Wpływ podwyższonej temperatury na skuteczność wzmocnienia belek żelbetowych taśmami typu CFRP i SRP

• Autorzy: Krzywoń R.

Identyfikatory

DOI

10.7862/rb.2017.121

Warianty tytułu

EN

Influence of elevated temperature on efficiency of rc beams strengthening with CFRP strips and SRP tapes

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Klejenie zewnętrznych nakładek kompozytowych zbrojonych włóknami wysokiej wytrzymałości powoli staje się najpopularniejszą metodą wzmacniania konstrukcji żelbetowych. Zdarza się, że tego typu wzmocnienia mogą być bezpośrednio poddane nasłonecznieniu i tym samym zagrożone nadmiernym nagrzaniem. Badania prowadzone przez autora artkułu pokazały, że nawet w umiarkowanej strefie geograficznej, w której znajduje się Polska, temperatura kleju pod cienkim laminatem może osiągnąć 65°C, czyli temperaturę o 20°C wyższą niż temperatura zeszklenia najpopularniejszych na rynku klejów opartych na żywicy epoksydowej. W artykule przedstawiono wyniki badań laboratoryjnych belek żelbetowych podgrzanych od strony wzmocnienia promieniowaniem podczerwonym. Program badań objął grupę trzynastu belek żelbetowych w skali rzeczywistej. Sześć z nich zostało wzmocnionych taśmą CFRP, kolejnych sześć z taśmą SRP. Belki podgrzewano za pomocą liniowych promienników podczerwieni do mierzonej w warstwie adhezyjnej temperatury od 20°C do 80°C. Po jej osiągnięciu belki obciążano do zniszczenia w teście czteropunktowego zginania. Zauważalny spadek nośności obserwowano już dla temperatury 50°C. Nie stosowano mechanicznego kotwienia, dlatego przyczyną uszkodzenia we wszystkich przypadkach była delaminacja, zazwyczaj w warstwie kleju. Belki wzmocnione taśmą CFRP niszczyły się gwałtownie, bez szczególnych symptomów dźwiękowych towarzszących delaminacji. Ich nośność w temperaturach powyżej 65°C była bliska nośności nie wzmocnionej belki referencyjnej. Nieco korzystniej zachowywały się belki wzmocnione taśmą SRP, głównie dzięki większej szerokości i tym samym niższym naprężeniem w warstwie kleju.

EN

Bonding of external composite overlays reinforced with high-strength fibers becomes the most popular technique of strengthening the reinforced concrete structures. Some of those strengthening overlays may be exposed to direct sunlight and thus threatened by excessive heating. Researches provided by the author of this paper showed that even for the location of Poland and the northern continental zone, the adhesive temperature under a thin FRP laminate may reach 65°C, about 20°C more than the glass transition temperature of the based on epoxy resin, most popular adhesives available on the market. The paper presents the results of laboratory tests of reinforced concrete beams heated along the bottom, reinforced side with use of infrared radiation. The research program covered the total group of thirteen RC beams in the real scale. Six of them were strengthened with CFRP strip, the other six with SRP tape. The beams were heated by group of linear infrared radiators up to the measured in the adhesive layer temperature from 20°C to 80°C. When the required test temperature was achieved, beams were loaded to failure in a four point bending test. First perceptible decrease in load capacity was observed around 50°C. There was no mechanical anchoring of strengthening, therefore in all cases the damage was followed by delamination, at higher temperatures in the adhesive layer. Especially CFRP strengthened beams failed suddenly, without any characteristic noise symptoms of delamination. Their bearing capacity at temperatures above 65°C was close to the capacity of the not strengthened reference beam. SRP reinforced beams behaved somewhat better, mainly due to the greater width and therefore lower stress in the adhesive layer.

Słowa kluczowe

PL

wzmocnienie kompozytowe; CFRP; SRP; temperatura zeszklenia; żywica epoksydowa; przyczepność

EN

composite strengthening; CFRP; SRP; glass transition temperature; epoxy resin; bond performance

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej
• Czasopismo: Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture
• Rocznik: 2017
• Tom: z. 64, nr 3/I
• Strony: 271--280
• Opis fizyczny: Bibliogr. 5 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Krzywoń R.

• Politechnika Śląska, Katedra Inżynierii Budowlanej, ul. Akademicka 5, 44-100 Gliwice; tel. [phone]

Bibliografia

• [1] Michels J., Widmann R., Czaderski C., Allahvirdizadeh R., Motavalli M.: Glass transition evaluation of commercially available epoxy resins used for civil engineering applications, Composites Part B 77, 2015, pp. 484-493.
• [2] Trapko T.: The effect of high temperature on the performance of CFRP and FRCM confined concrete elements, Composites Part B 54, 2013, 138-145.
• [3] Hülder G., Dallner C., Ehrenstein G.W.: Curing of epoxy-adhesives for the supplementary reinforcement of buildings with bonded CFRP-straps (in German), Bauingenieur 81, 2006, pp. 449-454.
• [4] Othman D., Stratford T.J., Bisby L.A.: A Comparison of On-Site and Elevated Temperature Cure of an FRP Strengthening Adhesive, Proceedings of the FRPRCS11, UM, Guimarães, 2013.
• [5] Carbas R.J.C., Marques E.A.S., Lopes A.M., da Silva L.F.M.: Effect of cure temperature on the glass transition temperature of an epoxy adhesive, Proceedings of the 15th International Conference on Experimental Mechanics ICEM2015, University of Porto 2012.
• [6] Moussa O., Vassilopoulos A.P., Castro J.D., Keller T.: Long-term development of thermophysical and mechanical properties of cold-curing structural adhesives due to post-curing. Journal of Applied Polymer Science 2013;127(4), str. 2490-2496.
• [7] Tadeu A., Branco F., Shear tests of steel plates epoxy bonded to concrete under temperature, Journal of Materials in Civil Engineering 2000, 12(1), pp. 74-80.
• [8] Leone M., Matthys S., Aiello M.A.: Effect of elevated service temperature on bond between FRP EBR systems and concrete, Composites: Part B 40 (2009), p. 85-93.
• [9] Blontrock H., Taerwe L., Vanwalleghem H.: Bond testing of externally glued FRP laminates at elevated temperature, Proceeding of the international conference: Bond in concrete- from research to standard, Budapest, Hungary, 2002, pp. 648-654.
• [10] Klamer E.L., Hordijk D.A., Kleinman C.S.: Debonding of CFRP laminates externally bonded to concrete specimens at low and high temperatures, Proceedings of Third International Conference on FRP Composites in Civil Engineering (CICE 2006), Miami, Florida, USA, pp. 35-38.
• [11] Krzywoń R., Temperature in the adhesive layer of externally bonded composite reinforcement heated by the sun, ACEE Archit. Civ. Eng. Environ. 2016, Vol. 9, No. 1, pp. 79-84.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018)