไวนลเอสเตอร (Vinyl Ester: VE) ไวนลเอสเตอรผลตมาจากปฏกรยาระหวางกรดไมอมตวชนดโมโนฟงกชน (Monofunctional Unsaturated Acid) (เชน กรด Methacrylic หรอ กรด Acrylic) และไบฟนอลไดอพอกไซด (Bisphenol Di-Epoxide) พอลเมอรจะอยในสถานะไมอมตวจนกวาจะถงสถานะสดทาย (Terminal Positions) ซงถกผสมเขากบโมโนเมอรไมอมตว (Unsaturated Monomers) เชน สไตรน (Styrene) เปนตน กระบวนการผลตและการบมไวนลเอสเตอรโดยทวไปคลายกบพอลเอสเตอร และมกใชกบงานลกษณะเหมอนกน ไวนลเอสเตอรมราคาสงกวาไอโซพอลเอสเตอร หรอออรโธ-พอลเอสเตอร แตมสมรรถนะทางเคมและเชงกลทดกวา ไวนลเอสเตอรมความเหนยว (Toughness) และความยดหยน (Flexibility) ด และเพมความคงทนตอสภาวะแวดลอมทรนแรงรวมถงสภาพความเปนดางสง (High pH Alkalin Environment) ของคอนกรต ดวยเหตขางตน ผวจยมากมายจงเชอวาไวนลเอสเตอรเหมาะกบงานเสรมคอนกรตเสรมเหลกดวยวสดคอมโพสต

ค1.4.4 ไบสฟนอลเอฟวมาเรตส (Bisphenol A Fumarates: BPA) ไบสฟนอลเอฟวมาเรตสใหความแกรงสง (Rigidity) และปรบปรงสมรรถนะใหทนตอความรอนและสารเคมมากกวาออรโธพอลเอสเตอร หรอไอโซพอลเอสเตอร

ค1.4.5 คลอเรนดกส (Chlorendics) เรซนนทาจากสวนผสมของกรดคลอเรนดกส (Chlorendic Acid: HET) และกรด ฟวมารก (Fumaric Acid) คลอเรนดกสมความตานทานทางเคมดเยยม และมความทนทานตอไฟไหมเนองจากคลอรน นอกจากนยงมพอลเมอรประเภทโบรมเนต-พอลเอสเตอร (Brominated Polyester) ซงมคณสมบตและสมรรถนะใกลเคยงกน


ตารางตอไปนไดรวบรวมคณสมบตเชงกลและทางกายภาพของไอโซพอลเอสเตอร และไวนลเอสเตอรของเรซนลวนขนรปหรอเรซนขนรปชนดไมเสรมเสนใย (Neat or Unreinforced Resin Castings) เรซนเหลานสามารถสรางขนใหมคณสมบตเชงกลและทางกายภาพในชวงทตองการ ตารางท ค2 ไดเสนอขอมลเพอชวยใหผวจยและผออกแบบมความเขาใจคณสมบตดานความยดหยนของวสดเมทรกซพอลเมอร

ตารางท ค3 แสดงการเปรยบเทยบคณสมบตตางๆ ของวสดคอมโพสตของเรซนชนดเทอรโมเซตตางๆ เสรมกาลงดวยเสนใยแกวปรมาณรอยละ 40 โดยนาหนก

ตารางท ค2 คณสมบตทางกายภาพของเรซนลวนขนรปทบมแลว (Neat-Cured Resin Castings)

[Ashland Chemical, Inc (1993)] (ภาคผนวก ค ขอ ค1.4)

คณสมบต ไอโซพอลเอสเตอร

7241 ไวนลเอสเตอร

980-35 D-1618 D-1222 ความแขงบารคอล (Barcol Harness) 50 45 45 40 กาลงรบแรงดง, เมกาปาสกาล (กก./ตร.ซม.)

78.6 (802) 87.6 (893) 89.6 (914) 79.3 (809)

มอดลสแรงดง, เมกาปาสกาล (กก./ตร.ซม.)

3309 (33745) 3309 (33745) 3171 (32337) 3241 (33051)

ความเครยดดงทจดแตกหก, รอยละ 2.9 4.2 5.2 3.9 กาลงรบแรงดด, เมกาปาสกาล (กก./ตร.ซม.)

125.5 (1280) 149.6 (1526) 149.6 (1526) 113.7 (1159)

มอดลสแรงดด, เมกาปาสกาล (กก./ตร.ซม.)

3447 (35152) 3379 (34458) 3379 (34458) 3654 (37263)

อณหภมทเกดการบดตว (Heat Distortion Temperature), องศาเซลเซยส

109 133 119 141


ตารางท ค3 คณสมบตเชงกลของเรซนเสรมเสนใย (Reinforced Resins) [From Dudgeon (1987)] (ภาคผนวก ค ขอ ค1.4)

คณสมบต ชนดของเรซน

ออรโธฟทาลก ไอโซฟทาลก บพ เอ-ฟว เมอเรต

คลอเรนดก ไวนลเอสเตอร

ปรมาณเสนใยแกว (รอยละ) 40 40 40 40 40 ความแขงบารคอล (Barcol Harness)

- 45 40 40 -

กาลงรบแรงดง, เมกาปาสกาล (กก./ตร.ซม.)

150 (1530) 190 (1938) 120 (1224) 140 (1428) 160 (1632)

มอดลสแรงดง, เมกาปาสกาล (กก./ตร.ซม.)

5.5 (56) 11.7 (119) 11 (112) 9.7 (99) 11 (112)

ความเครยดดงทจดแตกหก, รอยละ

1.7 (17) 2 (20) 1.2 (12) 1.4 (14) -

กาลงรบแรงดด, เมกาปาสกาล (กก./ตร.ซม.)

220 (2244) 240 (2447) 160 (1632) 190 (1938) 220 (2244)

มอดลสแรงดด, เมกาปาสกาล (กก./ตร.ซม.)

6.9 (70) 7.6 (78) 9 (92) 9.7 (99) 9 (92)

กาลงรบแรงอด, เมกาปาสกาล (กก./ตร.ซม.)

- 210 (2142) 180 (1836) 120 (1224) 120 (1224)

ค1.5 อพอกซเรซน (Epoxy Resins)

อพอกซเรซนสามารถประยกตใชงานไดท งในงานอากาศยาน (Aircraft) ยานอวกาศ (Aerospace) และการสงคราม (Defense) รวมถงใชเปนผลตภณฑคอนกรตเสรมกาลงดวยวสดคอมโพสตเสรมเสนใยซงมทวไปในทองตลาด นอกจากนอพอกซเรซนสามารถใชงานไดในสภาพเฉพาะหลากหลายรปแบบ อพอกซเรซนมความหนดอยในชวงกวาง และสามารถบมไดดวยสารบม (Curing Agent) หรอสารทาใหแขงตว1 (Hardeners) ไดหลายชนด นอกจากนอพอกซยงสามารถทาใหอยในสภาวะบมไมสมบรณ (Partially Cured) หรอสภาวะการบมขนสงทเรยกวาพรเพรก (Prepreg) ถาวสดแบบพรเพรกมการเสรมกาลงดวยเสนใย จะเปนผลใหเกดการยดเหนยวกนและสามารถขนรปใน

1สารทาใหแขงตว (Hardener) หมายถง สารทผสมเพมเขาในเรซนชนดเทอรโมเซตเพอใหเกดปฏกรยาการบม (Curing Reaction) โดยทวไปจะใชกบสารพวกอพอกซเรซน


แบบหลอได (หรอพนรอบไดถาอยในรปแผนเสนใย) ทอณหภมหอง โดยทวไปอพอกซเรซนจะมราคาสงกวาพอลเอสเตอรและไวนลเอสเตอรทขายกนในทองตลาด

เนองจากคอนกรตเสรมกาลงดวยวสดคอมโพสตเสรมเสนใยในระยะแรกใชสวนประกอบหลกมาจากอพอกซเรซน ดงนนเนอหาในบทนจะไดกลาวถงในรายละเอยดมากกวาพอลเอสเตอร และเรซนปองกนการกดกรอน อยางไรกตามในระยะตอไปคอนกรตเสรมวสดคอมโพสตเสรมเสนใยมแนวโนมทจะใชงานพอลเอสเตอรชนดใหมซงมความทนทานตอหนวยแรงดง และปรบปรงความตานทานการกดกรอนดวยดาง

อพอกซบางชนดสามารถแขงตวได ณ อณหภมตาถง 30 องศาเซลเซยส (80 องศาฟาเรนไฮต) อยางไรกตามอพอกซทกประเภทจะตองมการบมดวยการใหความรอน เพอใหอพอกซมสมรรถนะดทอณหภมสง ผผลตหลายรายในปจจบนนไดผลตอพอกซชนดพเศษซงเมอไดรบความรอนจะทาใหมความหนดตาลงจนเขากนไดกบกระบวนการหลอมเรซน (Resin-Infusion Processes) ชนสวนขนาดใหญประกอบขนดวยอพอกซเรซนจะมความแมนยาสงเทยบกบรปรางและขนาดของแบบหลอชนสวน อพอกซเรซนสามารถผลตใหมคณสมบตเชงกลสงได และในระหวางการขนรปจะไมมการปลอย สไตรนและโมโนเมอร ชนดอนออกมา อยางไรกตามสารทาใหแขงตว (Hardener) โดยเฉพาะสารชนด เอมน (Amines) รวมถงอพอกซเรซนเองทาใหเกดอาการภมแพได ดงนนจงตองดาเนนการตามขนตอนการปองกนบคลากรทเหมาะสมอยางเครงครด อพอกซบางชนดมความไวตอความชนและอลคาไล ซงมผลการกระทบตอความทนทานในระยะยาว และความเหมาะสมตอการใชงานแตละสภาวะ

วตถดบสาหรบการผลตอพอกซเรซน คอ เรซนอนทรยเหลวชนดน าหนกโมเลกลตา (Low-Molecular-Weight Organic Liquid Resin) ซงประกอบดวยกลมของสารประกอบอพอกไซด (Epoxide Groups) สารประกอบอพอกไซดประกอบดวยวงแหวนของออกซเจนหนงอะตอมและคารบอนสองอะตอม สารตงตนทมกใชสาหรบผลตอพอกซเรซน ไดแก สารไดไกลซดลอเทอรของไบสฟนอลเอ (Diglycidyl Ether of Bisphenol-A: DGEBA) ซงประกอบดวยสารประกอบอพอกไซด 2 กลมอยทปลายทงสองดานของโมเลกล วสดอนๆ ทอาจนามาผสมเขากบสารตงตนซงเปนของเหลว รวมถงสารเจอจาง (Dilutents) ทใชสาหรบลดความหนด และสารเพมความยดหยน (Flexibilizers) ทใชสาหรบปรบปรงกาลงรบแรงกระแทกของอพอกซเรซนทไดรบการบมแลว

การเชอมโยงขาม (Cross-Linking) ของอพอกซเกดขนโดยใชสารทาใหแขงตว หรอสารเรงปฏกรยาการบม (Reactive Curing Agent) สารเรงปฏกรยาการบมทใชกนทวไปมหลายหลายชนด และทมขายทวไปในทองตลาดไดแก ไดเอทลนไตรเอมน (Diethylenetriamine: DETA) อะตอมไฮโดรเจนในกลมสารประกอบเอมน (Amine Groups) ของโมเลกลของสาร DETA จะทาปฏกรยากบกลมสารประกอบอพอกไซดในโมเลกลของสาร DGEBA และเมอปฏกรยาเกดขนอยางตอเนอง โมเลกล


DGEBA จะเกดการเชอมโยงขามซงกนและกนทาใหเกดโครงขายสามมตขน และกลายเปนเมทรกซของอพอกซเรซนซงไดรบการบมแลวในสถานะของแขง

ปจจยทมผลตอการสรางการเชอมโยงขาม (ปฏกรยาการเกดพอลเมอร) อยางสมบรณ ไดแก ชวงเวลาในการบม (Curing Time) และอณหภมทเพมขน (Increased Temperature) ซงขนอยกบชนด และปรมาณของสารทใชในการทาใหแขงตว สารทาใหแขงตวบางชนดจะทางานไดดในอณหภมหอง แตสารทาใหแขงตวสวนใหญสามารถทางานไดดในอณหภมทสงกวานน ในบางกรณอาจผสมตวเรงปฏกรยา (Accelerator) กบอพอกซเรซนเหลว เพอเรงอตราการเกดปฏกรยาและลดชวงเวลาทใชในการบม

อณหภมทใชงานสาหรบอพอกซชนด DGEBA ไมควรเกน 150 องศาเซลเซยส (300 องศาฟาเรนไฮต) หากตองการความตานทานตออณหภมทสงกวานสามารถทาไดโดยใชอพอกซซงผลตจากโนวาแลกส (Novalacs) และไซโคลอะลฟาตก (Cycloaliphatics) โดยอพอกซชนดหลงจะสามารถทนการใชงานทอณหภมสงถง 250 องศาเซลเซยส (489 องศาฟาเรนไฮต) และความตานทานตอความรอนของอพอกซสามารถปรบปรงไดโดยการเพมวงแหวนแอโรแมตก (Aromatic Rings) ในหวงโซโมเลกลพนฐานของอพอกซ

ถาปฏกรยาการบมของอพอกซเรซนถกหนวงใหชาโดยตวกลางภายนอก (เชน อณหภมหองตาเกนไป เปนตน) กอนทโมเลกลทงหมดจะเกดการเชอมโยงกน หรอเรยกวา รปแบบบเสตจ1 (B-Stage Form) เรซนในรปแบบนจะมการเชอมโยงขามกนอยางหลวมๆ (Widely Spaced Positions) แตอยในสภาพยงไมไดบม ความแขง (Hardness) ความเหนยวหนด (Tackyness) ความไวตอตวทาละลาย (Solvent Reactivity) ของเรซนซงอยในรปแบบบสเตจนจะขนอยกบระดบของการบม (Degree of Curing) และทาใหบมสมบรณไดโดยใหความรอนเพมเตม ดวยลกษณะขางตนทาใหวสดคอมโพสตชนดพรเพรกทใชอพอกซเมทรกซพอลเมอรซงประกอบดวยเสนใยโครงสรางหรอกลมเสนใยแชในอพอกซเรซนในรปแบบบสเตจ สามารถทาใหอยในรปแผนเสรมกาลงเหนยว (Tacky Two-Dimensional Combined Reinforcement) และจดวางในแบบหลอ (กรณขนรปดวยมอ) หรอเขาเครองอดความดนหรอเครองอดสญญากาศ (กรณขนรปดวยเครอง) และตามดวยการใหความรอนเพอทาใหการบมสมบรณ (ทาใหเกดการเชอมโยงขาม)

สารทาใหแขงตวสาหรบอพอกซ อพอกซเรซนสามารถบมภายใตอณหภมในชวงต งแตอณหภมหองทวไปจนถง 175 องศาเซลเซยส (347 องศาฟาเรนไฮต) และโดยทวไปมกจะเปนการบมภายหลง (Post Curing)

1 รปแบบบสเตจ (B-Stage Form) หมายถง สถานะกลางในระหวางปฏกรยาการเกดพอลเมอรของวสดเทอรโมเซต โดยวสดจะเกดการออนตวเมอไดรบความรอน มสภาพเปนพลาสตก และหลอมละลายไดเรซนแบบพรเพรกหรอเรซนผสมกอน ใชงาน(Premix) ในสภาพกอนการบมมกจะอยในรปแบบบสเตจน


เมทรกซพอลเมอรชนดอพอกซเรซนมราคาสงกวาพอลเอสเตอรถงสองเทา เมอเปรยบเทยบกบพอลเอสเตอรเรซน อพอกซเรซนมสมรรถนะดงตอไปน

• ชวงของคณสมบตเชงกลและคณสมบตทางกายภาพสามารถผลตไดในชวงกวางเนองจากความหลากหลายของวสดตงตน

• ไมมการแพรกระจายของโมโนเมอรซงระเหยงาย (Volatile Monomer) ระหวางกระบวนการผลตและการบม

• มการหดตวตาขณะบม

• ความตานทานตอสารเคมและตวทาละลายดเยยม

• มการยดเหนยวทดกบสารตวเตม (Fillers) เสนใย และวสดฐาน

รปท ค1 โครงสรางคอมโพสตในจลภาค (Composite Structure at Micro-Mechanical Level)

[Composite Institute/SPI (1993)] (ภาคผนวก ค)

ทมา: ACI 440R-96 Figure 2.1

เสนใยเสรมกาลง (Reinforcing Fiber)

วสดยดเหนยวรอยตอ (Interphase Coupling Agent)

เมทรกซพอลเมอรเรซน (Polymer Resin Matrix)


รปท ค2 ความสมพนธระหวางหนวยแรงและความเครยดสาหรบวสดอพอกซสามรปแบบ

[Schwarz (1992a)] (ภาคผนวก ค ขอ ค1.5)


รปท ค2 แสดงความสมพนธระหวางหนวยแรงและความเครยดของเรซนชนดตางๆ อยางไรกตามการใชงานอพอกซเรซนมขอจากดบางประการดงน

• คาใชจายคอนขางสงเมอเทยบกบไอโซพอลเอสเตอร หรอ ไวนลเอสเตอร

• ระหวางกระบวนการผลตอพอกซตองระมดระวงเปนอยางดเพอรกษาความทนทานตอความชนของอพอกซ

• ใชเวลาในการบมคอนขางยาว

• สารทาใหแขงตวบางชนดมขอควรระวงเปนพเศษในการขนสง และเรซนและสารทาใหแขงตวสามารถทาใหเกดอาการภมแพได

ค1.6 ขอควรพจารณาในกระบวนการผลตเกยวกบพอลเมอรเมทรกซเรซน กระบวนการในการเปลยนสวนประกอบแตละสวนไปเปนวสดคอมโพสต ตองคานงสองปจจย

หลกไดแก คณสมบตทางกายภาพของวสดและการปรบเปลยนคณสมบตโดยวธการขนรปแบบตางๆ เนอหาในหวขอนจะอธบายเกยวกบหลกการและขอคดเหนเกยวกบขนาด และ/หรอคณลกษณะการทางานเฉพาะซงจะเกดขนจากการเลอกปจจยขางตน

มอดลสสง (High Modulus)

มอดลสปานกลาง (Medium Modulus)

มอดลสตา (Low Modulus)

หนวยแรง (

Stress

es)

ความเครยด (Strain), มม./มม.


ความสามารถในการผลตได (Processability) และคณภาพของระบบวสดคอมโพสตขนอยกบคณสมบตเฉพาะของพอลเมอรเมทรกซเปนหลก เชน ความหนด (Viscosity) จดหลอมเหลว (Melting Point) และสภาพการบมทตองการสาหรบเมทรกซเรซน การเลอกกระบวนการขนรปตองพจารณาคณสมบตทางกายภาพของเมทรกซเรซนซงจะใชในการรวมเสนใยและการขนรปของวสดคอมโพสตใหเปนชนสวนสามมต เนองจากเปนการยากทจะทาใหเสนใยชมอยางทวถงดวยพอลเมอรเมทรกซซงมความหนดสง (โดยเฉพาะอยางยงวสดแบบเทอรโมพลาสตก) ดวยอพอกซบางชนด และระบบการเพมความเขมขนของวสดคอมโพสต (Chemically Thickened Composite Materials Systems)

ในบางกรณความหนดของเมทรกซเรซนจะมคาลดลงภายใตอณหภมบางคา เชน กรณวสดเทอรโมพลาสตก และอพอกซบางชนด เปนตน สาหรบแผนขนรปประกอบ (Sheet Molding Compound: SMC) จะผสมเสนใยเขากบเมทรกซทมความหนดตา และเพมความหนดของเมทรกซโดยใชปฏกรยาททาใหเมทรกซเขมขนขน (Chemical Thickening Reaction) จนกระทงถงความหนดทเหมาะกบการขนรป (ประมาณหลายพนปาสกาล-วนาท [ลานเซนตพอยส]) ภายในระยะเวลาทกาหนด เทคโนโลยกระบวนการผลต เชน การควบคมความหนด (Viscosity Control) และการควบคมความเขมขน (Thickening Control) มความสาคญสาหรบอปกรณทใชในกระบวนการผลต การใชเครองมอ รวมถงรปรางและขนาดของชนสวนทสามารถผลตได

ค1.7 ขอควรพจารณาเกยวกบกาลงรบนาหนกในกระบวนการผลตพอลเมอรเมทรกซเรซน โดยทวไปภายในเมทรกซเรซนตองมเสนใยในปรมาณทเพยงพอ ณ ตาแหนงทรบแรงสง ใน

ตาแหนงทมการเสรมกาลงดวยเสนใยไมเพยงพอจะทาใหเมทรกซเรซนจะหดตวอยางรนแรง และเกดรอยราว หรอไมสามารถรบแรงกระทาได ตวเตมบางชนดโดยเฉพาะทมอตราสวนลกษณะ (Aspect Ratio) สง สามารถผสมเขาไปในเมทรกซพอลเมอรเรซนเพอเพมการเสรมกาลงใหเมทรกซ ดงนนการใชตวเตมสามารถชวยลดสดสวนโดยปรมาตรสาหรบเสนใยทใชเพอรบแรง อยางไรกตามการผสมตวเตมเฉพาะตาแหนงทาไดยากจงตองเปนประเมนรวมกนระหวางผออกแบบและผผลต

ปจจยทมผลอกประการ ไดแก ความหนดของเมทรกซพอลเมอร เสนใยเสรมกาลงจะตองชมไปดวยเมทรกซพอลเมอร เพอประกนวาจะทาใหเกดการเชอมตอและถายแรงอยางมประสทธผล พอลเมอรชนดเทอรโมเซตสาหรบการใชงานทวไปจะมความหนดตา หรอมคณสมบตเหมาะสมกบกระบวนการผลตทใช กระบวนการผลตทใชสาหรบพอลเมอรชนดเทอรโมพลาสตกซงมความหนดสงยงอยในชวงเรมตนของการพฒนาตนแบบ

ค1.8 เสนใยเสรมกาลงสาหรบวสดคอมโพสต (Reinforcing Fibers for Structural Composites) เสนใยหลกทใชกนในทองตลาดสาหรบงานดานวศวกรรมโยธาซงรวมถงคอนกรตเสรมเหลก

เสรมกาลงดวยวสดคอมโพสต ไดแก เสนใยแกว เสนใยคารบอน และเสนใยอะรามด รปแบบของวสดคอมโพสตเสรมเสนใยทใชกนมากในงานโครงสรางมกจะเปนแบบแผนเสรมกาลง (Laminate)


แผนเสรมกาลงทาขนโดยการเรยงซอนของเสนใย และเมทรกซชนบางๆ หลายชนรวมกนจนไดความหนาทตองการ การควบคมทศทางการเรยงตวของเสนใย (Fiber Orientation) ในแตละชนและลาดบของการเรยงซอนชนตางๆ จะทาใหไดคณสมบตเชงกลและคณสมบตทางกายภาพตามทตองการ

วสดคอมโพสตจะเปนสวนผสมระหวางวสดสองชนดหรอมากกวาซงมการแยกกนไดอยางชดเจน และสามารถระบขอบเขตของวสดแตละชนดได วสดจะถกผสมเขาดวยกน และจดสมผสระหวางวสด เชน ผวสมผสระหวางเสนใยกบเมทรกซ มกจะมการปรบสภาพผวดวยสารเชอมตอ (Coupling Agent) เพอปรบปรงแรงยดเหนยวระหวางเสนใยกบเมทรกซ และสมรรถนะดานอนๆ

สมรรถนะของวสดคอมโพสต ขนอยกบ วสดทใช การจดเรยงเสนใยหลกทใชในการรบแรง และอนตรกรยา (Interaction) ระหวางวสดทใช ปจจยหลกทกระทบตอสมรรถนะของวสดคอมโพสตเสรมเสนใย ไดแก ทศทางการเรยงตวของเสนใย (Fiber Orientation) ความยาว รปรางและอตราสวนผสมของเสนใย คณสมบตเชงกลของเมทรกซเรซน และแรงยดเหนยวระหวางเสนใยและเมทรกซ

การจดเรยงเสนใยทศทางเดยว (Unidirectional or One-Dimensional Fiber Arrangement) จะทาใหวสดคอมโพสตเสรมเสนใยมคณสมบตแบบแอนไอโซทรอปก ทศทางการเรยงตวของเสนใยจะทาใหเกดกาลงรบนาหนกและมอดลสสงสดในทศทางตามแกนของเสนใย การจดเรยงเสนใยแบบระนาบ (Planar Arrangement) เปนการจดเรยงเสนใยสองมตและมกาลงรบน าหนกแตกตางกนในทกทศทางเทยบกบทศทางการเรยงตวของเสนใย การเรยงเสนใยแบบสามมตจะทาใหวสดคอมโพสตเสรมเสนใยมคณสมบตแบบไอโซทรอปกแตกาลงรบนาหนกจะนอยกวาการจดเรยงเสนใยทศทางเดยว คณสมบตเชงกลในแตละทศทางจะเปนสดสวนโดยตรงกบอตราสวนโดยปรมาตรของเสนใยทจดเรยงตวในทศทางทพจารณาดงแสดงในรปท ค3


รปท ค3 ความสมพนธระหวางกาลงรบนาหนกและทศทางการเรยงตวของเสนใย

[Schwarz (1992b)] (ภาคผนวก ค ขอ ค1.8 )


ค1.8.1 ขอพจารณาเกยวกบเสนใย

คณสมบตของวสดคอมโพสตเสรมเสนใยขนอยกบทศทางในการวดเทยบกบทศทางการวางตวของเสนใย กาลงรบแรงดงและมอดลสแรงดงของแผนเสรมกาลงชนดเสนใยทศทางเดยว (Unidirectionally Reinforced Laminate) จะมคาสงสดเมอตรวจวดในทศทางตามยาวของเสนใย ในกรณตรวจวดในทศทางอนคณสมบตดงกลาวจะมคาลดลง และสาหรบคณสมบตเชงกลและคณสมบตทางกายภาพอนๆ จะขนอยกบทศทางการตรวจวดเชนเดยวกบกาลงรบแรงดงและมอดลส

เหลกจะมจดคลาก (Yielding) และเกดการเปลยนแปลงรปรางแบบพลาสตก หรอมความเหนยวภายใตแรงกระทา สาหรบวสดคอมโพสตเสรมเสนใยโดยสวนใหญมความสมพนธระหวางหนวยแรงดงและความเครยดเปนแบบเชงเสนในชวงอลาสตก ความไมเปนเนอเดยวกน (Heterogenious Nature) ของวสดคอมโพสตเสรมเสนใยจะทาใหเกดกลไกสาหรบการดดซบพลงงานไดสงกวาในระดบไมโครสเกล (Micro Scale) เมอเทยบกบกระบวนการ

ปรมาตรเสนใย (Volume of Fibers)

กาลงรบ

น าหน

ก (S

treng

th) สองทศทาง

(Bidirectional)

ไอโซทรอปกเสมอน (Pseudoisotropic)

ทศทางเดยว (Unidirectional)


คลากของเหลก (Metallic Yielding Process) แผนเสรมกาลงคอมโพสตจะเกดการเสอมสภาพอยางคอยเปนคอยไปโดยขนอยกบชนดและความรนแรงของแรงกระทาภายนอก

วสดคอมโพสตเสรมเสนใยหลายชนดจะมคาความหนวงสง (High Damping) ลกษณะเชนนทาใหเพมการดดซบพลงงานสนไหว และลดการถายแรงกระทาสอาคารขางเคยง พฤตกรรมดานนของวสดคอมโพสตจะมความสาคญกบโครงสรางทางวศวกรรมโยธา (เชน สะพาน ทางหลวง เปนตน) ซงจะอยภายใตน าหนกบรรทกชวคราวและมชวงเวลาทรบแรงกระทาสนกวากรณรบนาหนกบรรทกแบบคงท (Sustained Excessive Loading)

ค1.8.2 ความสมพนธระหวางเมทรกซพอลเมอรและเสนใยเสรมกาลง เมทรกซจะทาหนาท เปนแบบและปองกนเสนใยจากสภาวะแวดลอมภายนอก

สมรรถนะทางเคม สมรรถนะทางดานอณหภม และสมรรถนะทางไฟฟา ขนอยกบชนดของเมทรกซเรซนทเลอกใชงาน แตเมทรกซเรซนยงมหนาทอนๆ ไดแก ทาหนาทรกษาตาแหนงของเสนใย และในขณะรบน าหนกเมทรกซเรซนจะเกดการเปลยนแปลงรปรางและกระจายหนวยแรงเขาไปสเสนใยซงมมอดลสสงกวา โดยทวไปเมทรกซจะมการยดตวทจดแตกหก (Breaking Point) มากกวาเสนใย ทงนเมทรกซไมควรเกดการหดตวมากนกในขณะบมเพอหลกเลยงความเครยดภายในเสนใยเสรมกาลง

ถาผออกแบบมความตองการวสดซงมคณสมบตแอนไอโซทรอปก อาจพจารณาเลอกใชทศทางการเรยงเสนใยและรปแบบการวางเสนใยแบบทศทางเดยวทเหมาะสม หากมความตองการตางไปจากนอาจจาเปนตองพจารณาเลอกหนาตดใหเหมาะสม ทงนจะทาไดในขนาดจากดในกรณทไมเสรมเสนใยในทศทางแกนสน หรอกรณทไมมการจดเรยงเสนใยใหม การเสรมเสนใยในทศทางแกนส นหรอการจดเรยงเสนใยใหมจะลดความสามารถในการรบน าหนกของชนสวนทขนรปอยางหลกเลยงไมได และมผลกระทบตอความคมคาในการใชงาน ทงนสาหรบชนสวนทมความซบซอนอาจตองจดเรยงเสนใยสนเพมเตมเพอเสรมกาลงใหขนรปเปนสามมตไดอยางมประสทธผล ซงจะทาใหวสดมคณสมบตแบบควอไซไอโซทรอปก (Quasi-Isotropic) ทศทางการเรยงตวของเสนใยจะมอทธพลตอพฤตกรรมแบบแอนไอโซทรอปกดงแสดงในรปท ค4


รปท ค4 การเรยงตวของเสนใยแบบตางๆ ในการสรางแผนเสนใยเสรมกาลง

[Schwarz (1992c)] (ภาคผนวก ค ขอ ค1.8.2)


ค1.8.3 ผลกระทบของความยาวเสนใยตอคณสมบตของแผนเสรมกาลง ตาแหนงการวางเสนใยมผลมาจากทงกรณเสนใยตอเนอง (Continuous Fibers) และเสนใยสน (Short Fibers) นอกจากทกลาวไปขางตนโดยนยทางโครงสรางผออกแบบอาจพบขอจากดของชนสวนหรอขอจากดในกระบวนการผลต และอาจตองมการเปลยนแปลงขนาดหนาตดหรอรปรางของหนาตดวสดคอมโพสต นอกจากนความหลากหลายของผผลตเสนใยตอเนองอาจทาใหเปนไปไมไดทจะควบคมเสนใยใหมหนวยแรงเทาๆกนตลอดความยาวขณะขนรปชนสวนโดยทไมใชมาตรการอนเปนพเศษ

ค1.8.4 การยดเหนยวบรเวณรอยตอ วสดคอมโพสตเสรมเสนใยมความตานทานตอหนวยแรงสงกวาวสดตงตนเดมเนองจากเมทรกซและเสนใยจะมการกระจายหนวยแรงภายใตแรงกระทาภายนอก การกระจายของหนวยแรงในโครงสรางคอมโพสต ขนอยกบ ธรรมชาตและประสทธผลของแรงยดเหนยว อาจตองพจารณาถงกระบวนการทางเคมและเชงกลทใชงานไดกบสภาพทางโครงสรางทกาหนด สารเชอมตออาจใชเพอปรบปรงแรงยดเหนยวทางเคมระหวางเสนใยเสรมกาลงและเมทรกซ ทงน

กรณทศทางเดยว (Unidirectional) กรณเสนใยชนไขวกงไอโซทรอปก (Crossplied Quasi-Isotropic)


รอยตอระหวางเสนใยกบเมทรกซมกจะเปนการถายแรงเฉอนเมอวสดคอมโพสตอยภายใตแรงกระทา

ค1.8.5 ขอพจารณาในการออกแบบ การออกแบบโครงสรางและชนสวนคอมโพสตเสรมเสนใยไมสามารถทาเปนตวอยาง

สาเรจรปไดถงแมวาไดทาการวเคราะหหนวยแรง (Classical Stress Analysis) และวเคราะหไฟไนทเอลเมนท (Finite Element Analysis) เนองจากวสดเหลานมราคาสงเมอเทยบตามน าหนก อยางไรกตามมกมราคาไมตางจากวสดอนมากนกเมอเทยบตามกาลงรบน าหนกทรบได (เชน บาทตอหนงหนวยกาลงรบน าหนกทรบได) มอดลสของวสดคอมโพสตเสรมเสนใยจะตากวาวสดทใชกนทวไปอยางมนยสาคญยกเวนกรณเสนใยคารบอนชนดมอดลสสง ดงน นผออกแบบควรตองคานงถงรปราง การคดเลอกเสนใย การวางเสนใย หรอการผสมกบเสนใยอนๆ ในการออกแบบดวย

ขอควรพจารณาสาหรบการออกแบบโดยทวไปมรายละเอยดดงน

• วสดคอมโพสตมคณสมบตแบบแอนไอโซทรอปก และสามารถจดวางทศทางใหตรงตามทศทางการรบนาหนกทตองการได

• การออกแบบมอสระคอนขางมาก มความหลากหลายของความหนาและรปรางของชนสวนประกอบซงสามารถขนรปใหเปนชนสวนตามทตองการ

• เมอเปรยบเทยบกบวธการออกแบบทวไป วสดคอมโพสตมกาลงรบแรงดงสงมาก (กาลงของเสนใย) แตมสตฟเนสคอนขางต ายกเว นในกรณเสรมเสนใยคารบอน ดงน นผออกแบบตองคานงถงผลของแรงกระแทกและความเปราะของระบบ ตารางท ค4 และ ค5 ระบขอมลเปรยบเทยบระหวางตวอยางวสดคอมโพสตเสรมเสนใยกบ

โลหะบางชนดเพอการพจารณา ขอควรพจารณาเพมเตมในการออกแบบมรายละเอยดตอไปน

• ออกแบบใหมสตฟเนส (Stiffness) มากทสดโดยใชปรมาณวสดนอยทสด

• ใชประโยชนจากคณสมบตแบบแอนไอโซทรอปกของวสดและทศทางการวางตวของเสนใย แตตองระมดระวงใหกระบวนการผลตเขากนไดกบวสดทออกแบบ

• ใชประโยชนจากขอบเขตสงสดของความเครยดของแผนเสรมกาลง การยดตวของเรซนเปนปจจยสาคญในการเลอกเมทรกซเรซนสาหรบชนสวนโครงสรางขนาดใหญ อยางไรกตามตองระวงผลกระทบเนองจากรอยราวจากหนวยแรง และการกดกรอนทางเคมหรอโดยสภาวะแวดลอม ซงอาจลดสมรรถนะในระยะยาว และอาจจาเปนตองออกแบบโดยเผอความปลอดภยมากขน เพอใหระบบสามารถทนตอผลกระทบจากการคบ (Creep) การแตกราว การบม (Aging) และสารละลายทเปนอนตราย (Deleterious Solution) เปนตน


• ตองพจารณาคณสมบตดานการคบ และความลา (Fatique) ของแผนเสรมกาลงภายใตน าหนกบรรทกคงทและนาหนกบรรทกแบบไมตอเนอง (Intermittent Loads)

• การพฒนาวสดใหมคณสมบตทยอมรบได เมทรกซควรจะสามารถรบความเครยดไดสงกวาเสนใยเสรมกาลง

• พลงงานทสะสมไวทจดแตกหก (Energy Stored at Failure) ซงเปนพนทใตกราฟความสมพนธระหวางความเครยดและหนวยแรง ควรจะมคามากทสดเทาทเปนไปได เนองจากเปนสงทแสดงถงความเหนยวของคอมโพสต (Toughness)

ดงรายละเอยดขางตน ไดกลาวถงความสมพนธระหวางความเครยดและหนวยแรงสาหรบ

เสนใย ตองพจารณาเสนใยแตละชนดใหเหมาะสมกบงานทางวศวกรรมโครงสรางเพอใหมระยะยด และความสมพนธระหวางความเครยดและหนวยแรงตามทตองการ รปท ค5 แสดงชวงของคณสมบตตางๆ ของวสด


รปท ค5 พฤตกรรมระหวางหนวยแรงและความเครยดภายใตแรงดงของวสดเสรมกาลงตางๆ

[Gerritse and Schurhoff] (ภาคผนวก ค ขอ ค1.8.5, ค1.9.4) ทมา: ACI 440R-96 Figure 2.5

หนวยแรง (

Stre

sses),

เมกาปาสก

าล

ความเครยด (Strain), รอยละ หมายเหต: 1. Carbon HM หมายถง เสนใยคารบอนมอดลสสง 2. Carbon HS หมายถง เสนใยคารบอนกาลงสง 3. Aramid HM หมายถง เสนใยอะรามดมอดลสสง 4. Aramid IM หมายถง เสนใยอะรามดมอดลสปานกลาง 5. Glass หมายถง เสนใยแกว แบงเปน 3 ชนดไดแก E-Glass, AR-Glass และ S-Glass 6. Prestressing Steel หมายถง ลวดอดแรง 7. Reinforcing Steel หมายถง เหลกเสรมโครงสราง 8. Polypropylene หมายถง พอลเมอรชนดพอลโพรพลน 9. Nylon หมายถง พอลเมอรชนดไนลอน


ตารางท ค4 การเปรยบเทยบคณสมบตของอพอกซเสรมเสนใย (Reinforced Epoxy) กบโลหะบางชนด [From Mayo (1987)]

(ภาคผนวก ค ขอ ค1.8.5)

วสด

ความหนาแนน (กรม/ลบ.ซม.)

กาลงรบนาหนกทศทางเดยว มอดลสแรงดงในทศทางเดยว

กาลงรบแรงดง เมกาปาสกาล

(กโลปอนด/ตร.นว)

กาลงรบแรงอด เมกาปาสกาล


กกะปาสกาล

(103 กโลปอนด/ตร.นว)

เสรมเสนใยคารบอน AS-4

1.55 1482 (215) 1227 (178) 145 (21.0)

เสรมเสนใยคารบอน HMS

1.63 1276 (185) 1020 (148) 207 (30.0)

เสรมเสนใยแกว S-GlassTM

1.99 1751 (254) 496 (72) 59 (8.6)

เสรมเสนใยแกว E-Glass

1.99 1103 (169) 490 (71) 52 (7.6)

เสรมเสนใยอะรามด (Aramid)

1.38 1310 (190) 290 (42) 83 (12.0)

อลมนม (7175-T6) 2.76 572 (83) 69 (10.0) ไทเทเนยม (6A1-4V) 4.42 1103 (160) 114 (16.5) เหลก (4130) 8.0 1241-1379 (180-220) 207 (30.0)

ตารางท ค5 การเปรยบเทยบความหนาและนาหนกสาหรบวสดทมกาลงเทยบเทากน [From Parklyn (1971)] (ภาคผนวก ค ขอ ค1.8.5)

วสด กรณกาลงรบแรงดงเทากน กรณความหนาเทากน

กรณสตฟเนส ดานแรงดดเทากน

ความหนา นาหนก ความหนา นาหนก ความหนา นาหนก เหลกกลา 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 อลมนม 1.8 0.3 3.0 1.1 1.5 0.5 GFRP1 2.4 0.07 25 5.0 3.0 0.6 GFPR2 0.3 0.1 6.8 1.5 1.9 0.5

หมายเหต: 1) วสดคอมโพสตเสรมเสนใยแกว กรณทศทางการเรยงตวของเสนใยแบบสม 2) วสดคอมโพสตเสรมเสนใยแกว กรณทศทางการเรยงตวของเสนใยทศทางเดยว


ค1.9 เสนใยแกว (Glass Fibers) เสนใยแกวเปนเสนใยทใชงานกนในดานวศวกรรมโยธาเนองจากความเหมาะสมในดานราคาและ

กาลงรบนาหนกทตองการ เสนใยแกวทมขายในทองตลาดมหลากหลายรปแบบ เชน

• รปแบบ E-Glass (Electrical Grade) มใชงานกนในกรณทวไปสาหรบการเสรมกาลงดวยวสดคอมโพสต

• รปแบบ High Strength S-2® Glass และ ECR-Glass ซงปรบปรงมาจากรปแบบ E-Glass ใหทนตอกรด

• รปแบบอนๆ เชน AR R และ Te อาจมการผสมเสนใยชนดอนๆ รวมถงเสนใยคารบอนและเสนใยอะรามด เขากบเสนใยแกว

เพอใหมกาลงรบน าหนกและมอดลสมากขน ถงแมจะมราคาสงขนกตาม คณสมบตของเสนใยเสรมกาลงสมรรถนะสงทวไปมรายละเอยดแสดงดงตารางท ค6

ตารางท ค6 การเปรยบเทยบคณสมบตของเสนใย

[สแตรนดแชในเรซน (Impregnated Strand1) ตามมาตรฐาน ASTM D2343)] [From Owens Corning Corp. (1993)]

(ภาคผนวก ค ขอ ค1.9)

ชนดของเสนใย ความ

ถวงจาเพาะ

กาลงรบแรงดง มอดลสแรงดง

เมกาปาสกาล กโลปอนด/ตร.นว กกะปาสกาล (103 กโลปอนด/ตร.นว)

เสนใยแกว E-Glass 2.58 2689 390 72.4 10.5 เสนใยแกว S-2-Glass® 2.48 4280 620 86.0 13.0 เสนใยแกว ECR-Glass 2.62 3625 525 72.5 10.5 เสนใยอะรามด K-49 Aramid

1.44 3620 525 131.0 19.0

เสนใยคารบอน AS4 Carbon

1.80 3790 550 234.0 34.0

1 สแตรนด (Strand) หมายถง กลมของเสนใย (Bundle of Filament) ซงยดเหนยวกนดวยวธการปรบปรงผว (Sizing)


ค1.9.1 สวนประกอบทางเคม เสนใยแกวผลตขนจากสวนประกอบแตกตางกนดงแสดงในตารางท ค7 โดยการ

ปรบเปลยนสวนประกอบทางเคม จะทาใหไดคณสมบตทางเคมและทางกายภาพตามทตองการ (1) เสนใยแกวชนด E-Glass

เปนกลมของสารประกอบชนดแคลเซยมอลมนาซลเกต (Calcium-Alumina-Silicate Glass) ซงมสวนประกอบดงทตารางท ค7 และมกใชสาหรบการขนรปทวไป และงานเกยวกบไฟฟา เสนใยแกวชนด E-Glass มใชกนทวไปคดเปนประมาณรอย 80 ถง 90 ของผลตภณฑเสนใยแกว เสนใยแกวชนด E-Glass ทปรบปรงไมใหมสารโบรอน เรยกวา ECR-Glass ซงจะมความทนทานตอการกดกรอนดวยกรดสวนใหญ

(2) เสนใยแกวชนด S-Glass เปนกลมของสารประกอบชนดแมกนเซยมอลมโนซลเกต (Magnesium Alumino Silicate Formulation) ซงมกาลงรบน าหนกสง และมสมรรถนะทดภายใตความรอนสง เสนใยแกวชนด S-Glass หรอ S2-Glass มสวนประกอบเหมอนกนแตมการปรบปรงผวตางกน เสนใยแกวชนด S-Glass เปนชนดทมราคาสงทสดในเสนใยแกวดวยกน และผลตขนภายใตการควบคมคณภาพและการสมตวอยางโดยเฉพาะเพอใหเปนไปตามขอกาหนดทางการทหาร

(3) เสนใยแกวชนด C-Glass ใชสารประกอบโซดาไลมโบโรซลเกต (Soda-Lime-Borosilicate) เพอชวยสรางเสถยรภาพเชงเคมตอสภาพแวดลอมทมการกดกรอน และมกใชกบวสดคอมโพสตซงตองสมผสหรอกกเกบวสดทเปนกรดเพอตานทานการกดกรอนในโรงงานอตสาหกรรม


ตารางท ค7 สดสวนของสวนประกอบ (รอยละ) ของเสนใยแกวแตละชนดตามทองตลาด (ภาคผนวก ค ขอ ค1.9.1)

หนวย: รอยละโดยนาหนก

สวนประกอบ ชนดของเสนใยแกว

E-Glass S-Glass C-Glass

ซลกอนไดออกไซด (Silicon Oxide) 52-56 65 64-68 อลมนมออกไซด (Aluminum Oxide) 12-16 25 3-5 บอรกออกไซด (Boric Oxide) 5-10 - 4-6 โซเดยมออกไซด และโพแทสเซยมออกไซด (Sodium Oxide and Potassium Oxide)

0-2 - 7-10

แมกนเซยมออกไซด (Magnisium Oxide) 0-5 10 2-4 แคลเซยมออกไซด (Calcium Oxide) 16-25 - 11-25 แบเรยมออกไซด (Barium Oxide) - - 0-1 ซงคออกไซด (Zinc Oxide) - - - ไทเทเนยมออกไซด (Titanium Oxide) 0-1.5 - - เซอรโคเนยมออกไซด (Zirconium Oxide) - - - ไอออนออกไซด (Iron Oxide) 0-0.8 - 0-0.8 เหลก (Iron) 0-1 - -

ค1.9.2 รปแบบของเสนใยแกวสาหรบเสรมกาลง

วสดคอมโพสตเสรมเสนใยแกวประกอบไปดวยเสนใยซงมความยาวเกนกวาขนาดหนาตด (อตราสวนลกษณะ (Aspect Ratio) มากกวา 10:1) เสนใยแกวทมความยาวมากทสดทมในทองตลาดเปนชนด T ซงมขนาดเสนผานศนยกลางอยในชวง 22.86 ถง 24.12 ไมครอน รปแบบของเสนใยแกวทมในทองตลาดมดงตอไปน (1) เชอกเสนใย (Roving) เปนเสนใยตอเนองทใชกนในทองตลาด ทาขนจากกลมของ

สแตรนด (Strand) สองชดขนไป โดยวธการดงขนรปโดยตรง (Direct-Pull Roving) และขนรปครงเดยวตลอดความยาว เชอกเสนใยจะมผลตภณฑทมความสมาเสมอ และขจด แคทนาร (Catenary)1 ของสแตรนดซงเกดขนจากแรงดงทไมเทากนระหวางสแตรนดแตละเสน ตวอยางเชอกเสนใยแสดงดงรปท ค6

1 แคทนาร (Catenary) เปนการหยอนของโซ หรอ เชอก หรอเคเบล ทปลายทงสองดานยดไว โดยผลของแรงโนมถวง


(2) ผนเสนใย (Woven Roving) เปนผลตภณฑเชนเดยวกบเชอกเสนใยซงทอเปนผนโดยมทศทางของการเรยงตวของเสนใยตางๆ กนตงแต 0 ถง 90 องศา ไดแก 0 องศา +45 องศา -45 องศา และทศทางอนๆ ขนอยกบกระบวนการผลตของผผลต วสดเหลานจะขายในรปน าหนกตอพนท โดยทวไปจะมน าหนกตอพนทประมาณ 610.3 กรมตอตารางเมตร และ 813.7 กรมตอตารางเมตร ตวอยางผนเสนใยแสดงดงรปท ค7

(3) แผนเสนใย (Mats) เปนสแตรนดซงตดเปนเสนสนๆ ขนรปเปนระนาบโดยมทศทางการวางตวแบบสม (Two-Dimensional Random Array) สแตรนดจะถกลาเลยงผานสายพานและผานบรเวณทผสมเขากบเรซนชนดเทอรโมเซต และใหความรอนกบเรซนเพอใหยดแผนเสนใยเขาดวยกน หลงจากนนเรซนยดเหนยวซงผสมในเมทรกซพอลเอสเตอร หรอเมทรกซไวนลเอสเตอร จะทาใหแผนเสนใยขนรปไดตามทตองการ ดงรปท ค8

(4) แบบผสม (Combined Products) อาจผลตโดยการผสานผนเสนใยซงตดเปนชนๆ เขาดวยกนโดยวธการตางๆ เชน การยดเหนยวเสนใยเสรมกาลงสองชนเขาดวยกนดวยเรซนชนดเทอรโมเซตเชนเดยวกบการผลตผนเสนใย (Mats) หรอการเรยงเชอกเสนใยซงตดเปนชนส นๆ ลงไปบนผนเสนใยและเยบเขาดวยกนเพอยดใหเสนใยใหแนน เปนตน ผลตภณฑแบบผสมจะมความหลายหลายของผลตภณฑมาก

(5) ผาเสนใย (Cloth) ผาเสรมกาลงดวยเสนใยผลตขนโดยมหลายแบบซงกาหนดโดยน าหนกตอพนท ผาเสนใยผลตขนจากสแตรนดตอเนองบดรวมกน และนาไปทอเปนผาเชนเดยวกบกระบวนการผลตสงทอทวไป ตวอยางผาเสนใยแสดงดงรปท ค9

เสนใยเสรมกาลงวสดคอมโพสตทกชนดรวมทงเสนใยแกวมคณสมบตแบบแอนไอ-โซ

ทรอปกตามความยาว เทคนคการวางเสนใยและรปแบบของการวางเสนใยเพอใหวสดคอมโพสตมสมรรถนะแบบควอไซไอโซทรอปกในระดบทตองการ เสนใยแกวและเสนใยคอมโพสตอนๆ มการผลตโดยการไขว (Braiding)1 การกระแทกดวยเขม (Needle Punching) การเยบ (Stitching) การถก (Knitting) การยดเหนยว (Bonding) แบบหลายแกน (Multi-Axial) และแบบหลายชน (Multi-Ply)

1 การไขว (Braiding) หมายถง การไขวกนของเสนใยในลกษณะรวมเปนกลม และเชอกไขว (Braided String or Rope) หมายถง เชอกซงทาเสนใยตอเนองหรอสแตรนดตอเนองโดยการไขว


รปท ค6 เชอกเสนใยแกว (Glass Fiber Roving)

[Owens-Coring Fiberglass Corporation (1995)] (ภาคผนวก ค ขอ ค1.9.2 (1)) ทมา: ACI 440R-96 Figure 2.6

รปท ค7 ผนเสนใยแกว (Glass Fiber Woven Roving)

[Owens-Coring Fiberglass Corporation (1995)] (ภาคผนวก ค ขอ ค1.9.2(2)) ทมา: ACI 440R-96 Figure 2.7


รปท ค8 แผนเสนใยแกว (Glass Fiber Chopped Strand Mat)

[Owens-Coring Fiberglass Corporation (1995)] (ภาคผนวก ค ขอ ค1.9.2 (3)) ทมา: ACI 440R-96 Figure 2.8

รปท ค9 ผาเสนใยแกวขณะทอและตรวจสอบ (Glass Fiber Cloth)

[Clark-Schwebel, Inc. (1995)] (ภาคผนวก ค ขอ ค1.9.2 (5)) ทมา: ACI 440R-96 Figure 2.9


ค1.9.3 ขอพจารณาอนเกยวกบเสนใยแกว เสนใยแกวมผวทไวและดดซมน า (Hydrophilic) และมความเสยหายไดงายขณะขนสง

ควรเคลอบผวทนทหลงจากกระบวนการเรยงตวเสนใย การปรบปรงผวเสนใย (Sizing Solution)1 ซงประกอบดวยสารสรางฟลมเคลอบ (Film Former) และสารเพมความยดเหนยว (Adhesion Promoter) สารเพมความยดเหนยวมกจะเปนสารประกอบอนทรยชนดออแกโนฟงกชนนล (Organo-Functional Silanes) ซงทาหนาทเปนตวเชอมประสาน

สารสรางฟลมเคลอบจะทาใหทางานไดงายขนและปองกนความชน สารเพมความยดเหนยวจะชวยปรบปรงการเชอมประสานระหวางเสนใยและเมทรกซพอลเมอรเรซน ผผลตเสนใยจะมสารเพมความยดเหนยว และสารสรางฟลมเคลอบผว แตกตางกนไป ขนอยกบเรซนเมทรกซ และกระบวนการผลต

ค1.9.4 พฤตกรรมของเสนใยแกวภายใตแรงกระทา เสนใยแกวจะมสภาวะอลาสตกจนกระทงถงจดประลย โดยมการคบนอยมากภายใต

สภาวะแหง โดยทวไปมอดลสของเสนใยชนด E-Glass มคาประมาณ 73 กกะปาสกาล ความเครยดสงสดทจะแตกหก (Ultimate Fracture Strain) อยในชวงรอยละ 2.5 ถง 3.5 ไดมการศกษาเกยวกบความสมพนธระหวางความเครยดและหนวยแรงของสแตรนดอยางครอบคลมแลวโดยพบวารปแบบทวไปของความสมพนธระหวางความเครยดและหนวยแรงของเสนใยแกวแสดงดงรปท ค5 ความเสยหายของสแตรนดเปนกระบวนการสะสม โดยเสนใยทมกาลงตาสดจะเกดความเสยหายกอนและแรงกระทาจะถายไปยงเสนใยอนทยงเหลอจนกระทงเกดความเสยหายทงหมด

เสนใยแกวมความแขงแรงมากกวาแกวทใชงานกนทวไป เชน กระจกหนาตาง หรอ ขวดแกว เปนตน กาลงของเสนใยแกวจะลดลงไดถาไมมการปองกนเสนใยจากความชน และการสมผสอากาศโดยตรงหรอการสมผสกบสงปนเปอน

เมอเสนใยแกวรบแรงกระทาขนาดคงทโดยมหนวยแรงในหนาตดตากวากาลงรบแรงแบบสถตของเสนใย เสนใยอาจเกดความเสยหายไดหากหนวยแรงทเกดขนมคาเกนกวาคาต าสดทยอมใหของเสนใย ลกษณะความเสยหายเชนนเรยกวา “ความเสยหายจากการลา (Creep Rupture)” นอกจากนสภาวะแวดลอมมผลตอกาลงรบน าหนกของเสนใยแกวโดยเฉพาะอยางยงไอน าซงจะทาใหกาลงรบน าหนกลดลงมากทสด ในทางทฤษฎผวของแกวจะมโพรงขนาดเลกมาก (Submicroscopic Voids) ซงทาใหเกดหนวยแรงเฉพาะท (Stress Concentration)

1 การปรบปรงผวเสนใย (Sizing) หมายถง วธการปรบปรงผว หรอ เคลอบผวเสนใยเพอปรบปรงแรงยดเหนยวระหวางเสนใยและเรซน ซงมสวนชวยในกระบวนการผลตและความคงทน


อากาศทมความชนสงจะประกอบไปดวยกรดออนของคารบอนไดออกไซดซงอาจเกดการกดกรอนตอเสนใยจนกระทงเกดหนวยแรงเพมขนบรเวณโพรงทผวเสนใยแกวจนเกดความเสยหายตอเสนใย นอกจากนสภาพแวดลอมทมความเปนดางสง (High pH) อาจทาใหเกดความเสอมสภาพ (Aging) หรอความเสยหายตามเวลา

ปญหาขางตนไดมการคนพบมาแลวในกระบวนการผลตเสนใยแกวซงทาใหมการพฒนาวธการปองกนขนมาอยางตอเนอง โดยทวไปแลวการปองกนจะดาเนนการในระหวางการขนรปเสนใยในกระบวนการผลต และมการพฒนาวธการปองกนผวของเสนใยโดยใชสารประกอบอนทรยชนดพเศษ (Organo-Silane Functional Treatment) ทงกรณเมทรกซเรซนสาหรบการใชงานอเนกประสงค (Multifunctional) และสาหรบการใชงานภายใตเฉพาะสภาวะ (Environmental-Specific) ทงนขนอยกบเมทรกซเรซนทใชการปองกนดงกลาวจะชวยลดการสญเสยกาลงของเสนใยไดถงรอยละ 5 ถง 10 ภายหลงจากการทดสอบภายใตน าเดอดนานถง 4 ชวโมง

ค1.10 เสนใยคารบอน (Carbon Fibers) เสนใยคารบอนทใชในทองตลาดผลตไดจาก 3 แหลง ไดแก น ามนดน (Pitch) พอลอะครโลไน-

ทรล (Polyacrylonitrile: PAN)1 และเรยอน (Rayon) คณสมบตของเสนใยคารบอนขนอยกบโครงสรางโมเลกล และระดบของความบกพรอง (Degree of Freedom from Defects) การขนรปของเสนใยคารบอนตองผลตภายใตอณหภมสงกวา 1000 องศาเซลเซยส (1830 องศาฟาเรนไฮต) ณ อณหภมนเสนใยสงเคราะหโดยสวนใหญจะหลวมเหลวและกลายเปนไอ อยางไรกตามอะครลกจะไมหลอมเหลวและไมกลายเปนไอและโครงสรางโมเลกลจะรกษาสภาพอยขณะทาปฏกรยาคารบอไนเซชนภายใตอณหภมสง (High-Temperature Carbonization)

เสนใยคารบอนแบงออกไดเปน 2 ชนด ไดแก เสนใยชนด I ชนดมอดลสสง (High Modulus Type I) และเสนใยชนด II ชนดกาลงสง (High Strength Type II) ความแตกตางของคณสมบตระหวางเสนใยชนด I และชนด II เกดมาจากความแตกตางของโครงสรางจลภาคของเสนใย (Fiber Microstructure) คณสมบตนเกดมาจากการเรยงตวของโครงขายเปนชนแบบกราฟนหรอรปหกเหลยม (Graphene [Hexagonal] Layer Network) ซงมกพบในกราไฟต (Graphite) ถาชนเหลานเรยงตวกนเปนชนสามมตจะเรยกวา กราไฟต แตถามแรงยดเหนยวระหวางชนแตละชนตาและเกดเปนชนสองมตจะเรยกวาคารบอน เสนใยคารบอนจะมลกษณะเปนการจดเรยงสองมต

เสนใยคารบอนชนดมอดลสสงซงมคามอดลสถงประมาณ 200 กกะปาสกาล (30x106 ปอนดตอตารางนว) ตองประกอบดวยชนกราฟนแขงเรยงตวในทศทางขนานกบแกนของเสนใย

1 ผลพลอยไดจากกระบวนการกลนนามนปโตรเลยม (By-Product of Petroleum Distillation)


เรยอนและสารตงตนน ามนดนแบบไอโซทรอปก (Isotropic Pitch Precursor) จะใชในการผลตเสนใยคารบอนมอดลสตา (ประมาณ 50 กกะปาสกาล หรอ 7x106 ปอนดตอตารางนว) ในขณะทกรณ PAN และสารตงตนน ามนดนเหลวเนอผลก (Liquid Crystalline Pitch Precursor) จะใชในการผลตเสนใยคารบอนมอดลสสง โดยกระบวนการคารบอไนเซชนภายใตอณหภมเกน 800 องศาเซลเซยส (1400 องศาฟาเรนไฮต) มอดลสของเสนใยจะเพมขนโดยการใหความรอนจาก 1000 ถง 3000 องศาเซลเซยส (1830 ถง 5430 องศาฟาเรนไฮต) ผลของกระบวนการดงกลาวจะขนอยกบสารตงตนทใช กาลงของเสนใยจะมคาสงสดทอณหภม 1500 องศาเซลเซยส (2730 องศาฟาเรนไฮต) สาหรบ PAN และเสนใยจากสารตงตนของน ามนดน (Pitch Precursor Fiber) แตจะเพมขนสาหรบเสนใยซงผลตจากสารตงตนของนามนดนชนดเมโซเฟส (Mesophase or Anisotropic Pitch Precursor Fiber)

การเรยงตวตามแนวแกนทตองการของชนกราฟนในเสนใยคารบอนจะเปนตวกาหนดคามอดลสของเสนใย เสนใยตามแนวแกนและเสนใยตามแนวรศมและชองวางจะมผลตอกาลงรบน าหนกของเสนใย การเรยงตวของชนกราฟนทผวเสนใยจะชวยเพมกาลงและลดการตงผว (Wetting) ระหวางเสนใยกบเมทรกซ

เสนใยคารบอนจะยดเหนยวกบเรซนไดคอนขางยากโดยเฉพาะอยางยงเสนใยมอดลสสง การปรบปรงผวเพอเพมกลมสารเคมทมความไวตอปฏกรยา (และบางครงเพอทาใหผวเสนใยหยาบขน) ไดถกพฒนาขนสาหรบวสดเมทรกซเรซนบางชนด การขนสงเสนใยคารบอนมกจะมการปรบปรงผวเพอปองกนการขดถ (Abrasive) การจบตอง (Handling) และทาใหมการยดเหนยวไดกบเมทรกซอพอกซเรซน กาลงรบแรงยดเหนยวระหวางเสนใยและเมทรกซมคาใกลเคยงกบกาลงของเมทรกซเรซนสาหรบเสนใยมอดลสตา อยางไรกตามสาหรบเสนใยมอดลสสงซงผลตจาก PAN มคากาลงรบแรงยดเหนยวตากวาเมทรกซเรซนอยางเหนไดชด ความเสยหายของเสนใยมอดลสสงจะเกดขนทบรเวณผวเชนเดยวกบอะรามด ค1.10.1 รปแบบของเสนใยคารบอนในทองตลาด

เสนใยคารบอนในทองตลาดจะอยในรปแบบโทว (Tow)1 หรอมดของเสนใย (Bundles of Parallel Fibers) จานวนเสนใยในแตละโทวประมาณ 1000 ถง 200000 เสนใย เสนใยคารบอนอาจผลตในรปแบบพรเพรก หรอแผนเสรมกาลงทศทางเดยว (Unidirectional Tow Sheet)

คณสมบตทวไปของเสนใยคารบอนมรายละเอยดดงตารางท ค8

1 โทว (Tow) หมายถง มดของเสนใย (Bundles of Fibers) มกจะประกอบดวยกลมของสปนยารนจานวนมาก


ตารางท ค8 คณสมบตทวไปของเสนใยเสรมกาลงทมในทองตลาด [From Mallick (1988b)] (ภาคผนวก ค ขอ ค1.10.1)

ชนดเสนใย เสนผานศนยกลาง (ไมครอน)

ความถวง จาเพาะ

มอดลสแรงดง กกะปาสกาล

(106 ปอนด/ตร.นว)

กาลงรบแรงดง กกะปาสกาล

(103 ปอนด/ตร.นว)

ความ เครยด ทจด

แตกหก

สมประสทธของ การขยายตว

เนองจากความรอน 10-6/oC

อตรา สวน ปวซอง

เสนใยแกว ชนด E-Glass 10 2.54 72.4 (10.5) 3.45 (500.0) 4.8 5.0 0.2 ชนด S-Glass 10 2.49 86.9 (12.6) 4.30 (625.0) 5.0 2.9 0.22

เสนใยคารบอน

PAN-Carbon T-300 1) 7 1.76 231 (33.5) 3.65 (530) 1.4

-0.1 ถง -0.5 (ตามยาว)

7 ถง 12 (ตามรศม) -0.2

AS 2) 7 1.77 220 (32) 3.1 (450) 1.2 -0.5 ถง 1.2 (ตามยาว)

7 ถง 12 (ตามรศม) -

t-40 1) 6 1.81 276 (40) 5.65 (820) 2.0 - - HSB 2) 7 1.85 344.5 (50) 2.34 (340) 0.58 - - Fortafil 3TM 3) 7 1.80 227 (33) 3.80 (550) 1.7 -0.1 - Fortafil 5TM 3) 7 1.80 345 (50) 2.76 (400) 0.8 - -

PITCH-Carbon

P-555 1) 10 2.0 380 (55) 1.90 (275) 0.5 -0.9 (ตามยาว) - P-100 1) 10 2.16 758 (110) 2.41 (350) 0.32 -1.6 (ตามยาว) -

เสนใยอะรามด

KevlarTM 494) 11.9 1.45 131 (19) 3.62 (525) 2.8 -2.0 (ตามยาว) +59 (ตามรศม)

0.35

TwaronTM 10555),6)

12.0 1.45 127 (18) 3.6 (533) 2.5 -2.0 (ตามยาว) +59 (ตามรศม)

0.35

หมายเหต: 1) Amoco 2) Hercules 3) Akzo-Nobel/Fortafil Fibers 4) DuPont de Nemours and Co. 5) Akzo-Nobel Fibers 6) คาเฉลยจากชดทผลตไดต าทสด


ค1.11 เสนใยอะรามด (Aramid Fibers) มเสนใยอนทรยทใชในงานโครงสรางอยมากมาย อยางไรกตามเนองจากเหตผลดานราคา และใน

บางกรณเกยวกบเรองอณหภมใชงาน หรอ ปจจยดานความคงทน ทาใหตองจากดการใชงาน เสนใยอนทรยทนยมใชกนมากทสด คอ เสนใยอะรามด ซงหมายถง โพล-พารา-ฟนลลนเทเรฟทาลาไมด (Poly-Para-Phenyleneterephthalamide: PPD-T) เสนใยอะรามดทผลตขายในทองตลาดไดแก DuPont (KevlarTM) และ Akzo Nobel (TwaronTM)

เสนใยเหลานเปนสวนหนงของพอลเมอรเหลวเนอผลก (Liquid Crystal Polymer) พอ ล เ มอ ร แบบ น จ ะ ม ค ว ามแข ง ม าก และ ม ลกษณะคลา ย แ ท ง (Rod-Like) โคร งส ร า ง วงแหวนแอโรมาตก (Aromatic Ring Structures) มสวนตอเสถยรภาพตออณหภมสง ในขณะทสณฐานแบบขนาน (Para Configuration) ของพอลเมอรทาใหมความแขง (Stiff) โมเลกลแขงเกรง (Rigid Molecule) ซงทาใหมกาลงสงและมอดลสสง จงมการผสมรปแบบขางตนในสารละลายโดยจดเรยงเปนแบบขนาน (Parallel Arrays) สาหรบในกรณตองการพอลเมอรทมความยดหยนมากขนใหผสมสารละลายและขนรปเปนวงแบบสม (Random Coils)

เมอสารละลาย PPD-T ถกรดผานเครองสรางเสนใย (Spinneret) และดงผานชองวางอากาศในระหวางการผลต โครงสรางของเหลวแบบผลก (Liquid Crystal Domain) จะเรยงตวกนตามทศทางการไหลของเสนใย โครงสรางเสนใยจะเปนแบบแอนไอโซทรอปก และใหคากาลงสงขน และมคามอดลสตามแนวแกนสงกวาแนวตามขวาง เสนใยทไดจะมลกษณะประกอบดวยเสนใยเลกๆ (Fibrillar) ดวยลกษณะดงกลาวพฤตกรรมความเสยหายจากแรงดงจะเกดขนโดยเรมจากปลายของเสนใยเลกๆ ทปลายและขยายผานความเสยหายแบบแรงเฉอนระหวางเสนใยเลกๆ

ค1.11.1 คณสมบตวสดของอะรามด (Material Properties of Aramid)

คณสมบตอนโดดเดนของเสนใยพาราอะรามด (Para-Aramid Fiber หรอ P-Aramid) มรายละเอยดดงน

• Kevlar 49 และ Twaron 1055 เปนรปแบบทใชงานกนทวไปเนองจากมมอดลสสง

• Kevlar 29 และ Twaron 2000 จะใชในงานขปนาวธซงตองการความเหนยวมากขน

• Kevlar 149 เปนเสนใยพาราอะรามดชนดมอดลสสงพเศษ (Ultra-High Modulus)


เสนใยอะรามดอาจผลตในรปแบบโทว ยารน1 เชอกเสนใย ผาทอเสนใยตางๆ และอยในระหวางการพฒนาเพอผลตในลกษณะพรเพรก รายละเอยดคณสมบตของเสนใยอะรามดแสดงดงตารางท ค9

• มอดลสแรงดงขนอยกบทศทางการเรยงตวของโมเลกล

• กาลงรบแรงดง เสนใยพาราอะรามดจะมกาลงรบแรงดงสงกวาเสนใยแกวชนด E-Glass ถงรอยละ 50 และยารนพาราอะรามดชนดโมดลสสงจะมคากาลงรบแรงดงและมอดลสลดตาแบบเปนเชงเสนเมอทดสอบทอณหภมทสงขน และกาลงรบแรงดงมากกวารอยละ 80 จะยงคงอยภายหลงจากการปรบสภาพอณหภม

• ทอณหภมหองความชนจะมผลใหกาลงรบแรงดงลดลงไมเกนรอยละ 5

• การคบและความลา (Fatique): เสนใยพาราอะรามดจะมความทนทานตอการคบและความลา

• อตราการลา (Creep Rate) มคานอยเชนเดยวกบเสนใยแกว ซงไมไวตอความเสยหายเนองจากการลา

• กาลงรบแรงอด: เสนใยพาราอะรามดมพฤตกรรมเหนยวแบบไมเชงเสน (Nonlinear Ductile Behavior) ภายใตแรงอด จะมจดคลาก (Yield) ทคาความเครยดอดประมาณรอยละ 0.3 ถง 0.5 โดยเกดเนองจากรปแบบของโครงสรางความเสยหายทเรยกวาคงคแบน (Kink Band) ซงเกยวของกบการโกงเดาะของโมเลกลพาราอะรามด (Compressive Buckling of P-Aramid Molecule) ลกษณะพฤตกรรมเชนนทาใหมการประยกตใชเสนใยพาราอะรามดในงานทตองมการรบความเครยดอดสง หรอภายใตแรงดด

• ความเหนยว (Toughness): ความเหนยวของเสนใยพาราอะรามดเกยวของโดยตรงกบความเหนยวดานแรงดง หรอพนทใตกราฟระหวางความเครยดและหนวยแรง โครงสรางของพาราอะรามดซงมเสนใยเลกๆภายใน และพฤตกรรมดานแรงอดทาใหเสนใยชนดนมความทนทานตอการขดขด

1 ยารน (Yarn) หมายถง กลมของเสนใยทยดเขาไวดวยกนในรปของเชอก สปนยารน (Spun Yarn) หมายถง ยารนทผลตขนจากสเตปเพลทถกกนเปนลอน (Entangling Crimped Staple) สเตปเพล (Staple) หมายถง เสนใยสนทมความยาวเทาๆ กนซงไดจากการตดเสนใยตอเนองออก สเตปเพลอาจเปนแบบครมพ (Crimp) หรออนครมพ (Uncrimp) กได ครมพ (Crimp) หมายถง ความเปนลอนคลนของเสนใย (Waviness of a Fibers) ซงวดไดจากความแตกตางระหวางเสนใยทยงไมไดดงและเสนใยทดงแลว อนครมพ (Uncrimp) หมายถง เสนใยทไมมความเปนลอนคลน


• คณสมบตดานอณหภม: โครงสรางแบบพาราอะรามดมเสถยรภาพในทางอณหภมคอนขางสง เสนใยจะถกทาลายในอากาศทอณหภม 425 องศาเซลเซยส (800 องศาฟาเรนไฮด) และสามารถใชงานไดในชวงอณหภม -200 ถง 200 องศาเซลเซยส แตไมควรใชในระยะยาวภายใตอณหภมเกน 150 องศาเซลเซยส (300 องศาเซลเซยส) เนองการปฏกรยาออกซเดชน (Oxidation) เสนใยจะมสมประสทธการขยายตวเนองจากความรอนในทศทางตามแนวแกนเปนคาลบเลกนอยโดยมคาประมาณ -2x10-6 ตอเคลวน

• คณสมบตดานไฟฟา: พาราอะรามดเปนฉนวนไฟฟาโดยมคาคงทไดอเลคทรก (Dielectric Constant) ประมาณ 4.0 โดยวดทความถ 106 เฮรตซ

• พฤตกรรมตอสภาพแวดลอม: เสนใยพาราอะรามดจะถกกดกรอนไดโดยกรดหรอดางอยางแรง แตมความทนทานตอตวทาลายและสารเคมอนๆเปนสวนใหญ อยางไรกตามอาจมการเสอมสภาพเนองจากรงสยว (UV Degradation) ได ในสวนของคอมโพสตพอลเมตรไมพบการสญเสยกาลง

ขอควรระวงเกยวกบพฤตกรรมดานแรงอดของเสนใยทไดกลาวไวขางตน ไดแก แรงอด

อาจทาใหเกดการยบยนเฉพาะแหง (Local Crumpling) และการแยกตวของเสนใยซงเปนเหตใหกาลงรบนาหนกลดตาลงภายใตแรงอดหรอแรงดด ดงนนเสนใยอะรามดจงไมเหมาะสมกบโครงสรางแบบเปลอกบาง (FRP Shell Structures) ซงอาจตองรบแรงอดและแรงดดคอนขางสง ยกเวนจะผสมเขากบเสนใยแกวหรอเสนใยคารบอน โครงสรางเสนใยแบบผสม (Hybridized Fiber Structures) จะทาใหมความหนวงตอการสนไหวสง ซงเหมาะกบโครงสรางเสนใยเสรมกาลงทรบนาหนกแบบพลวต (Dynamic Loaded FRP Structures)


ตารางท ค9 คณสมบตของยารนอะรามด (Aramid Yarn) และเสนใยเสรมกาลง [From DuPont (1994) and Akzo-Nobel (1994)]

(ภาคผนวก ค ขอ ค1.11.1)

คณสมบต Kevlar 49 Twaron 1055 1)

ยารน (Yarn)

กาลงรบแรงดง, เมกาปาสกาล (กโลปอนด/ตร.นว) 2896 (420.0) 2774 (398.0) กาลงรบแรงดงของเสนใย (Tenacity)1, dN/tex (g/den)

20.4 (23) 19.0 (21.4)

มอดลส, กกะปาสกาล (กโลปอนด/ตร.นว) 117.2 (17,000) 103.4 (15,000) ความเครยดดงทจดแตกหก, รอยละ 2.5 (2.5) 2.5 (2.5) ความหนาแนน, กรม/ลบ.ซม. (ปอนด/ลบ.นว) 1.44 (0.052) 1.45 (0.052) เสนใยเสรมกาลง กาลงรบแรงดง, เมกาปาสกาล (กโลปอนด/ตร.นว) 3620 (525.0) 3599 (522.0) มอดลส, กกะปาสกาล (กโลปอนด/ตร.นว) 124.1 (18,000) 127.0 (18,420) ความเครยดดงทจดแตกหก, รอยละ 2.9 (2.9) 2.5 (2.5) ความหนาแนน, กรม/ลบ.ซม. (ปอนด/ลบ.นว) 1.44 (0.052) 1.45 (0.052) หมายเหต: 1) คาเฉลยจากชดทผลตไดต าสด

ค1.12 เสนใยอนทรยชนดอนๆ (Other Organic Fibers)

เสนใยพอลเอทลนชนดน าหนกโมเลกลสงพเศษ (Ultra-High Molecular-Weight-Polyethylene Fibers): เสนใยชนดนผลตโดยบรษท Allied Signal Corp. ในประเทศสหรฐอเมรกา โดยเรยกชอทางการคาวา SpectraTM ผลตภณฑนเรมพฒนามากจากประเทศเนเธอรแลนด โดย DSM (Dutch State Mines)

ตารางท ค10 แสดงคณสมบตของ SpectraTM วสดนใชงานในเชอก (Rope) ผาหนาพเศษ (Special Canvas) ผนเสนใย และขปนาวธ จดเดนของวสดน คอ มน าหนกเบาแตมกาลงสง และมการยดตวจากแรงดงตา ขอดอยของวสดน คอ เสนใยจะถกทาลายทอณหภมเกนกวา 130 องศาเซลเซยส (266 องศาฟาเรนไฮต) และไมมวสดเมทรกซเรซนชนดใดทสามารถยดเหนยวไดดกบเสน

1 กาลงรบแรงดงของเสนใย (Tenacity) หมายถง กาลงรบแรงดงของเสนใยโดยคานวณจากแรงทจดแตกหกหารดวยพนทหนาตด


ใยชนดน การปรบปรงผวดวยพลาสมา (Plasma Treatment) เพอสกดผวของเสนใยเพอใหมการยดเหนยวทางกลกบเมทรกซเรซน แตมราคาแพง และยงไมมขายในทองตลาด

ตารางท ค10 คณสมบตของเสนใย SpectraTM

[From Pigliacampi (1987)] (ภาคผนวก ค ขอ ค1.12)

คณสมบต Spectra 900 Spectra 1000

ความหนาแนน, กรม/ลบ.ซม. (ปอนด/ลบ.นว) 0.97 (0.035) 0.97 (0.035) เสนผานศนยกลางของเสนใย, เมตร (นว) 38 (1500) 27 (1060) มอดลสแรงดง, กกะปาสกาล (106 ปอนด/ตร.นว) 117 (17) 172 (25) กาลงรบแรงดง, กกะปาสกาล (106 ปอนด/ตร.นว) 2.6 (0.380) 2.9-3.3 (0.430-0.480) ความเครยดดงสงสด, รอยละ 3.5 2.7 จานวนเสนใยตอยารน 60-120 60-120

ค1.13 วสดเสรมกาลงแบบไฮบรด (Hybrid Reinforcement)

เนองจากคณสมบตของเสนใยแตละชนดแตกตางกนอยางเหนไดชด เสนใยสมรรถนะสงจงมราคาสง วสดเหลานสามารถนาประสานกนเปนชน (Lamina) ในทศทางการเรยงตวเดยวกน เพอใหไดคณสมบตทตองการโดยมราคาทยอมรบได และมโอกาสในการประยกตใชในงานโครงสรางพนฐาน (Infrastructures) เพอประเมนและใชประโยชนจากการประสานดงกลาว ตารางท ค11 แสดงตวอยางผลของการประสานเสนใยคารบอนและเสนใยแกว


ตารางท ค11 คณสมบตของวสดคอมโพสตแบบไฮบรดเสรมเสนใยคารบอนและเสนใยแกวโดยใชเมทรกซเปนพอลเอสเตอร (Carbon-Glass-Polyester Hybrid Composite)1)

[From Schwarz (1992e)] (ภาคผนวก ค ขอ ค1.13)

อตราสวน เสนใยคารบอน ตอเสนใยแกว

กาลงรบแรงดง เมกาปาสกาล


มอดลสแรงดง เมกาปาสกาล (106 ปอนด/ ตร.นว)

กาลงรบแรงดด เมกาปาสกาล (กโลปอนด/ ตร.นว)

มอดลสแรงดด กกะปาสกาล (106 ปอนด/ ตร.นว)

กาลงรบแรง3) เฉอนระหวางชน เมกาปาสกาล (กโลปอนด/ ตร.นว)

ความหนาแนน

กรม/ลบ.ซม. (ปอนด/ลบ.

นว) 0:100 604.7 (87.7) 40.1 (5.81) 944.6 (137) 35.4 (5.14) 65.5 (9.5) 1.91 (0.069) 25:75 641.2 (93.0) 63.9 (9.27) 1061.8 (154) 63.4 (9.2) 74.5 (10.8) 1.85 (0.067) 50:50 689.5 (100) 89.6 (13.0) 1220.4 (177) 78.6 (11.4) 75.8 (11.0) 1.80 (0.065) 75:25 806.7 (117) 123.4 (17.9) 1261.7 (183) 1261.7 (16.3) 82.7 (12.0) 1.66 (0.060)

หมายเหต: 1) ปรมาณเสนใยโดยปรมาตร: เรซนเปนพอลเอสเตอรชนดเทอรโมเซตรอยละ 48 และเสนใยตอเนองเรยงตวทศทางเดยวรอยละ 52 หรอเทยบเทาเรซนรอยละ 30 และเสนใยรอยละ 70 โดยนาหนก คณสมบตในตารางเปนคณสมบตในทศทางตามแนวแกนเทานน

2) 1 กโลปอนด/ตร.นว = 6.895 เมกาปาสกาล และ 1 ปอนด/ตร.นว = 0.0361 กรม/ลบ.ซม. 3) กาลงรบแรงเฉอนระหวางชน (Interlaminar Shear Strength)

ค1.14 กระบวนการในการขนรป การวางเสนใยสามารถทาไดหลายวธ ซงขนอยกบลกษณะเฉพาะของกระบวนการผลต ไดแก

ธรรมชาตของกระบวนการขนรป และ/หรอ เหตไมคาดฝนในการใชเครองมอเพอควบคมการผลต เนอหาในบทนจะกลาวถงกระบวนการผลตทมในทองตลาด

(1) การมวนเสนใย (Filament Winding) เปนกระบวนการผลตเสนใยตอเนองในรปสแตรนดซง

ขนานกนหรอเชอกเสนใย (Parallel Strand or Rovings) แชในเรซนเมทรกซ และมวนเขาดวยกนดวยแกนหมนรปทรงกระบอก (Rotating Cylinder) เชอกเสนใยซงแชในเรซนแลวจะถกทาใหเคลอนทไปดานหนาและดานขางตลอดความยาวของแกนหมน เพอใหไดความหนา มมของการมวน (Wind Angle) และปรมาณของเสนใยตามทตองการ วสดจะไดรบการบมทแกนหมนและจะนาออกในภายหลง แสดงดงรปท ค10

ทอ ทอรบแรงบด กลองเกบจรวด ขวดรบแรงดน ถงกกเกบ และสวนลาตวของเครองบน (Airplan Fuselages) มกจะใชวธการนในการผลต ความสมพนธของการเคลอนทระหวางพนผวทหมน และเชอกเสนใย และเมทรกซ จะถกควบคมดวยคอมพวเตอร นอกจากนอาจมการวาง


เสนใยเพมเตมโดยการเพมเสนใยสนๆ และ/หรอ วสดอนๆ เพอเพมความหนาและมราคาตาลง วสดพวกพอลเอสเตอร ไวนลเอสเตอร และอพอกซมกใชเปนเมทรกซในการผลต

.

รปท ค10 กระบวนการมวนเสนใย (Filament Winding Process)

[Mettes (1969e)] (ภาคผนวก ค ขอ ค1.14 (1))


(2) การรดเสนใย (Pultrusion): กระบวนการนสามารถผลตเสนใยตอเนองซงมหนาตดคงทไดอยางไมจากดความยาวโดยจากดดวยเหตผลดานการขนสงและการกอสรางเทานน กระบวนการรดเสนใยทาโดยใชเสนใยตอเนองผานชดของครล (Creel)1 เชอกเสนใยทตองใชในกระบวนการผลตจะถกดงผานเมทรกซเรซน ตวเรงปฏกรยาหรอสารทาใหแขงตว และสารผสมเพมอนๆ เรซนเหลวสวนเกนจะถกขจดออกและสงคนกลบไปยงอางในขณะทเชอกเสนใยทชมดวยเรซนแลวจะถกสงเขาสแมพมพสาหรบรดเสนใย (Pultrusion Die) แมพมพเหลานสวนใหญมความยาวประมาณ 0.9 ถง 1.3 เมตร (36 ถง 48 นว) และใหความรอนโดยใชไฟฟาหรอโดยน ามนรอน ในบางกรณอาจใชเครองใหความรอนดวยคลนวทย (Radio-Frequency [RF] Preheating

1 ครล (Creel) เปนอปกรณสาหรบการจบยดมวนเชอกเสนใย หรอเสนใยเสรมกาลงลกษณะอนๆ ในกระบวนการผลตเสนใยเสรมกาลง ครลจะเปนตวจบยดเชอกเสนใยในตาแหนงทตองการเพอคลายเสนใยออกในกระบวนการผลตแบบการรดเสนใย หรอการมวนเสนใย


Cabinet) เพอใหงายตอการบมชนสวนทมความหนามาก ลกษณะกระบวนการทวไปแสดงดงรปท ค11

โดยทวไปแลวสามารถผลตไดประมาณ 0.9 เมตรตอนาท (36 นวตอนาท) หนาตดทหนาหรอรปรางซบซอนจะตองใชเวลาในการบมใหสมบรณมากกวาหนาตดบาง กระบวนการรดเสนใยมกใชเรซนชนดพอลเอสเตอรเรซน และไวนลเอสเตอรเปนเมทรกซหลกในการผลต

ตวอยางผลตภณฑทผลตดวยวธการน ไดแก แทงสาหรบสบน ามน (Oil Well Sucker Rods) เทนดอน (Tendons) สาหรบโครงสรางคอนกรตอดแรงทงชนดอดแรงกอนและอดแรงหลง อปกรณดงแบบสาหรบคอนกรต (Concrete Formties) ชนสวนของเครองขดเจาะน ามน โรงงานผลตสารเคม ลกกรง (Grating) วสดเคลอบผวราว (Third Rail Cover) เพลารถยนต (Automobile Drive Shaft) สมอยดดน (Ground Anchor) และไทแบก (Tie Back) เขมพด (Sheet Piling) และชนสวนกรอบหนาตาง

รปท ค11 กระบวนการรดเสนใย (Pultrusion Process)

[Creative Pultrusions, Inc. (1994)] (ภาคผนวก ค ขอ ค1.14 (2))


แผนเสนใย (Mat)

เชอกเสนใย (Roving)

ตวจายเรซน (Resin Supply)

ตวนาเขารปแบบ (Forming Guide)

แมพมพรอน (Heated Die)

เขาเครองดง (Puller)

ชนสวนทขนรปแลว (Finish Part)


(3) กระบวนการขนรปดวยสญญากาศ (Vacuum Compaction Processes): กลมของกระบวนการผลตแบบนใชความดนบรรยากาศในการผลตโดยการดดอากาศทกกเกบไวออกเพอใหเกดแรงอดและทาใหแผนเสนใยซงยงไมบมเกดความแนน กระบวนการผลตบางรปแบบเสนใยจะถกแชในเรซนกอนทจะวางลงในแบบหลอเปนชนตงแตหนงชนขนไป แผนฟลมปดผวยดได (Coving Sheet of Stretchable Film) จะถกวางลงบนแผนเสนใยและยดใหแนนกบแบบหลอ หลงจากนนใชเครองปมสญญากาศทาใหเกดภาวะสญญากาศใตบรเวณทปดดวยแผนฟลม ทาใหแผนฟลมกดตวลงบนแผนเสนใยเพอทาใหใหแผนเสนใยแนน อากาศภายในจะถกกาจดออกจากรอยตอระหวางชนของเสนใย ถามการใหความรอนเมทรกซเรซนกอนดวยวธการทเหมาะสม (เชน ตะเกยงอนฟราเรด แบบหลอใหความรอน หมอนงอดไอน า (Steam Autoclave) เปนตน) ความหนดของเรซนจะลดตาลง เพมความหนาแนนของเรซนกอนทเรซนจะมความหนดเพมขนโดยกระบวนการบม กระบวนการผลตอนๆ อาจใชสญญากาศในการอดเสนใยแหงใหแนนในแบบหลอ ลกษณะเชนนจะทาใหเรซนไหลเขาสชองวางทเปนสญญากาศระหวางเสนใย ซงคอนขางทาไดยากในทางปฏบต มการปรบปรงวธการนเพอใหเรซนไหลเขาสกลมเสนใยทอดแลว วธการโดยสวนมากทใชประโยชนจากการกระจายของเรซน และวธโพสทฟสเปสซง (Positive Spacing Method) เพอควบคมการยดตวของฟลมจากการจบยดใหเรซนไหลเขามากอน การบมเรซนสามารถทาไดโดยวธการเดยวกบทกลาวขางตน ปจจบนมการใชวธการนสาหรบแบบหลอขนาดใหญ โดยไมจาเปนตองมการบบอดแบบหลอ และเปนเครองมอทใชงานเพยงดานเดยว (Single-Sided Tool) กระบวนการขนรปดวยสญญากาศ มลกษณะแสดงดงรปท ค12


รปท ค12 กระบวนการขนรปดวยสญญากาศ (Vacuum Compaction Process)

[Schwarz (1992f)] (ภาคผนวก ค ขอ ค1.14 (3))


(4) กระบวนการแบบหลอประกบ (Matched Mold Processes): ระบบนสามารถใชในการผลตวสดไดหลายรปแบบ อยางไรกตามมลกษณะเฉพาะดงน

• แบบหลอเปนตวกาหนดรปรางและความหนาของชนสวน ดงนนจงสามารถผลตซาชนสวนแตละชนไดหลายครง ในกรณสวนใหญจะหมายดงการบบอดของบางแบบ

• มขอจากดในเรองของขนาดทสามารถบบอดได พนทราบ และชองเปดในทางปฏบต แรงทบบอดจะขนอยกบระบบวสดทผลตโดยมคาอยในชวง 0.21 ถง 6.21 เมกาปาสกาล (30 ถง 900 ปอนดตอตารางนว) การหลอเรซน (Resin Transfer Molding: RTM) ใชแรงบบอดอยในชวงคาตา แตการหลอแผนเสนใยประกอบ (Sheet Molding Compound) อาจตองใชแรง

ความดนอากาศ (Air Pressure) ถง (Bag)

แผนเสนใย (Laminates)

ถง (Bag) แผนเสนใย (Laminates)

กนรว (Seal)

หมอนงอดไอ (Autoclave) หมอนงอดไอ (Autoclave)

ถงอดแรงดน (Pressure Bag)

เตาอบ (Oven)

ถง (Bag)

วสดกนรว (Sealant)

บรดเดอร (Breeder) แผนเสนใย (Laminate)

เครองทาสญญากาศ (Vacuum Source)

ถงสญญากาศ (Vacuum Bag)


บบอดสงขน โดยทวไประบบนจะใชเสนใยสนๆ ในการผลตเปนกลมเสนใยสามมตทาใหมคณสมบตเปนแบบควอไซไอโซทรอปก และมคานอยกวากลมเสนใยตอเนองแบบแอนไอโซทรอปก

ค1.15 บทสรป เนอหาในบทนกลาวถงวสดหลกทใชในระบบคอมโพสต ความสมพนธระหวางรปแบบ และคณสมบตทางกายภาพของวสด กระบวนการขนรป ความสมพนธบางประการของวสดคอมโพสต ความสมพนธดงกลาวนเพอเปนขอมลเพอใหมความเขาใจเกยวกบประสทธผล และความคมคาของวสดคอมโพสต ถาไดเลอกใชวสดคอมโพสตโดยขาดความเขาใจเกยวกบความสมพนธระหวางวสด รปแบบของวสด และกระบวนการผลต จะทาใหสนเปลองคาใชจายเกนความจาเปน หรอไมมประสทธผลในเชงโครงสราง หรอยงยากในการตดตง

ค2. คณสมบตเชงกล และวธการทดสอบ (Mechanical Properties and Test Method) ค2.1 คณสมบตทางกายภาพและคณสมบตเชงกล

ขอควรคานงถงเกยวกบคณสมบตตางๆของแทง FRP (FRP bars) หรอเทนดอน FRP (FRP Tendons) ไดแก (1) แทง FRP มลกษณะเปนแอนไอโซทรอปก (Anisotropic) โดยมแกนหลก (Strong Axis) เปนแกนตามยาวของแทง FRP และ (2) คณสมบตเชงกลของ FRP ของแตละผผลตมความหลากหลายและแตกตางกนมากซงแตกตางจากเหลก ปจจยทมผลตอคณสมบตของ FRP ไดแก ปรมาตรของเสนใยและเรซน ชนดของเสนใยและเรซน ทศทางการวางตวของเสนใย (Fiber Orientation) ผลกระทบทางมต (Dimensional Effects) และการควบคมคณภาพในการผลต นอกจากนคณสมบตเชงกลของวสดคอมโพสตเสรมเสนใยอาจไดรบผลกระทบจากปจจยอนๆเชนเดยวกบวสดทใชในงานโครงสรางทวไป เชน ผลจากประวตและชวงเวลาของการรบน าหนกบรรทก อณหภม และความชน

มาตรฐานการทดสอบทวไปพฒนาขนเพอใชประเมนคณสมบตของวสดทใชงานกอสรางทวไป เชน เหลก คอนกรต เปนตน แตอาจไมสามารถใชสาหรบการทดสอบ FRP ได นอกจากนการใชงานวสดคอมโพสตเสรมเสนใยในงานโครงสรางยงอยในระยะเรมตน ดงนนจงจาเปนตองทราบสภาพน าหนกบรรทกแทจรงเพอปรกษาผผลตในการประเมนลกษณะเฉพาะของวสดภายใตเงอนไขการใชงานขางตน ค2.1.1 ความถวงจาเพาะ (Specific Gravity)

คาความถวงจาเพาะของแทง FRP และกลมเสนใย FRP อยระหวาง 1.5 ถง 2.0 ซงเบากวาเหลกประมาณ 4 เทา เนองจากน าหนกเบาทาใหลดคาใชจายในการขนสงและจดเกบ รวมถง


ลดเวลาทใชในการจดเกบ การขนยายและการตดตง ณ สถานทกอสราง เทยบกบเหลกเสรมทวไป และขอไดเปรยบนควรคานงถงในการประเมนราคาเพอเลอกวสดทใช

ค2.1.2 การขยายตวเนองจากความรอน (Thermal Expansion) คอนกรตเสรมเหลกเปนวสดคอมโพสตชนดหนงซงประกอบดวยเหลกเสรมทาหนาท

เสรมกาลงรบน าหนกและคอนกรตทาหนาทเปนเมทรกซ และพฤตกรรมภายใตหนวยแรงเนองจากความรอนของคอนกรตและเหลกเสรมมคาใกลเคยงกนทาใหการเปลยนแปลงรปรางแตกตางไมมากนก สมประสทธการขยายตวเชงเสนเนองจากความรอน (Linear Coefficient of Thermal Expansion) ของคอนกรตมคาอยในชวง 6 x10-6 ถง 11x10-6 ตอองศาเซลเซยส (4 x10-6 ถง 6x10-6 ตอองศาฟาเรนไฮต) ทงนขนอยกบสวนผสม [Mindess et al. 1981] สาหรบสมประสทธการขยายตวเนองจากความรอนของวสด FRP มคาดงตารางท ค12

ค2.1.3 กาลงรบแรงดง (Tensile Strength) แทง FRP และกลมเสนใย FRP จะรบแรงจนถงจดประลยโดยไมมพฤตกรรมของจดคลาก

(Yielding) คณสมบตของ FRP ซงครอบคลมวสด FRP บางสวนทใชกนทวไปในทองตลาดเปรยบเทยบกบเหลกเสรมและลวดอดแรง (Steel Tendons) แสดงไวในตารางท ค12 โดยคณสมบตเชงกลของ FRP ประเมนจากคณสมบตในทศทางตามยาว (Longitudinal Axis or Strong Axis)

กาลงรบแรงดงของแทง FRP ขนอยกบขนาดของเสนผานศนยกลางซงแตกตางจากกรณเหลกเสรม ทงนเนองจากการกระจายของหนวยแรงไมเทากนทงหนาตด (Shear Lag) ทาใหเสนใยซงอยบรเวณชวงกลางหนาตดจะมหนวยแรงนอยกวาเสนใยทอยบรเวณขอบ [Fasa 1991] เปนเหตใหคากาลงรบน าหนกและประสทธภาพในการรบแรงลดลงในแทง FRP ทมขนาดใหญ เชน วสดเสรมกาลงชนดเสนใยแกว (GFRP) ซงผลตโดยผผลตหนงจากประเทศสหรฐอเมรกา มชวงของกาลงรบแรงดงประมาณ 480 เมกาปาสกาล (70 กโลปอนดตอตารางนว) สาหรบขนาดเสนผานศนยกลาง 28.7 มลลเมตร (No.9) ถง 890 เมกาปาสกาล (130 กโลปอนดตอตารางนว) สาหรบขนาดเสนผานศนยกลาง 9.5 มลลเมตร (No. 3) [Ehsani et al. 1993]

เทนดอน FRP (FRP Tendon) บางครงสามารถสรางจากสแตรนดเสนใยแกวชนด S-2 Glass หรอ แทงเสนใยคารบอนจากกระบวนการรด โดยมเสนผานศนยกลางประมาณ 3 ถง 4 มลลเมตร (0.125 ถง 0.157 นว) ซงกาลงรบแรงดงประลยของเทนดอนเหลานมคาใกลเคยงกบลวดอดแรง สาหรบเทนดอนเสนใยแกว (GFPR Tendons) กาลงรบแรงดงประลยมคาประมาณ 1380 ถง 1724 เมกาปาสกาล (200 ถง 250 กโลปอนดตอตารางนว) ในขณะท


เทนดอนเสนใยคารบอน (CFPR Tendons) มคาอยในชวง 1862 ถง 2070 เมกาปาสกาล (270 ถง 300 กโลปอนดตอตารางนว) [Iyer and Anigol 1991]

ค2.1.4 มอดลสแรงดง (Tensile Elastic Modulus) ตามตารางท ค12 ชใหเหนวามอดลสแรงดงของแทง GFRP มคาประมาณรอยละ 25 ของ

เหลก มอดลสของเทนดอน CFRP มคาสงกวามอดลสของแทง GFRP

ตารางท ค12 การเปรยบเทยบคณสมบตเชงกลในทศทางตามแนวแกนของวสดตางๆ (ภาคผนวก ค ขอ ค2.1.2, ค2.1.3, ค2.1.4)

คณสมบต เหลก เสรม

ลวดพนเกลยว

แทง GFPR

เทนดอน (Tendons)

GFPR CFPR AFRP กาลงรบแรงดง, เมกาปาสกาล (กโลปอนด/ตร.นว)

483-690 (70-100)

1379-1862 (200-270)

517-1207 (75-175)

1379-1724 (200-250)

165-2410 (240-350)

1200-2068 (170-300)

กาลงรบแรงคลาก, เมกาปาสกาล (กโลปอนด/ตร.นว)

276-414 (40-60)

1034-1396 (150-203)

ไมสามารถหาจดคลากได

มอดลสแรงดง, กกะปาสกาล (106 ปอนด/ตร.นว)

200 (29)

186-200 (27-29)

41-55 (6-8)

48-62 (7-9)

152-165 (22-24)

50-74 (70-110)

ความเครยดดงทจดประลย, มม./มม. >0.10 >0.04 0.035-0.05 0.03-0.045 0.01-0.015 0.02-0.026

กาลงรบแรงอด, เมกาปาสกาล (กโลปอนด/ตร.นว)

276-414 (40-60)

ไมม 310-482 (45-70)

ไมม ไมม ไมม

สมประสทธการขยายตวเนองจากอณหภม, 10-6 ตอองศาเซลเซยส (10-6 ตอองศาฟาเรนไฮต)

11.7 (6.5)

11.7 (6.5)

9.9 (5.5)

9.9 (5.5)

0.0 (0.0)

-1.0 (-0.5)

ความถวงจาเพาะ 7.9 7.9 1.5-2.0 2.4 1.5-1.6 1.25

หมายเหต: 1) คณสมบตทระบในตารางวสดในทศทางตามแนวแกน โดยชวงคาคณสมบตแปรผนตามปรมาณเสนใยโดยปรมาตรชวงรอยละ 45-70 เสนผานศนยกลางของวสด และระบบการจบยด

ค2.1.5 กาลงรบแรงอด (Compressive Strength)

แทง FRP จะมกาลงรบแรงอดนอยกวากาลงรบแรงดง ทงนเนองจากความยงยากในการทดสอบวสดคอมโพสตเสรมเสนใยภายใตแรงอดตามแนวแกนใหมความแมนยา การจบยดและวธการจดตาแหนง รวมถงเสถยรภาพของเสนใย อยางไรกตามกาลงรบแรงอดของวสดคอมโพสต FRP ไมใชคณสมบตหลกในการประยกตใชงานโดยสวนใหญ กาลงรบแรงอดขนอยกบลกษณะแทงเสรมกาลงวาเปนแบบเรยบหรอมสน (Rib) ดวย กาลงรบแรงอดโดยทวไปมคาอยในชวง 317 ถง 470 เมกาปาสกาล(46 ถง 68 กโลปอนดตอตารางนว) สาหรบ


แทงเสรมกาลง GFRP ทมกาลงรบแรงดงประมาณ 552 ถง 896 เมกาปาสกาล (80 ถง 130 กโลปอนดตอตารางนว) [Wu 1990] กาลงรบแรงอดจะมคาสงขนเมอแทงเสรมกาลงมกาลงรบแรงดงสงขน

ค2.1.6 มอดลสแรงอด (Compressive Elastic Modulus) ความแขงเกรงดานแรงอด (Compressive Stiffness) ของแทงเสรมกาลง FRP ขนอยกบ

ขนาด ชนด การควบคมคณภาพในการผลต และอตราสวนความยาวตอเสนผานศนยกลางของแทงตวอยางซงแตกตางจากความแขงเกรงดานแรงดง โดยทวไปมอดลสแรงอดจะมคาตากวามอดลสแรงดง จากผลการทดสอบตวอยางซงประกอบดวยเสนใยแกวตอเนองชนด E-Glass รอยละ 55 ถง 60 โดยปรมาตรในเมทรกซของไวนลเอสเตอร หรอไอโซฟทาลกเรซน จะมคามอดลสอยในชวง 34 ถง 48 กกะปาสกาล (5000 ถง 7000 กโลปอนดตอตารางนว) [Wu 1990] ผผลตอนไดรายงานวามอดลสแรงอดของเสนใยมคาประมาณ 34 กกะปาสกาล (5000 กโลปอนดตอตารางนว) ซงคดเปนรอยละ 77 ของคามอดลสแรงดงของวสดเดยวกน [Bedard 1992]

ค2.1.7 กาลงรบแรงเฉอน (Shear Strength) โดยทวไปกาลงรบแรงเฉอนของวสดคอมโพสตมคาตามาก เชน แทง FRP สามารถตดขาด

ดวยเลอยธรรมดาโดยงายในทศทางตงฉากกบแนวแกนของเสนใย ขอดอยนสามารถแกไขไดโดยการวางแทง FRP ในทศทางทแรงกระทาเกดตามแนวแกน การทดสอบแรงเฉอนสามารถทดสอบโดยวธการ Isoipescu Test [Porter et al 1993] ซงพฒนาขนและใชทดสอบคณสมบตดานแรงเฉอนของแทงเดอย FRP (FRP Dowel Bars) เปนจานวนมากกวา 200 ตวอยาง

ค2.1.8 การคบและความเสยหายจากการคบ (Creep and Creep Rupture) เสนใยแกวและเสนใยคารบอนมความทนทานตอการคบสง ในขณะทเกดการคบอาจม

ปญหาตอเรซนโดยสวนใหญ ดงนนการเรยงตวของเสนใยและปรมาณเสนใยเปนปจจยทมผลอยางมนยสาคญตอสมรรถนะตอการคบของแทงเสรมกาลงหรอเทนดอน มรายงานการศกษากบแทง GFRP คณภาพสง พบวาความเครยดทเกดเพมขนเนองจากการคบมคาประมาณรอยละ 3 ของคาความเครยดอลาสตกเรมตน [Iyer and Anigol 1991]

ภายใตน าหนกบรรทกและสภาพแวดลอมซงเปนอนตราย แทง FRP หรอเทนดอนซงอยภายใตน าหนกบรรทกคงทอาจเกดความเสยหายอยางทนททนใดเมอถงชวงเวลาหนง ทเรยกวา เวลาของความคงทน (Endurance Time) ปรากฏการณนเรยกวา ความเสยหายจากการคบ (Creep Rupture) ซงเกดขนกบวสดทกชนดรวมถงเหลก ไมเวนแมแตลวดอดแรง (Steel Prestressing Strands) สาหรบเหลกสามารถทนแรงดงทประมาณรอยละ 75 ของกาลงรบแรงดงประลยโดยไมเกดการสญเสยกาลงรบแรงดง หรอเกดความเสยหาย ในกรณทอตราสวน


ระหวางหนวยแรงดงทกระทากบกาลงรบแรงดงในระยะสนของ FRP เพมขน เวลาของความคงทนจะลดลง มการทดสอบการคบของวสดคอมโพสตเสรมเสนใยแกว (GFPR Composites) ขนาดหนาตดตางๆ ในประเทศเยอรมน พบวาความเสยหายจากการคบจะไมเกดขนถาหนวยแรงกระทามคาไมเกนรอยละ 60 ของคากาลงรบแรงระยะสน [Budelmann and Rostasy 1993]

สาหรบโครงสรางคอนกรตเสรมเหลกหนวยแรงกระทาทมคาเกนกวานมกไมมความจาเปนเนองจากหนวยแรงกระทาในวสดเสรมกาลงมกมคาไมเกนรอยละ 60 อยางไรกตามควรระมดระวงการใชงานวสดคอมโพสต FRP สาหรบกรณเทนดอนทใชอดแรง และตองระมดระวงปจจยอนๆ อก เชน ความชน ซงทาใหสญเสยสมรรถนะตอการคบและลดระยะเวลาของความคงทนลง

การทดสอบไดกระทาโดยใหน าหนกทดสอบเปนรอยละ 50 ของคากาลงรบน าหนกประลย และแบงการทดสอบออกเปน 2 กรณ ไดแก ทดสอบระยะสน (48 ชวโมง) และทดสอบระยะยาว (1 ป) และทาการทดสอบกบเทนดอน GFRP และเทนดอน CFPR ทอณหภมหอง พบวาแทงตวอยางมการคบเพยงเลกนอย มอดลสแรงดงและกาลงรบแรงดงประลยภายหลงจากการทดสอบไมมการเปลยนแปลงอยางมนยสาคญ [Anigol 1991, and Khubchandani 1991]

ค2.1.9 ความลา (Fatique) แทง FRP มความทนทานตอความลาทด ผลงานวจยสวนมากไดทาการทดสอบเสนใยทม

คามอดลสสง (เชน อะรามด และคารบอน) ภายใตแรงดงเปนวฏจกรซงใชกบยานอวกาศ ระหวางการทดสอบไดใหแรงกระทาถง 10 ลานรอบ พบวาคอมโพสตชนดคารบอน-อพอกซ มกาลงรบความลาไดดกวาเหลก ในขณะทกาลงรบความลาของคอมโพสตชนดเสนใยแกวจะมคาตากวาเหลกในกรณอตราสวนหนวยแรงเดยวกนตา (Low Stress Ratio) [Schwarz 1992] งานวจยโดย Porter et al, 1993 แสดงวาแทงเดอย GFPR มความตานทานตอความลาดภายใตแรงเฉอนกระทาเปนวฏจกรถง 10 ลานรอบ นอกจากนมงานวจยศกษาแทง GFRP ซงใชสาหรบงานอดแรง ภายใตน าหนกบรรทกเปนวฏจกรโดยมหนวยแรงสงสด 496 เมกาปาสกาล (72 กโลปอนดตอตารางนว) และมชวงคาหนวยแรง (Stress Range) 345 เมกาปาสกาล (50 กโลปอนดตอตารางนว) พบวาแทง GFPR สามารถทนน าหนกบรรทกไดมากกวา 4 ลานรอบกอนจะเกดความเสยหายบรเวณตาแหนงจบยด [Franke 1981]

เทนดอน CFRP มความทนทานตอความลาทด โดยทาการทดสอบความลาภายใตแรงดงเพยงอยางเดยวถง 2 ลานรอบ หนวยแรงเฉลยทใชทดสอบมคาประมาณรอยละ 60 ของกาลงรบแรงดงประลยโดยมคาหนวยแรงตาสดและสงสดเปนรอยละ 55 และ 64 ของกาลงรบแรงดงประลยตามลาดบ พบวามอดลสของเทนดอนไมมการเปลยนแปลงตลอดการทดสอบ [Gorty 1994]


ค2.2 ปจจยทมผลตอคณสมบตเชงกล คณสมบตเชงกลของวสดคอมโพสตขนอยกบปจจยหลายประการ ไดแก ชวงเวลาทแรงกระทา และประวตการรบน าหนก อณหภม และความชน ปจจยเหลานมความเกยวของกนและยากทจะประเมนผลกระทบของแตละปจจยในขณะทรกษาปจจยอนใหคงท ค2.2.1 ความชน

วสดคอมโพสตทมการดดซมความชนมากเกนไปจะทาใหสญเสยกาลงรบนาหนกและความแขงเกรงอยางมนยสาคญ การดดซมความชนจะทาใหเกดการเปลยนแปลงคณสมบตของเรซน และทาใหเกดการบวมและการบดงอของวสดคอมโพสต ดงนนคณสมบตเชงกลของวสดคอมโพสตจะตองประเมนภายใตสภาพแวดลอมเดยวกนกบทวสดใชงาน อยางไรกตามมเรซนบางประเภทซงมความตานทานความชนซงใชสาหรบโครงสรางทคาดวาจะตองสมผสความชนตลอดเวลา ในเขตหนาวจะตองพจารณาผลของการละลาย-การแขงตวของน า (Freeze-Thaw Cycle) ประกอบดวย

ค2.2.2 ไฟและอณหภม วสดคอมโพสตหลายชนดมคณสมบตดเยยมภายใตอณหภมสง วสดคอมโพสตโดยสวน

ใหญจะไมถกเผาไหมโดยงาย อณหภมสงจะมผลตอเรซนมากกวาเสนใย เรซนซงประกอบไปดวยคารบอนและไฮโดรเจนเปนจานวนมากจะสามารถตดไฟได และมผลงานวจยอยางตอเนองเพอพฒนาเรซนชนดทนไฟ [Schwarz 1992] การทดสอบในประเทศเยอรมนไดแสดงใหเหนวาแทงเสนใยแกวชนด E-Glass มกาลงรบนาหนกเหลอรอยละ 85 ของกาลงรบน าหนกภายใตอณหภมหอง ภายหลงจากทดสอบภายใตอณหภม 300 องศาเซลเซยส (570 องศาฟาเรนไฮต) โดยมหนวยแรงทดสอบประมาณรอยละ 50 ของกาลงรบแรงดง [Franke 1981] ในขณะทสมรรถนะดงกลาวดกวาเหลกอดแรง แตกาลงรบน าหนกจะลดลงจนกระทงมคาใกลเคยงเหลกเมออณหภมสงขน

ปญหาของไฟสาหรบโครงสรางคอนกรตเสรมวสดคอมโพสต FRP แตกตางจากกรณวสดคอมโพสตไดรบเพลงไหมโดยตรง ในกรณนคอนกรตจะทาหนาทปองกน FRP จากการสมผสกบเปลวไฟโดยตรง อยางไรกตาม เมออณหภมภายในชนสวนสงขน คณสมบตเชงกลของ FRP จะเปลยนแปลงไปอยางมนยสาคญ ดงนนแนะนาใหผใชตรวจสอบขอมลเกยวกบสมรรถนะของระบบ FRP และเรซนทอณหภมสงในกรณทมโอกาสเกดเพลงไหมไดมาก

ค2.2.3 รงสอลตราไวโอเลต วสดคอมโพสตสามารถถกทาลายโดยรงสอลตราไวโอเลตเมอรบแสงอาทตยโดยตรง รงส

เหลานจะทาใหเกดปฏกรยาเคมในเมทรกซพอลเมอรซงทาใหเกดการเสอมสภาพของวสด ถงแมวาปญหานสามารถแกไขไดโดยการผสมสารผสมเพมทเหมาะสมเขาไปในเรซน แต


ความเสยหายแบบนจะไมเกยวของกบชนสวน FRP ซงใชเสรมภายในโครงสรางคอนกรตซงไมสมผสกบแสงอาทตยโดยตรง

ค2.2.4 การกดกรอน การกดกรอนเหลกเสรมและการขยายตวของวสดเปนเหตใหเกดรอยราวและคอนกรตหลด

รอนออกมาซงจะชวยเรงใหเกดการกดกรอนเรวขน ขอดหลกของวสดคอมโพสต คอ จะไมเกดการกดกรอน อยางไรกตามวสดคอมโพสตอาจเกดความเสยหายไดภายใตสภาพแวดลอมทรนแรง แทง GFPR มความทนทานตอกรดสงแตจะเสอมสภาพไดภายใตสภาพแวดลอมทเปนดาง ไดมการวจยการประยกตใชในโครงสรางคอนกรตอดแรงโดยเสรมสแตรนดชนดเสนใยแกว-อพอกซ บางชนดในคอนกรตและทดสอบภายใตการจาลองการขนลงของระดบน าเกลอ (Salt Water Tidal Simulation) พบวาเมอไดรบน ามากขนจะสญเสยกาลงรบน าหนก [Sen et al. 1993] ถงแมวาการทดสอบนจะใชไมไดในกรณทวไป แตมขอบงชถงความสาคญของการเลอกระบบเสนใยและเรซนทเหมาะสมจะชวยใหสามารถทนตอสารเคมไดเปนสวนใหญ [Rostasy et al. 1992]

ค2.2.5 การเรงบม (Accelerated Aging) ความตองการประเมนความทนทานของวสดคอมโพสตใหรผลในเวลาอนสนสาหรบขอมล

สภาพอากาศในระยะยาว ทาใหจาเปนตองสรางวธการวเคราะหในลกษณะเรงการบมเพอทานายความทนทานของวสดคอมโพสตภายใตสภาพแวดลอมรนแรง การวจยโดย Pilkington Bros. [Procter et al. 1982] แสดงใหเหนวาการทานายการบมในระยะยาวโดยทดสอบในระยะเวลาสนๆภายใตอณหภมสงมผลสอดคลองกบการบมจากสภาพอากาศจรง จากงานวจยเหลานจงมการพฒนาสมการขนสองสมการเพอใชประเมนการเรงบมของวสดคอมโพสต สมการแรกใชประเมนปจจยความเรง (Acceleration Factor) จากอณหภมเฉลยตลอดปภายใตสภาพอากาศเฉพาะ สมการทสองแสดงความสมพนธระหวางอณหภมในอางทดสอบ (Bath Temperature) และจานวนวนทใชในการเรงบมตอจานวนวนในอางทดสอบ [Lorenz 1993, Porter et al. 1992] โดยใชสมการทงสองสามารถประเมนการเรงบมของแทงเดอยของเสนใยแกวชนด E-Glass เคลอบดวยไวนลเอสเตอรเรซนและบมทอณหภม 60 องศาเซลเซยส (140 องศาฟาเรนไฮด) เปนเวลา 9 สปดาห แทงตวอยางถกบมในน า ปนขาว (Lime) และอางน าเกลอ พบวาคาบของการเรงบมมคาประมาณ 63.3 วนภายใตอณหภม 60 องศาเซลเซยส (140 องศาฟาเรนไฮต) ในสารละลายโดยไมเกดการเสอมสภาพภายใตอางทดสอบปนขาว การเรงบมนเทยบเทากบอายการใชงานประมาณ 50 ป


ค2.3 กลไกการจบยด (Gripping Mechanism) การออกแบบและการพฒนาระบบการจบยด (Gripping System) ทเหมาะสมกบแทง FRP สาหรบ

การทดสอบการรบแรงดง และในกรณประยกตใชในงานคอนกรตอดแรงแบบอดแรงกอน (Prestressed) หรออดแรงภายหลง (Post-tensioned) เปนปญหาหลกสาหรบผวจยและผใชงาน เนองจากแทงเสรมกาลง FRP และเทนดอน FRP มกาลงรบแรงในทศทางตามขวางต า แรงซงเกดจากการจบยดสามารถทาใหเกดความเสยหายเฉพาะแหง (Local Failure) ของ FRP บรเวณตาแหนงจบยด นอกจากนการเพมความยาวในการจดยดเพอลดหนวยแรงในบรเวณตาแหนงจบยดไมเหมาะสมในทางปฏบตสาหรบกรณสวนใหญ

ตวจบยดชนดใชซ าได (Re-Usable Grips) คดคนโดย GangaRao and Fuza (1992) ประกอบดวยแผนเหลก 2 แผนขนาด 178x76x19 มลลเมตร (7.0x3.0x0.75 นว) และเซาะรองรปโคงเปนสวนหนงของวงกลม (Semi-Circular Groove) โดยมเสนผานศนยกลางของรองมากกวาเสนผานศนยกลางของแทง FRP ทจะทดสอบ 3 มลลเมตร (0.12 นว)

ทรายละเอยดเปยกนอกเหนอจากสารเคลอบชนดทรายผสมอพอกซจะใชเพอปดรอง แผนเหลกทงสองจะนามายดเขาดวยกนทแตละดานของแทงทดสอบ วางตวจบยดในตวจบ (Jaw) ของเครองทดสอบ (Universal Testing Machine) โดยทวไประหวางการทดสอบจะมการขยบเลอนของแทงทดสอบไดเลกนอย แตขอจากดนไมมผลอยางมนยสาคญเมอทาการทดสอบแทงทดสอบจนเสยหาย ตามรายงานการวจยพบวาตวจบยดนสามารถใชในสาหรบการจบยดแทงเสรมกาลง FRP ไดเปนอยางด โดยมการประยกตใชยดสลกเกลยวกาลงสง 6 ตวเขากบแผนเหลกทงสองแผน 1 ชด [Chen et al. 1992]

วธการใหหนวยแรงเคเบล FRP โดยใชชค (Chuck)1 ขนาดเสนผานศนยกลาง 15 มลลเมตร (0.6 นว) ไดถกพฒนาขน [Iyer and Anigol 1991] โดยตดตงชคทปลายทงสองดานเพอใหเคเบลมกาลงรบนาหนกเตมท

มงานวจยซงพฒนาการจบยดแทง FRP โดยการเชอมประสานเขากบทอทองแดงดวยอพอกซ [Porter et al. 1992] การทดสอบแรงดงของแทง FRP โดยการใชตวจบยดลกษณะนเพอลดความเสยหายของแทง FRP พบวาแทงตวอยางทดสอบมากกวา 200 ตวอยางสามารถทดสอบไดอยางสมบรณโดยใหมระยะหางระหวางตวจบยดมากพอ และคากาลงรบแรงดงททดสอบไดมคาสอดคลองกบกาลงรบแรงดงในทางทฤษฎ ทงนอยในระหวางการวจยเพอใชตวจบซงทาจากทอเหลกตเกลยวภายในและเชอมประสานดวยอพอกซชนดเดยวกน

ค2.4 แบบจาลองทางทฤษฎของแทงเสนใยแกว (GFRP Bars) มความพยายามทจะพฒนาแบบจาลองทางทฤษฎของคณสมบตเชงกลของแทงเสรมกาลง FRP

ภายใตแรงกระทาแบบสถตตางๆ โดยใชแบบจาลองเชงกลระดบจลภาค (Micromechanical Modeling) 1ชค (chuck) หมายถง แผนกลมมเกลยวสาหรบจบวตถทจะตองกลง หรอเครองจบดอกสวาน หรอเครองจบวตถ


แบบจาลองเชงกลระดบมหภาค (Macromechanical Modeling) และแบบจาลองไฟไนทเอลเมนทสามมต (Three Dimensional Finite Element Modeling) [Mu 1990]

วตถประสงคของแบบจาลองเชงกลระดบจลภาค คอ ทานายคณสมบตของวสดในรปของคณสมบตของวสดทเปนสวนประกอบ แทง FRP ทศทางเดยว (Unidirectional FRP Bar) สามารถวเคราะหเปนวสดชนดไอโซทรอปกดานขาง (Transversely Isotropic Material) โดยสมมตใหเสนใยเดยวมพฤตกรรมแบบไอโซทรอปก

สาหรบแบบจาลองเชงกลระดบมหภาค จะจาลองแทง FRP ใหเปนวสดเนอเดยวและมคณสมบตแบบแทงแอนไอโซทรอปกทมหนาตดกลม ผลการวเคราะหตามทฤษฎอลาสตก (Theory of Elasticity Solution) สาหรบแทงกลมไดประยกตใชกบกรณน [Wu 1990] แทงเสรมกาลงจะสมมตใหมความสมมาตรตามแนวแกนและประกอบดวยชนของวสดแบบไอโซทรอปกในลกษณะผนงรปทรงกระบอกในทศทางตามขวาง และอธบายเปนผลกแบบมอโนคลนกเนองจากชนแตละชนสามารถมการเรยงตวของเสนใยในทศทางแบบสม (Arbitrary Fiber Orientation)

การวเคราะหแบบไฟไนทเอลเมนทสามมตโดยใชเอลเมนตแบบไอโซพาราเมทรก (Isoparametric Element) และใชสมการความสมพนธคณสมบตของวสดแบบมอโนคลนก (Constitutive Equation of Monoclinic Materials) [Wu 1990] และจาลองสถานการณของแทง FRP ภายใตสภาพแรงดงจรงโดยสมมตใหมการถายแรงเฉอนแบบเชงเสน (Linear Distribution of Shear Transfer) ระหวางกลไกการจบยดและแทง FRP และกาหนดความเสยหายจากเงอนไขของความเสยหายหนวยแรงสงสด กาลงรบแรงดงประลยจากผลการวเคราะหมคาสงกวาผลการทดสอบประมาณรอยละ 25 เพอทจะแกไขขอจากดของการวเคราะหไฟไนทเอลเมนตและผลการวเคราะหตามทฤษฎอลาสตก ไดมการพฒนาแบบจาลองทางคณตศาสตรโดยใชกาลงของวสดซงรวมถง Shear Lag ระหวางเสนใย ความเครยดสงสดทจดแตกหกของเสนใยไดพจารณาเปนเงอนไขของสมการ (Governing Critirion) สาหรบความเสยหาย และใชหนาตดรปวงกลมในแบบจาลองเพอคานวณกาลงรบแรงดงและกาลงรบแรงดด สมมตฐานหลกในการพฒนาแบบจาลองนคอ การกระจายของความเครยดในหนาตดเปนแบบพาราโบลาและมความสมมาตรตามแนวแกน การกระจายความเครยดแบบพาราโบลาเพอใหสอดคลองกบลกษณะหนวยแรงตามแนวรศม (Radial Stresses) ซงเกดขนโดยกลไกการจบยด แบบจาลองนสามารถทานายแรงดงในเสนใยทแกนมคาตากวาแรงดงในเสนใยทผว

ค2.5 วธการทดสอบ ค2.5.1 บทนา

วธการทดสอบมความสาคญในการประเมนคณสมบตของเรซน เสนใย วสดคอมโพสต FRP และสวนประกอบโครงสราง เนอหาในบทนเกยวของกบวธการทดสอบของวสดคอมโพสต FRP ซงใชในงานดานวศวกรรมโยธา กลมของเรซนทเกยวของ ไดแก พอลเอสเตอร ไว


นลเอสเตอร อพอกซ ฟนอลก (Phenolic) เสนใยทเกยวของ ไดแก เสนใยแกวชนด E-Glass และ S-2 Glass เสนใยอะรามด และเสนใยคารบอน วสดคอมโพสต FRP จะประกอบขนจากเรซนและเสนใยทกลาวขางตนดวยสดสวนการผสมแตกตางกนไป และใชเปนวสดเสรมกาลงโครงสรางคอนกรตเสรมเหลกในลกษณะแทง เคเบล หรอแผน รายงานฉบบนจะกลาวถงเฉพาะเสนใยตอเนอง มาตรฐาน ASTM ไดแบงวธการทดสอบทเกยวกบวสดคอมโพสต FRP ออกเปนสองสวน ไดแก (1) การทดสอบวสดคอมโพสตเสรมเสนใยแกว และ (2) การทดสอบวสดคอมโพสต FRP มอดลสสงซงทาจากเสนใยอนเชนเสนใยคารบอน

ค2.5.2 วธการทดสอบ ค2.5.2.1 แทงคอมโพสตเสรมใยแกว (GFRP)

(1) การทดสอบแรงดง: แทง FRP จากกระบวนการรดซงประกอบดวยเสนใยแกวตอเนอง และมขนาดเสนผานศนยกลางอยในชวง 3.2 ถง 25.4 มลลเมตร (0.12 ถง 1.00 นว) สามารถทดสอบการรบแรงดงไดตามมาตรฐาน ASTM D 3916 และใชตวจบยดแบบอลมนมผวโคงซงขดผวดวยการพนทราย (Sandblasted Circular Surface) การทดสอบนมวตถประสงคเพอประเมนกาลงรบแรงดงสงสด มอดลสอลาสตก รอยละของการยดตว ความเครยดทจดประลย และอตราสวนปวซอง (Poisson Ratio)

(2) การทดสอบกาลงรบแรงดด: การทดสอบกาลงรบแรงดดของแทง GFRP จากกระบวนการรด สามารถทาไดตามมาตรฐาน ASTM D 4476 การทดสอบนจะทาเพอประเมนคามอดลสของการแตกราว (Modulus of Rupture) และมอดลสอลาสตกของการดด

(3) การทดสอบกาลงรบแรงเฉอนแนวราบ (Horizontal Shear Strength Test): เปนไปตามมาตรฐาน ASTM D 4475 โดยเปนวธการทดสอบคานสน (Short Beam Test Method)

(4) การทดสอบการคบและการคลายหนวยแรง (Creep and Relaxation Test): ใชตวจบยดอลมนมเพอยดแทงทดสอบระหวางอปกรณนาแนว (Steel Jigs) ตามมาตรฐาน ASTM D 3916 อปกรณนาแนวดงกลาวจะทาใหเกดสภาพ Self-Straining Frame Condition เพอใหแรงกระทาคงทตอตวอยางทดสอบ การยดตวของแทงตวอยางสามารถตรวจวดไดโดยมาตรวดระยะ (Dial Gauge) หรอมาตรวดความเครยด (Strain Gauge) เพอตรวจสอบการเพมขนของความเครยดภายใตแรงกระทาคงททเวลาตางๆ


(5) การทดสอบแบบไมทาลาย: วธการทดสอบดวยการปลอยคลนเสยง (Acoustic Emission: AE) สามารถใชเพอตรวจสอบพฤตกรรมของแทง GRRP ภายใตแรงดง [Chen et al. 1992a, 1993] สญญาณ AE ทสงผานจากแรงแยกของเมทรกซและเสนใยสามารถตรวจสอบไดดวยหวอานสญญาณ AE 2 หว

ค2.5.2.2 แทงคอมโพสตเสรมคารบอน (CFRP) (1) การทดสอบแรงดง: วธการทดสอบและตวจบยดสาหรบแทงเสนใยแกว ไม

สามารถนามาใชกบวสดคอมโพสตจากเสนใยคารบอน แตหนวยแรงคาสงๆ อาจไมจาเปนเสมอไปเพอใหถงความเสยหายจากแรงดง วธการทดสอบดวยกามหนบ (Jaw) อาจใชเพอประเมนกาลงรบแรงดง มอดลสอลาสตก และความเครยดทจดประลย

(2) แรงดดและแรงเฉอนในแนวราบ: การทดสอบสาหรบวสดคอมโพสต FRP มอดลสสงไมมกาหนดในมาตรฐาน ASTM แตวธการทใชสาหรบการทดสอบแทงเสนใยแกวสามารถประยกใชเพอประเมนแทงเสนใยคารบอนจากการรด

ค2.5.2.3 แผนคอมโพสต (Composite Plates) แผนเสรมกาลงทงจากเสนใยแกวและเสนใยมอดลสสง สามารถทดสอบการรบแรงดง แรงอด แรงดด และความลาภายใตแรงดง การคบ และการคลายหนวยแรง ตามมาตรฐาน ASTM ไดแก ASTM D3039 (แรงดง) ASTM D3410 (แรงอด) ASTM D790 (แรงดด) ASTM D3479 (ความลา) ASTM D2990 (การคบ) และ ASTM D 2991 (การคลายหนวยแรง)

ค2.5.2.4 เคเบลคอมโพสต (Composite Cables) เคเบลคอมโพสตโดยทวไปประกอบดวยแทง FRP จากการรดขนาดเสนผาน

ศนยกลางเลกๆ เปนจานวนหลายเสน ปญหาสาคญในการประเมนคากาลงรบแรงดงไดแกการจบยดเคเบลโดยไมใหเกดความเสยหายทจดจบยด วธการจบยดหลายรปแบบกาลงอยในขนตอนการพฒนาและโดยสวนมากจะเปนพอลเมอรเรซนในทอโลหะ

ระบบการจบยดทกลาวขางตน [Iyer and Anigol 1991) สามารถใชงานไดอยางดโดยความยาวของเคเบลทงหมด 1220 มลลเมตร (4 ฟต) และระยะจบยด (Anchorage Length) เปน 250 มลลเมตร (10 นว) ทงสองขางของเคเบล แผนเหลกทมรสาหรบยดชคจะถกยดเขากบเครองทดสอบ เคเบล FRP จากเสนใยแกว อะรามด และคารบอน สามารถทดสอบไดโดยใชตวจบยดแบบน [Iyer 1991] การทดสอบการรบนาหนกคงทในชวงเวลาสนดวยตวจบยดแบบนสามารถทดสอบไดในชวงเวลาจากด


(48 ชวโมง) โดยใชเครองทดสอบแบบมระบบชวยควบคม (Servo-Controlled Testing Machine) สาหรบการทดสอบการรบน าหนกในระยะยาวจะทาไดโดยใชเคเบลสามเสนและโครงขอแขงทดสอบการลา (Modified Creep Frame) ซงปรบปรงมาจากแบบทใชกบคอนกรต จะตองตรวจสอบการเลอนหลดของตวจบยดจะดวยมาตรวดการเคลอนตว (Dial Gauge) หรอ LVDTs เพอประเมนการคบสทธทเกดขนกบเคเบล [Gorty 1994] การทดสอบความลาภายใตแรงดง (Tension-Tension Fatique Test) สามารถทดสอบโดยใหหนวยแรงในลกษณะรปคลนไซน (Sinusoidal Stress) ความถ 8 เฮรตซ และมคาหนวยแรงอยระหวางรอยละ 45 ถง 60 ของกาลงรบน าหนกประลย และทดสอบทงหมด 1 ถง 2 ลานรอบ คาอลาสตกมอดลสสาหรบกอนและหลงการทดสอบความลาจะใชในการประเมนสมรรถนะของเคเบลภายใตน าหนกบรรทกแบบวฏจกร (Cyclic Loading)

การจบยดทอดวยปลายเกลยวและแปนเกลยว (Nut) สามารถใชไดผลด และมขอด คอ สามารถปรบเปลยนชนดหรอขนาด ของแทงหรอเคเบลได [Iyer et al. 1994]

ค2.5.3 บทสรป การทดสอบมความจาเปนในการประเมนคณสมบตของผลตภณฑ FRP การทดสอบสามารถใชเพอควบคมคณภาพสาหรบการผลตหรอในระหวางการกอสราง ดงนนการทดสอบควรจะสามารถทาซ าไดและมความนาเชอถอ ความหลายหลายของวธการทดสอบและรปรางของตวอยางทดสอบควรจะไดรบการพจารณาเปรยบเทยบ วธการทางสถตเพอการยอมรบเปนสงจาเปนในการระบคณสมบตของแทง แผน หรอเคเบล การทดสอบอนๆ ซงคานงถงการเปลยนแปลงสภาพแวดลอม เชน อณหภม และความชนควรจะไดรบการคานงถงในการประเมนผลตภณฑ FRP


ภาคผนวก ง เอกสารขอมลของระบบ (System Data Sheet) เอกสารขอมลของระบบ (System Data Sheet) เปนเอกสารทระบถงขอมลของวสดคอมโพสตซงประกอบไปดวย ชอวสด รายละเอยดโดยทวไป การใชงาน และคณสมบตทางกายภาพและคณสมบตเชงกลตางๆ ปรมาณทตองใช สภาพแวดลอมทจดเกบ วธการใชงาน เปนตน ซงแตกตางกนไปตามแตละผผลต และควรระบขอมลดงตอไปน เชน ง1. ชอวสด/ชอทางการคา ง2. รายละเอยดทวไป (Description) ง3. การใชงาน (Use) ง4. ขอด (Advantages) ง5. สวนประกอบ (Component) ง6. คณสมบตทางกายภาพ (Physical Properties) และคณสมบตเชงกล (Mechanical Properties)

ง6.1 คณสมบตของเสนใย (Dry Fiber Properties) เชน (1) สภาพภายนอก ส (1) กาลงรบแรงดง (Tensile Strength) (2) มอดลสแรงดง (Tensile Modulus) (3) ความเครยดทจดประลย (Ultimate Elongation) (4) ความหนาแนน (Density) (5) นาหนกตอพนท

ง6.2 คณสมบตของวสดคอมโพสตเสรมเสนใย (Composite Gross Section Properties) เชน (1) ลกษณะทวไป ส (2) กาลงรบแรงดงประลยในทศทางเสนใยหลก (Ultimate Tensile Strength in Primary Fiber

Direction) (3) ความเครยดทจดประลย (Break Elongation) (4) มอดลสแรงดง (Tensile Modulus) (5) กาลงรบแรงดงประลยในทศทางตงฉากกบเสนใยหลก (Ultimate Tensile Strength 90

Degrees to Primary Fiber) (6) ความหนา หรอ ขนาดของวสดคอมโพสตเสรมเสนใย (7) ปรมาณอตราสวนเสนใย

ง6.3 เมทรกซเรซนทใช (1) สภาพภายนอก ส (2) ชวงเวลาในการบม (Curing Schedule)


(3) อณหภมการเปลยนแกว (Glass Transition Temperature, Tg) (4) กาลงรบแรงดง (Tensile Strength) (5) มอดลสแรงดง (Tensile Modulus) (6) รอยละของการยดตว (Elongation Percent) (7) กาลงรบแรงดด (Flexural Strength) (8) มอดลสแรงดด (Flexural Modulus)

ง7. วธการใชงาน (How to Use) ง7.1 การออกแบบ (Design) ง7.2 การตดตง (Installation) ง7.3 ปรมาณทตองใชงาน (Coverage) ง7.4 การเตรยมผว (Surface Preparation) ง7.5 การผสม (Mixing) และอตราสวนผสม (Mix Ratio) ง7.6 การใชงาน (Application) ง7.7 ขอจากด (Limitation)

ง8. หบหอ (Package) ง9. สภาพการจดเกบ (Storage Condition) ง10. อายการเกบ (Shelf Life) ง11. ขอควรระวง

ง11.1 ความเปนพษ ง11.2 การปองกนอนตรายตอบคคล ง11.3 การปฐมพยาบาล ง11.4 การทาความสะอาด


ภาคผนวก จ เอกสารขอมลความปลอดภยของวสด (Material Safety Data Sheet) ทมา: ศนยขอมลวตถอนตรายและเคมภณฑ กรมควบคมมลพษ เอกสารขอมลความปลอดภยของวสด (Material Safety Data Sheet) เปนเอกสารของวสดซงประกอบไปดวยขอมลคณสมบตวสด และขอมลดานความปลอดภยในการใชงาน โดยควรมรายละเอยดดงตอไปน จ1. การชบงเคมภณฑ (Chemical Indentification)

ไดแก ชอเคม IUPAC ชอเคมทวไป ชอพองอนๆ สตรโมเลกล สตรโครงสราง รหส UN/ID1 รหส CAS2 และรหส RTECS3 เปนตน

จ2. ชอผผลต/จาหนาย (Manufacturer and Distributor) เชน ชอผผลต/นาเขา และแหลงขอมลอนๆ

จ3. การใชประโยชน (Uses) จ4. คามาตรฐานและความเปนพษ (Standard and Toxicity)

ประกอบดวยคามาตรฐานตางๆ เชน คา LD504 คา LC505 คา IDLH6 คา PEL7 คา TLV8 คามาตรฐานตามพระราชบญญตสงเสรมและรกษาคณภาพสงแวดลอม พ.ศ. 2535 คามาตรฐานตามพระราชบญญตโรงงาน พ.ศ. 2535 สารเคมทเขาขายเปนยทธภณฑซงตองขออนญาตตาม

1 เปนรหสตวเลข 4 หลกเพอชบงชนดของสารเคม (Identification Number) กาหนดโดยองคการสหประชาชาต (United Nations) และกรมการขนสงแหงสหรฐอเมรกา (Department of Transportation ; DOT) 2เปนชดตวเลขทกาหนดขนโดย Chemical Abstracts Service of the American Chemical Society สาหรบใชชบงชนดของสารเคมอนตรายทกาหนดในกฎหมาย Toxic Substance Control Act (TSCA) 3 เปนรหสชบงชนดของสารเคมในฐานขอมลพษวทยาภายใตการดแล ปรบปรงเพมเตมโดย National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) เพอเปนขอมลใหสอดคลองกบ Occupational Safety and Health Act, Section 20 (a) (b) ประกอบดวยขอมลพษวทยาของสารเคมมากกวา 130,000 ตว 4 LD50 (Lethal Dose Fifty) หมายถง ปรมาณ (Dose) ของสารเคมซงคาดวาจะทาใหสตวทดลองทไดรบสารนนเพยงครงเดยว ตายไปเปนจานวนครงหนง (รอยละ 50 ) ของจานวนเรมตน โดยมหนวยเปนนาหนกของสารเคมตอนาหนกของสตวทดลอง 5 LC50 (Lethal Concentration Fifty) ความเขมขนของสารเคมในอากาศซงคาดวาจะทาใหสตวทดลองทสดดมในระยะเวลาทระบไว ตายไปเปนจานวนครงหนง (รอยละ 50) ของจานวนเรมตน (LC50) โดยตองระบระยะเวลาของการทดลองดวย 6 IDLH (Immediately Dangerous to Life and Health Concentrations) คาความเขมขนของสารเคมสงสดเมอเกดความบกพรองจากอปกรณปองกนการหายใจ แลวสามารถอพยพออกจากบรเวณนนภายใน 30 นาท โดยปราศจากอปกรณปองกนการหายใจและไมกอใหเกดอาการระคายเคองอยางรนแรงหรอมผลตอสขภาพอนามย 7 PEL (Permissible Exposure Limit) คาความเขมขนของสารเคมในบรรยากาศการทางานทอนญาตใหมไดตามกฎหมายความปลอดภยและอาชวอนามยแหงสหรฐอเมรกา (Occupational Safety and Health Act; OSHA) 8 TLV (Threshold Limit Value) คาขดจากดความเขมขนของสารเคมในบรรยากาศการทางานทพนกงานเกอบทงหมดสมผส สารเคมดงกลาวซ าๆ โดยไมกอใหเกดผลกระทบตอสขภาพอนามย กาหนดโดย The American Conference of Governmental Industrial Hygienists (ACGIH) เพอเปนแนวทางหรอขอแนะนาในการควบคมสภาพแวดลอมในการทางาน


พระราชบญญตควบคมยทธภณฑ พ.ศ. 2530 พรบ. คมครองแรงงาน พ.ศ. 2541 และชนดของวสดตามพระราชบญญตวตถอนตราย พ.ศ. 2535 เปนตน

จ5. คณสมบตทางกายภาพและเคม (Physical and Chemical Properties) เชน สถานะ ส กลน น าหนกโมเลกล จดเดอด จดหลอมเหลว/จดเยอกแขง ความถวงจาเพาะ ความหนด ความดนไอ (Vapour Pressure) ความหนาแนนไอ (Vapour Density) ความสามารถในการละลายนา (Solubility) ความเปนกรด-ดาง (pH) และขอมลทางกายภาพและเคมอนๆ

จ6. อนตรายตอสขภาพอนามย (Health Effect) เชน สมผสทางหายใจ สมผสทางผวหนง กนหรอกลนเขาไป สมผสถกตา การกอมะเรง และความผดปกตอนๆ

จ7. ความคงตวและการเกดปฏกรยา (Stability and Reaction) เชน สารทเขากนไมได และสภาวะทควรหลกเลยง

จ8. การเกดอคคภย และการระเบด (Fire and Explosion) เชน จดวาบไฟ (Flash Point)1 จดลกตดไฟไดเอง (Autoignition Temperature)2 รหส NFPA Code3 สารดบเพลง (Extinguisher Agent)4 และรายละเอยดอนๆ เปนตน

จ9. การเกบรกษา/สถานทเกบ/เคลอนยาย/ขนสง (Storage and Handling) จ10. การกาจดกรณรวไหล (Leak and Spill) จ11. อปกรณปองกนอนตรายสวนบคคล (PPD/PPE) และขอแนะนาการเลอกใช จ12. การปฐมพยาบาล (First Aid)

เชน กรณหายใจเขาไป กนหรอกลนเขาไป สมผสถกผวหนง สมผสถกตา และกรณอนๆ จ13. ผลกระทบตอสงแวดลอม (Environmental Impacts)

1 จดวาบไฟ (Flash point) อณหภมตาสด ททาใหของเหลวกลายเปนไอเพยงพอตอการเรมตนลกไหมขนเมอมแหลงจดตดไฟ แตมไมเพยงพอทจะลกตดไฟไดอยางตอเนอง จดวาบไฟเปนประโยชนในการแบงประเภทของสารเคมวาเปนสารไวไฟ (Flammable) สารตดไฟได (Combustible) และสารไมตดไฟ (Non-combustible) ตามมาตรฐาน NFPA 30

2 อณหภมลกตดไฟไดเอง (Autoignition Temperature) อณหภมต าสดททาใหสารเคมลกตดไฟขนเองจากแหลงความรอนในในตวหรอสมผสกบวสดผวรอน โดยปราศจากการจดตดไฟจากแหลงภายนอก ทดสอบตามมาตรฐาน ASTM D 286 และ ASTM D 2155 ใชในการกาหนดบรเวณและอณหภมในการเกบรกษา การระบายอากาศ 3 ดชน NFPA (National Fire Protection Association Code 704) เปน ดชนชบงอนตรายจาก สารเคมตอสขภาพอนามยความไวไฟ การเกดปฏกรยา โดยการกาหนดเปนระดบตวเลข 0-4 อยบน สเหลยมขนมเปยกปน 4 ชน เรยงกนหรอ Diamond Shape สาหรบขอมลพนฐานในการดบเพลง การอพยพ ออกจากพนทอนตราย 4 สารดบเพลง (Extinguisher Agent) ประสทธภาพในการดบเพลง ขนอยกบการเลอกใชชนดของสารดบเพลงทเหมาะสมสาหรบใช ในการดบเพลงกบ สารเคมทลกไหมหรอประเภทเพลงโดยรอบ


จ14. การเกบตวอยางและวเคราะห (Sampling and Analytical) เชน รหส NMAM1 วธการเกบตวอยาง วธการวเคราะห และขอมลอนๆ

จ15. การปฏบตกรณฉกเฉน (Emergency Response) จ16. เอกสารอางอง (Reference)

1 วธมาตรฐาน NMAM (NIOSH Manual of Analytical Methods) สาหรบการเกบตวอยางและการวเคราะหความเขมขนของสารเคมทางสขศาสตรอตสาหกรรม

คณะกรรมการกากบดแลการปฏบตงานของทปรกษา เรอง มาตรฐานการเสรมกาลงโครงสรางคอนกรตเสรมเหลกดวยวสดคอมโพสตเสรมเสนใย

1. นายเอกวทย ถระพร รองอธบดกรมโยธาธการและผงเมอง ประธานกรรมการ 2. นายศรชย กจจารก ผอานวยการสานกวศวกรรมโครงสรางและงานระบบ กรรมการ 3. นายมนตชย ศภมารคภกด วศวกรวชาชพ 9 วช (วศวกรรมโยธา) สวค. กรรมการ 4. นายนพ โรจนวานช วศวกรวชาชพ 9 วช (วศวกรรมโยธา) สวค. กรรมการ 5. นายวเชยร ธนสกาญจน วศวกรโยธา 8 สวค. กรรมการ 6. นายวสทธ เรองสขวรรณา วศวกรวชาชพ 8 วช (วศวกรรมโยธา) สวค. กรรมการ 7. นายเสถยร เจรญเหรยญ วศวกรวชาชพ 8 วช (วศวกรรมโยธา) สนอ. กรรมการ 8. นายสธ ปนไพสฐ วศวกรไฟฟา 8 วช สวค. กรรมการ 9. นางขนษฐา สงสกลชย วศวกรโยธา 8 วช สวค. กรรมการ 10. นายไพฑรย นนทศข นกวชาการพสด 8 ว กค. กรรมการ 11. นางอภญญา จาวง วศวกรวชาชพ 8 วช (วศวกรรมโยธา) สวค. กรรมการ 12. นายครรชต ชตสรยวนช วศวกรเครองกล 7 วช สวค. กรรมการ 13. นายกนก สจรตสญชย วศวกรวชาชพ 8 วช (วศวกรรมโยธา) สวค. กรรมการและเลขานการ

คณะทปรกษา เรอง มาตรฐานการเสรมกาลงโครงสรางคอนกรตเสรมเหลกดวยวสดคอมโพสตเสรมเสนใย

บรษท เอส ท เอส เอนจเนยรง คอนซลแตนท จากด

หวหนาคณะ: ดร.เกยรตศกด สหศกดมนตร ภาควชาวศวกรรมโยธาและสงแวดลอม วทยาลยวศวกรรมศาสตร

มหาวทยาลยรงสต ทปรกษา:

นายธรรมชาต กลประภา บรษท นนทร จากด คณะทางาน:

นายอรรถวทย จงใจวาณชยกจ วศวกรประจาบรษทฯ

มาตรฐานการรบนำหนกของเสาเขมดวยวธพลศาสตร Dynamic Load Test

และตรวจสอบความสมบรณของเสาเขมดวยวธ Seismic Test

มยผ. 1252-51 และ มยผ. 1551-51

กรมโยธาธการและผงเมอง สำนกวศวกรรมโครงสรางและงานระบบ ถนนพระรามท 6 แขวงสามเสนใน

เขตพญาไท กรงเทพ 10400

โทร. 0 - 2299 - 4813 โทรสาร 0 - 2299 - 4797

กรมโยธาธการและผงเมอง กระทรวงมหาดไทย

พ.ศ.2551

Documents

MRT06_มาตรฐานการเสริมกำลังโครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็ก มยผ. 1508 - 51