Effect of Atmospheric Pressure Oxygen Plasma treatment on Bonding Characteristics of Basalt Fibre Reinforced Concrete

• Autorzy: Nandagopal K. R. , Selvakumar A. , Raja D.

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0014.6348

Warianty tytułu

PL

Wpływ obróbki plazmą pod ciśnieniem atmosferycznym na właściwości wiązania betonu zbrojonego włóknem bazaltowym

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In this research work, the bonding characteristics of plasma treated basalt fibres were analysed by employing the fibre pull-out test. 80 samples were prepared with two different spans of basalt fibres (such as 25 mm and 50 mm) and four levels of embedded length (10, 15, 20 and 25) inside standard M20 grade concrete. Debonding and bonding characteristics of the plasma treated fibres were compared with raw basalt fibres through the fibre pull-out test. The plasma treated and raw basalt fibres were characterised through Field emission scanning electron microscope (FESEM) and Fourier transform infrared (FTIR) analysis. It was observed that confirmation of the presence of hydroxyl groups on the basalt fibre surface was realised through the FTIR test and that there was higher adsorption of concrete particles by the plasma treated basalt fibres through FESEM. The de bonding and fibre pull-out energy of the plasma treated basalt fibres were improved by about 9% and 10% compared with 25 mm and 50 mm raw basalt fibres. From the observation above, it can be stated that the Surface modification of basalt fibre may lead to a change in the debonding and pull-out energy level.

PL

W pracy zostały przeanalizowane właściwości wiązania włókien bazaltowych poddanych obróbce plazmowej. Przygotowano 80 próbek dwóch różnych rodzajów włókien bazaltowych: 25 mm i 50 mm z czterema poziomami zatopionej długości (10, 15, 20 i 25) wewnątrz standardowego betonu klasy M20. Charakterystyki odklejania i wiązania włókien poddanych obróbce plazmowej porównano z surowymi włóknami bazaltowymi w teście wyciągania włókien. Obrobione plazmowo i surowe włókna bazaltowe scharakteryzowano za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego z emisją polową (FESEM) i analizy w podczerwieni z transformacją Fouriera (FTIR). Potwierdzenie obecności grup hydroksylowych na powierzchni włókna bazaltowego uzyskano za pomocą testu FTIR. Na podstawie wyników analizy FESEM stwierdzono, że nastąpiła większa adsorpcja cząstek betonu przez poddane obróbce plazmowej włókna bazaltowe. Rozwarstwianie i energia wyciągania włókien bazaltowych poddanych obróbce plazmowej uległy poprawie o około 9% i 10% w porównaniu z surowymi włóknami bazaltowymi 25 mm i 50 mm. Na podstawie przeprowadzonej obserwacji stwierdzono, że modyfikacja powierzchni włókna bazaltowego może prowadzić do zmiany poziomu energii odklejania i wyciągania.

Słowa kluczowe

EN

basalt fibre; plasma treatment; pullout strength; debonding energy

PL

włókno bazaltowe; obróbka plazmowa; siła wyrywająca; energia odklejania

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Łódzki Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Fibres & Textiles in Eastern Europe
• Rocznik: 2021
• Tom: Vol. 29, no. 4 (148)
• Strony: 90--93
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Nandagopal K. R.

• Indian Institute of Handloom Technology, Department of Textile Technology, Salem Research Scholar

autor

Selvakumar A.

• VIT Fashion Institute of Technology, Vellore Institute of Technology, Chennai

autor

Raja D.

• Sona College of Technology, Department of Fashion Technology, Salem

Bibliografia

• 1. Naaman AE. Fiber Reinforcement for Concrete. Concrete International 1985; Mar 1, 7(3): 21-25.
• 2. Roumaldi JP, Batson GB. Mechanics of Crack Arrest in Concrete, 2008.
• 3. American Concrete Institute (ACI) Committee. 544.1R-96. Report on Fiber Reinforced Concrete; ACI: Farmington; USA. 1996.
• 4. Maalej M, Li VC. Flexural/Tensile-Strength Ratio in Engineered Cementitious Composites. Journal of Materials in Civil Engineering 1994; Nov, 6 (4): 513-528.
• 5. Li VC, Wang S, Wu C. Tensile Strain-Hardening Behavior of Polyvinyl Alcohol Engineered Cementitious Composite (PVA-ECC). ACI Materials Journal-American Concrete Institute, 2001; Nov 1, 98 (6): 483-492.
• 6. Lee BY, Cho CG, Lim HJ, Song JK, Yang KH, Li VC. Strain Hardening Fiber Reinforced Alkali-Activated Mortar – A Feasibility Study. Construction and Building Materials 2012; Dec 1, 37: 15-20.
• 7. Li VC. On Engineered Cementitious Composites (ECC). Journal of Advanced Concrete Technology 2003; 1(3): 215-230.
• 8. Concretes UH. Documents Scientifiqueset Techniques. Association Française de Génie Civil (AFGC), 2002 Jan.
• 9. Russell HG, Graybeal BA, Russell HG. Ultra-High Performance Concrete: A State-of-the-Art Report for the Bridge Community. United States, Federal Highway Administration, Office of Infrastructure Research and Development, 2013 Jun 1.
• 10. Park SH, Kim DJ, Ryu GS, Koh KT. Tensile Behavior of Ultra High Performance Hybrid Fiber Reinforced Concrete. Cement and Concrete Composites. 2012; Feb 1; 34(2): 172-84.
• 11. Ranade R, Li VC, Stults MD, Heard WF, Rushing TS. Composite Properties of High-Strength, High-Ductility Concrete. ACI Materials Journal 2013; Jul 1, 110(4).
• 12. Singha K. A Short Review on Basalt Fiber. International Journal of Textile Science 2012; Jan, 1(4): 19-28.
• 13. Sim J, Park C. Characteristics of Basalt Fiber as a Strengthening Material for Concrete Structures. Composites Part B: Engineering 2005; Jan 1, 36(6-7): 504-512.
• 14. Brik VB. Basalt Fiber Composite Reinforcement for Concrete, 1997 Mar.
• 15. Dias DP, Thaumaturgo C. Fracture Toughness of Geopolymeric Concretes Reinforced with Basalt Fibers. Cement and Concrete Composites 2005; Jan 1, 27(1): 49-54.
• 16. Lin Z, Kanda T, Li VC. On Interface Property Characterization and Performance of Fiber Reinforced Cementitious Composites, 1999.
• 17. Redon C, Li VC, Wu C, Hoshiro H, Saito T, Ogawa A. Measuring and Modifying Interface Properties of PVA Fibers in ECC Matrix. Journal of Materials in Civil Engineering; 2001; Dec, 13(6): 399-406.
• 18. Morton J, Groves GW. The Effect of Metal Wires on the Fracture of a Brittle-Matrix Composite. Journal of Materials Science 1976; Apr 1, 11(4): 617-22.
• 19. Li C, Postcrack V. Scaling Relations for Fiber Reinforced Cementitious Composites. Journal of Materials in Civil Engineering 1992; Feb, 4(1): 41-57.
• 20. Lee BY, Lee Y, Kim JK, Kim YY. Micromechanics-Based Fiber-Bridging Analysis of Strain-Hardening Cementitious Composite Accounting for Fiber Distribution. MES-Computer Modeling in Engineering Sciences 2010; 61(2): 111-32.
• 21. Choi JI, Lee BY. Bonding Properties of Basalt Fiber and Strength Reduction According to Fiber Orientation. Materials 2015; Oct, 8(10): 6719-6727.