Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Porównanie ugięcia betonowych belek zbrojonych prętami GFRP, BFRP i ze stali B500

Pytlowany Tomasz, Leń Dariusz, Piszczek Kazimierz, Zimka Roman

Przegląd Budowlany

|

2024

|

R. 95, nr 1-2

77--80

PL

Głównym celem badań było uzyskanie danych związanych z jakościową oceną sztywności belek betonowych zbrojonych prętami stalowymi EPSTAL B500SP oraz kompozytowymi prętami zbrojeniowymi GFRP i BFRP przy zachowaniu tego samego stopnia zbrojenia belek. Przyjęto schemat statyczny badanych elementów w postaci belki swobodnie podpartej o rozpiętości 1,5 m. Podstawowym opisem zachowania badanych elementów, zarejestrowanym podczas badań, była ścieżka równowagi statycznej opisana w układzie współrzędnych: siła obciążająca P i ugięcie belki u, rejestrowane za pomocą czujników, zarejestrowane zależności P-u. Podane na wykresach wartości ugięcia belek u są średnią arytmetyczną pomiarów z czujników przemieszczenia. W trakcie badań wykonano również pomiary odkształceń prętów zbrojeniowych w zależności od wartości przyłożonego obciążenia P. Wyniki tych pomiarów przedstawiono graficznie.

EN

The main purpose of the research was to obtain data related to the qualitative assessment of the stiffness of concrete beams reinforced with B500SP EPSTAL steel reinforcement bars and GFRP and BFRP composite reinforcing bars while maintaining the same degree of reinforcement of the beams. A static scheme of the tested elements was adopted in the form of a simply supported beam with a span of 1,5 m. The basic description of the behavior of the tested elements, recorded during the tests, was the static equilibrium path described in the coordinate system: loading force P and beam deflection u, recorded using sensors, the recorded P-u dependencies. The deflection values of the beams u given in the graphs are the arithmetic mean of the measurements from the displacement sensors. During the tests, measurements of reinforcing bars deformation were also carried out depending on the value of the applied load P. The results of these measurements are presented graphically.

2

Experimental of buckling restrained brace hysteretic performance with carbon fiber wrapped in concrete

Fang Yuan, Lv Lei, Gao Yuqiang, Fu Zhongqiu

Archives of Civil Engineering

|

2024

|

Vol. 70, nr 1

527--541

EN

Buckling restrained brace is an important structure for improving the seismic resistance of structures. Conducting research on new types of buckling restrained brace can improve the seismic performance and reliability of buckling resistant support. Four different types of buckling restrained braces specimens were designed and manufactured: cross-shaped square steel pipe members, cross-shaped round steel pipe members, cross-shaped carbon fiber members, and in-line carbon fiber members. By conducting quasi-static tests, the force displacement hysteresis curves, skeleton curves, stiffness degradation, equivalent viscous damping coefficient, and energy dissipation ratio of four different types of buckling restrained brace were analyzed. The research results showed that all four buckling restrained brace specimens have good hysteresis performance. The load-bearing capacity and energy consumption performance of the three specimens of square steel pipe, round steel pipe and carbon fiber with the same core unit are the same, but the inline type is worse than the cross type. The core unit specimen with a width of 80 mm is about 60% higher in bearing capacity and energy consumption than a specimen with a width of 50 mm. The core unit of some specimens undergoes multi-wave buckling. For carbon fiber specimens, the CFRP is prone to breakage due to the lateral thrust of the restraining unit. Therefore, steel hoop or stirrup should be added to the end to improve the restraint effect when designing and manufacturing.

3

Nanocomposites of nanocarbon functionalized carbon fibers — manufacturing to methodological applications

Kausar Ayesha, Ahmad Ishaq

Advances in Materials Science

|

2024

|

Vol. 24, nr 1(79)

46--71

EN

Carbon fibers have been technically applied in high performance materials and industrial scale applications. Importantly, carbon fiber reinforced composite materials have found applications in aerospace industries. These properties of carbon fiber reinforced composites depend upon the carbon fiber features such as length, orientation, surface properties, adhesion with matrices, etc. To improve the surface properties of carbon fibers and adhesion and interactions with polymers, fiber modification has been suggested as an efficient approach. Carbon nanoparticle or nanocarbon functionalized carbon fibers have been manufactured using various facile physical and chemical approaches such as electrospraying, electrophoretic deposition, chemical vapor deposition, etc. Consequently, the modified carbon fibers have nanocarbon nanoparticles such as graphene, carbon nanotube, nanodiamond, fullerene, and other nanocarbons deposited on the fiber surface. These nanocarbon nanoparticles have fine capability to improve interfacial linking of carbon fibers with the polymer matrices. The chemical vapor deposition has been adopted for uniform deposition of nanocarbon on carbon fibers and chemical methods involving physical or chemical modification have also been frequently used. The resulting advanced epoxy/carbon fiber/nanocarbon composites revealed improved tensile and physical profiles. This review basically aims manufacturing and technical aspects of polymer/fiber/nanofiller nanocomposites toward the development of high performance structures. The resulting morphology, strength, modulus, toughness, thermal stability, and other physical features of the nanocarbon functionalized carbon fibers have been enhanced. In addition, the fabricated polymer/fiber/nanofiller nanocomposites have fine interfacial adhesion, matrix-nanofiller-filler compatibility, and other characteristics. The application areas of these nanomaterials have been found wide ranging including the strengthened engineering structures, supercapacitors, shape memory materials, and several others.

4

Wykorzystanie zielonych nanomateriałów w budowie stadionów sportowych

Wei Lixin

Przemysł Chemiczny

|

2023

|

T. 102, nr 12

1367--1370

PL

Dodanie wielościennych nanorurek węglowych (0,04% mas.) i dodecylobenzenosulfonianu sodu (0,4% mas.) do wodnej zawiesiny fosfogipsu budowlanego, a następnie jego obróbka ultradźwiękowa prowadzona przez 60 min w celu rozproszenia zawiesiny spowodowała wzrost adiabatycznej wytrzymałości na zginanie i adiabatycznej wytrzymałości na ściskanie do odpowiednio 5,04 MPa i 17,55 MPa. Mikrostrukturę gipsu badano za pomocą skaningowej mikroskopii elektronowej. Ulepszone właściwości mechaniczne gipsu mogą być wykorzystane przy budowie stadionów sportowych.

EN

The addn. of multi-walled C nanotubes (0.04% by mass) and Na dodecylbenzenesulfonate (0.4% by mass) to the aq. slurry of P building gypsum and subsequent ultrasonic treatment for dispersing the slurry for 60 min resulted in increasing adiabatic flexural strength and adiabatic compressive strength of the gypsum up to of 5.04 MPa and 17.55 MPa, resp. Microstructure of the gypsum was studied by scanning electron microscopy. The improved mech. properties of the gypsum were of advantage in construction of sport stadiums.

5

Nowe nanomateriały do konstrukcji sprzętu sportowego

Jifang Yuan, Jianguo Chen, Yong Xu

Przemysł Chemiczny

|

2023

|

T. 102, nr 8

783--794

PL

Nowe nanomateriały dla sprzętu sportowego zostały przygotowane poprzez wzmocnienie żywicy epoksydowej (EP) włóknami węglowymi (CF) i/lub nanorurkami węglowymi (CNT) w celu poprawy jakości, twardości, plastyczności i odporności na starzenie materiałów kompozytowych. CNT zostały równomiernie rozmieszczone poprzez filtrację próżniową i fizyczne osadzanie na powierzchni włókien CF. Wytrzymałość na zginanie kompozytów CF/EP-CNT była o 28,08% większa niż niemodyfikowanego kompozytu CF/EP. Po starzeniu w temp. 120°C naprężenia w kompozycie zostały rozproszone ze względu na doskonałą dyspergowalność CNT, a tłumienie długich pęknięć spowodowało zmniejszenie obszaru uszkodzenia.

EN

New nanomaterials for sport equipment were prepd. by reinforcing an epoxy resin (EP) with C fibers (CF) and/or C nanotubes (CNT) to improve quality, hardness, plasticity and aging resistance of the composite materials. The CNT were uniformly dispersed by vacuum filtration and phys. deposition on CF fiber surface. The bending strength of CF/EP-CNT composites was by 28.08% higher than that of an unmodified CF/EP composite. After aging at 120°C, the stress in the composite was dispersed due to the excellent dispersibility of CNT, and the suppression of long cracks resulted in a redn. of damage area.

6

Functionalization methods of carbon fibers – an overview

Magdziarz Sylwia, Frączyk Justyna, Boguń Maciej

Polimery

|

2023

|

Vol. 68, nr 6

307--316

EN

This article is a literature review related to the methods of functionalization of carbon fibers for tissue engineering applications. Through physical modification, it is possible to obtain a layer of a chemical compound on the carbon fibers surface and to impart additional properties. On the other hand, chemical modification may lead to the incorporation of appropriate functional groups into the carbon fiber structure, capable of attaching, among others, biologically active compounds. The paper presents the advantages and disadvantages of the carbon fibers modifying methods, with particular emphasis on the use of such modified fibers in medicine.

PL

Niniejsza praca stanowi przegląd literatury dotyczący metod funkcjonalizacji włókien węglowych przeznaczonych do zastosowań w inżynierii tkankowej. Poprzez modyfikację fizyczną możliwe jest uzyskanie warstwy związku chemicznego na powierzchni włókien węglowych i nadanie im dodatkowych właściwości. Natomiast modyfikacja chemiczna może prowadzić do wbudowania w strukturę włókna węglowego odpowiednich grup funkcyjnych zdolnych do przyłączania m.in. związków aktywnych biologicznie. W pracy przedstawiono zalety i wady stosowanych metod modyfikacji włókien węglowych, ze szczególnym naciskiem na zastosowanie tak modyfikowanych włókien w medycynie.

7

Nośność graniczna próbek wykonanych z betonu samozagęszczalnego układanego wewnątrz rur kompozytowych

Ostrowski Krzysztof Adam, Sikora Oliwia, Furtak Kazimierz

Inżynieria i Budownictwo

|

2023

|

R. 79, nr 11-12

604--607

PL

W ostatnich latach materiały kompozytowe są szeroko stosowane w celu wzmacniania istniejących konstrukcji, także betonowych. Na ogół proces ten polega na przyklejeniu maty lub taśmy z włókien węglowych (bądź innych) do uprzednio przygotowanej powierzchni betonu, najczęściej przy użyciu żywicy epoksydowej. Wykonywanie konstrukcji betonowych - szczególnie słupów betonowych - wiąże się między innymi z koniecznością wykonania deskowania, systemów rusztowań i późniejszego rozformowania elementu. Proces ten bywa czasochłonny, co wpływa na szybkość wykonania i koszt słupów betonowych. W pracy zaproponowano sposób wykonywania rur kompozytowych z laminatów węglowych oraz ich późniejsze wykorzystanie jako traconą formę do wykonania cylindrycznych próbek zespolonych. Rury kompozytowe o grubości 0,3 i 0,9 mm wypełniono betonem samozagęszczalnym, a następnie poddano badaniom niszczącym w teście jednoosiowego ściskania. Wytrzymałość na ściskanie betonu w osłonie rury o grubości 0,3 mm (SCC-0,3) i 0,9 mm (SCC-0,9) była odpowiednio większa o 37% i 95% w porównaniu z betonem referencyjnym. Średnia wartość maksymalnej odkształcalności osiowej grup próbek wyniosła 0,0048, 0,0069 i 0,0151, odpowiednio dla betonu samozagęszczalnego (SCC), SCC-0,3 i SCC-0,9. Odnotowano także wzrost modułu sprężystości podłużnej betonu wewnątrz rur kompozytowych. Uzyskane wyniki wykazały dobrą współpracę zbrojenia zewnętrznego (rury kompozytowej) z rdzeniem betonowym, pomimo małej przyczepności pomiędzy tymi elementami.

XX

In recent years, composite materials have been widely used to reinforce existing structures, including concrete elements. This process generally consists in gluing a carbon fibers (or other) mat to a previously prepared concrete surface, most often using epoxy resin. Making concrete structures - especially concrete columns - involves the need to make formwork and scaffolding systems and then demolding the elements. This process can be time-consuming, which affects the speed and cost of building a concrete column. This work proposes a method of preparing composite tubes from carbon laminates and their subsequent use as a lost mold for the production of cylindrical composite samples. Composite tubes with an average thickness of 0.3 and 0.9 mm were filled with self-compacting concrete and then subjected to destructive testing in the uniaxial compression test. The compressive strength of the concrete in the 0.3 mm (SCC-0.3) and 0.9 mm (SCC-0.9) pipe sheath was 37% and 95% higher, respectively, compared to the reference concrete. The average value of the maximum axial deformation was 0.0048, 0.0069 and 0.0151 for self-compacting concrete (SCC), SCC-0.3 and SCC-0.9, respectively. An increase in the modulus of elasticity was also noted for the concrete in the composite pipes. The obtained results showed good cooperation of the external reinforcement (composite tube) with the concrete core, despite the infinitesimal adhesion between these elements.

8

Influence of Carbon Fibre Reinforced Polymer and Recycled Carbon Fibres on the compressive behaviour of self-compacting high-performance fibre-reinforced concrete

Ostrowski Krzysztof, Furtak Kazimierz

Archives of Civil Engineering

|

2023

|

Vol. 69, nr 2

53--64

EN

In recent years, carbon fibres have been extensively used to strengthen concrete structures. In most cases, the lamination process is carried out using epoxy resin as matrix. In some cases, especially when strengthen structural elements made of weak concrete, it is possible to replace the epoxy resin with an inorganic, cement matrix, while at the same time maintaining a sufficient efficiency of strengthen understood as the percentage increase in the compressive strength of concrete samples due to the applied reinforcement in relation to the reference concrete. In these studies, elements of carbon fibres mats that are reinforced with a cement matrix were used as the starting product for fibre recovery. The laminate, which was used to reinforce concrete elements, was detached from the concrete surface and subjected to processing in order to obtain clean carbon fibre scraps without cement matrix. Then, the obtained carbon material, in shaped form, was used to strengthen self-compacting, high performance, fibre reinforced concrete (SCHPFRC). For comparative purposes, this concrete was also strengthened by carbon fibre mats (with one and three layers of CFRP). Each samples were tested in uniaxial compression test. The compressive strength of concrete reinforced with 1 and 3 layers of CFRP was higher by 37.9 and 96.3%, respectively, compared to the reference concrete. On the other hand, the compressive strength of concrete reinforced with 1 and 3 layers of carbon fibre scrapswas higher by 11.8 and 40.1%, respectively. Regardless of the reinforcement technique used, the composite elements showed a higher deformability limit in comparison plain concrete. The obtained results showed that it is possible to reuse carbon fibre to strengthen structural elements made of SCHPFRC effectively, using simple processing methods.

PL

W ostatnich latach włókna węglowe są szeroko stosowane do wzmacniania konstrukcji betonowych. W większości przypadków proces laminowania odbywa się z użyciem żywicy epoksydowej jako matrycy. Czasami, zwłaszcza przy wzmacnianiu elementów konstrukcyjnych wykonanych z betonu o stosunkowo niskiej wytrzymałości na ściskanie, możliwe jest zastąpienie żywicy epoksydowej matrycą nieorganiczną; cementową, przy jednoczesnym zachowaniu dostatecznej efektywności wzmocnienia - rozumianej jako procentowy wzrost wytrzymałości betonu na ściskanie wskutek zastosowania materiału kompozytowego, w odniesieniu do betonu referencyjnego. W procesie kruszenia jako nadawę zastosowano elementy betonowe wzmocnione matami z włókien węglowych przy zastosowaniu matrycy cementowej. Laminat został oderwany od powierzchni betonu i poddany dalszej obróbce w celu uzyskania czystych, niezawierających matrycy cementowej skrawków mat z włókna węglowego. Następnie otrzymany materiał został wykorzystany do wzmocnienia samozagęszczalnego, wysokowytrzymałościowego fibrobetonu (SCHPFRC). Dla celów porównawczych beton ten został także wzmocniony z użyciem mat z włókien węglowych (1 i 3 warstwy wzmocnienia). Próbki cylindryczne przebadano w teście jednoosiowego ściskania. Wytrzymałość na ściskanie betonu wzmocnionego 1 i 3 warstwami CFRP była wyższa odpowiednio o 37,9 i 96,3% w porównaniu z betonem referencyjnym. Natomiast wytrzymałość betonu wzmocnionego 1 i 3 warstwami strzępów z włókna węglowego była wyższa odpowiednio o 11,8 i 40,1%. Niezależnie od zastosowanej techniki wzmocnienia, próbki kompozytowe cechowały się wyższą odkształcalnością graniczną w odniesieniu do betonu referencyjnego. Uzyskane wyniki wykazały, że możliwe jest wykorzystanie włókien węglowych z recyklingu do efektywnego wzmocnienia elementów konstrukcyjnych wykonanych z SCHPFRC, przy użyciu nieskomplikowanej metody przeróbki odpadu.

9

Electromagnetic interference shielding effectiveness of multi-cracked strain-hardening cementitious composites (SHCC)

Kim Soonho, Jang Yun Sik, Oh Taegeun, Lee Seung Kyun, Yoo Doo-Yeol

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2023

|

Vol. 23, no. 3

art. no. e179, 2023

EN

With the rapid increase in the use of wireless electronic devices, electromagnetic pollution has been recognized as a serious threat. There has been an increasing demand for the use of cement composites as electromagnetic shielding materials. Thus, this study investigated the advantages of adding a small dosage of carbon fibers to enhance the mechanical and electrical properties of strain-hardening cementitious composites (SHCCs) containing steel fibers. In addition, the effect of microcrack formation on the electromagnetic interference (EMI) shielding effectiveness of the SHCCs was analyzed. For this purpose, four different residual tensile strains were applied in preloading tests in the range of 0.015–0.1%. The test results suggested that the tensile performance of the SHCCs was improved by adding 0.2 vol% carbon fibers. Moreover, the rate of increase of the energy absorption capacity was higher (50%) than those of the tensile strength and strain capacity. The electrical conductivity and EMI shielding effectiveness of the SHCCs were noticeably increased by the addition of carbon fibers. The highest shielding effectiveness of 45.6 dB, at 1 GHz, was achieved for the SHCC containing 2% steel fibers and 0.2% carbon fibers, which was approximately 6% higher than that of the corresponding plain SHCC with only steel fibers. An approximately 44–47% lower shielding effectiveness was observed with the formation of through microcracks; however, the number of cracks and the residual tensile strain did not significantly influence the shielding effectiveness. This study can be a basis for evaluating EMI shielding effectiveness of damaged structures.

10

Flexural response of FRP‑strengthened lightweight RC beams: hybrid bond efficiency of L-shape ribbed bars and NSM technique

Tahmouresi Behzad, Momeninejad Kasra, Mohseni Ehsan

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2022

|

Vol. 22, no. 2

art. no. e95, 1--16

EN

This paper presents the results of an experimental study on employing near surface mounted (NSM) fiber-reinforced polymer (FRP) reinforcement technique, and L-shape ribbed bars, for flexural strengthening of lightweight reinforced concrete (RC) beams. 18 RC beams including 14 lightweight RC beams and four normal-weight concrete beams were designed. The beams were strengthened with glass fiber-reinforced polymer (GFRP) bars and carbon fiber-reinforced polymer (CFRP) laminate in bending tests. Test parameters included: (1) different FRP materials (glass bars and carbon sheets), (2) longitudinal steel reinforcement ratio, and (3) type of strengthening technique used (NSM reinforcement or hybrid). The ultimate tensile strength, deflection, compressive and tensile strain of concrete, and failure mode of the beams were examined under four-point flexural test. Results showed that the ultimate strength of all RC beams increased between 33 and 105% compared to the control beam. The ultimate strength of beams reinforced with CFRP in the mid-span region was 10% higher than that of beams strengthened at both ends, although the former exhibited 28% lower ultimate deflection. The ultimate strength and deflection of RC beams strengthened with combined steel reinforcing bars and GFRP bars were 10% and 108% higher, respectively, compared to those of RC beams strengthened with GFRP bars only. Hybrid L-shape ribbed bars beams showed a considerably higher ductility (up to 170% increase in the ultimate deflection) compared to other beams. The comparison of the experimental results of the ultimate strength of the beams with ACI440-2R guidelines indicated a reasonable and conservative prediction of the code expression.

11

Electromagnetic wave absorption performance of UHPC incorporated with carbon black and carbon fiber

Xu Shenchun, Yang Yekai, Wu Chengqing, Liu Kai

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2022

|

Vol. 22, no. 2

art. no. e71, 1--17

EN

This study focuses on the electromagnetic wave absorption performance (EWAP) of ultra-high-performance concrete (UHPC) incorporated with carbon black (CB) and carbon fiber (CF) in 2-18 GHz frequency range (required for the radar wave absorbing materials). The reflectivity of the traditional UHPC was investigated and compared to the cement-based composites reported in the literatures, so as to illustrate the advantages of novel UHPCs with respect to EWAP. Afterwards, the effect of CB and CF on the compressive strength, complex permittivity and reflectivity of the novel UHPCs was investigated. The microstructure of the novel UHPCs was also explored via scanning electron microscopy to illustrate the mechanism of performance enhancement on incorporating CB and CF. The results indicated that EWAP of the traditional UHPC was similar or inferior (at specific frequencies) to the literature reported cement-based composites. However, EWAP of the novel UHPCs was significantly improved after reinforcing with CB or CF. A positive effect of CB and CF was also observed on the compressive strength of the developed UHPCs. This study provides avenues for the use of UHPCs in protecting structures for absorbing the electromagnetic waves and safeguarding these structures against extreme loads, including blast and penetration.

12

Modeling of high-speed flywheel designs for technological equipment

Dehtiarov Ivan, Antosz Katarzyna, Avramenko Serhiy, Herasko Kostyantyn, Ivanov Vitalii

Technologia i Automatyzacja Montażu

|

2021

|

nr 2

13--19

PL

W artykule przeanalizowano konstrukcję napędów mechanicznych oraz obszary ich zastosowania. Na podstawie przeprowadzonej analizy opracowano projekt napędu kinetycznego opartego na sprzęgle z materiału kompozytowego, przeznaczonego do pracy z wysoką częstotliwością obrotową. Zaproponowano najbardziej optymalne koła zamachowe pod względem akumulacji energii kinetycznej i jednocześnie maksymalnej wytrzymałości konstrukcji oraz przeprowadzono ich symulację numeryczną. Na podstawie wyników analizy modalnej ustalono wartości i postaci częstotliwości własnych oscylacji wirników ze sprzęgłami o różnych konstrukcjach, co pozwala na sterowanie procesem, znając graniczne wartości maksymalnej dopuszczalnej częstotliwości obrotów. Na podstawie modelowania numerycznego ustalono, że kształt sprzęgła oraz jego masa mają istotny wpływ na ograniczenie prędkości obrotowej. Jednocześnie sprzęgło o najmniejszej masie, ale największej częstotliwości obrotów ma maksymalną jednostkową energochłonność, co świadczy o tym, że jest to najbardziej efektywny wariant pod względem kosztów materiałowych i zastosowania tej konstrukcji w urządzeniach do gromadzenia energii podczas pracy urządzeń technologicznych. Porównano koszt dla sprzęgła o zawartości materiału kompozytowego powyżej 68% z kosztem sprzęgła, które ma maksymalną wartość jednostkową energochłonności na 1 kg masy.

EN

The article analyzes the design of mechanical energy drives and their use areas. Based on the analysis, the kinetic energy drive designis based on the composite material's flywheel, capable of working with a high frequency of rotation. The most optimal flywheels in terms of accumulation of kinetic energy and at the same time the maximum strength of the design are proposed, and their numerical simulation is carried out. The modal analysis results established the values and forms of the eigenfrequencies of oscillations of rotors with flywheels of various structures, which allows controlling the process of overclocking, knowing the limit values of the maximum permissible frequency of rotation of the flywheels. Numerical modeling established that the flywheel's shape and its mass significantly affect the rotor speed limit with the flywheel. At the same time, the flywheel with the lowest mass but the highest frequency of rotation has the maximum specific energy intensity per unit of mass, which determines it as the most effective option in terms of the cost of material and the use of this design in devices for energy accumulation during the operation of technological equip-ment. The calculation results also show that the lamb flywheel has the most incredible absolute energy in-tensity. Simultaneously, the costs of the composite material above 68% are compared with the flywheel, which has the maximum specific value of the energy intensity per 1 kg of its mass.

13

Effect of fiber content and their hybridization on bending and torsional strength of hybrid epoxy composites reinforced with carbon and sugar palm fibers

Nik Baihaqi N. M. Z., Khalina A., Mohd Nurazzi N., Aisyah H. A., Sapuan S. M., Ilyas R. A.

Polimery

|

2021

|

T. 66, nr 1

36--43

EN

This study aims to investigate the effect of fiber hybridization of sugar palm yarn fiber with carbon fiber reinforced epoxy composites. In this work, sugar palm yarn composites were reinforced with epoxy at varying fiber loads of 5, 10, 15, and 20 wt % using the hand lay-up process. The hybrid composites were fabricated from two types of fabric: sugar palm yarn of 250 tex and carbon fiber as the reinforcements, and epoxy resin as the matrix. The ratios of 85 : 15 and 80 : 20 were selected for the ratio between the matrix and reinforcement in the hybrid composite. The ratios of 50 : 50 and 60 : 40 were selected for the ratio between sugar palm yarn and carbon fiber. The mechanical properties of the composites were characterized according to the flexural test (ASTM D790) and torsion test (ASTM D5279). It was found that the increasing flexural and torsion properties of the non-hybrid composite at fiber loading of 15 wt % were 7.40% and 75.61%, respectively, compared to other fiber loading composites. For hybrid composites, the experimental results reveal that the highest flexural and torsion properties were achieved at the ratio of 85/15 reinforcement and 60/40 for the fiber ratio of hybrid sugar palm yarn/carbon fiber-reinforced composites. The results from this study suggest that the hybrid composite has a better performance regarding both flexural and torsion properties. The different ratio between matrix and reinforcement has a significant effect on the performance of sugar palm composites. It can be concluded that this type of composite can be utilized for beam, construction applications, and automotive components that demand high flexural strength and high torsional forces.

PL

Zbadano wpływ dodatku przędzy z włókien palmy cukrowej o grubości 250 tex na wytrzymałość kompozytów epoksydowych wzmocnionych włóknem węglowym. Sumaryczna zawartość włókien w osnowie żywicy epoksydowej była równa 5, 10, 15 i 20% mas., a stosunek udziału przędzy palmy cukrowej do włókna węglowego wynosił 50 : 50 i 60 : 40. Właściwości mechaniczne kompozytów hybrydowych o stosunku osnowy do wzmocnienia 85 : 15 i 80 : 20 scharakteryzowano na podstawie testów na zginanie i skręcanie. Stwierdzono, że wytrzymałość na zginanie i skręcanie kompozytu epoksydowego z udziałem 15% mas. przędzy palmy cukrowej była większa niż pozostałych kompozytów niehybrydowych i wynosiła, odpowiednio, 7,40% i 75,61%. W wypadku kompozytów hybrydowych stwierdzono, że najlepszą wytrzymałość na zginanie i skręcanie wykazywały kompozyty z udziałem 15% mas. wzmocnienia w stosunku 60 : 40 włókien palmy cukrowej do włókien węglowych. Różna zawartość włókien wzmacniających w osnowie epoksydowej miała istotny wpływ na właściwości wytwarzanych kompozytów. Kompozyty tego rodzaju można wykorzystać do budowy elementów konstrukcyjnych i motoryzacyjnych, o dużej wytrzymałości na zginanie i działanie sił skręcających.

14

Badania i zastosowanie systemów FRCM na bazie włókien węglowych i P.B.O. przy wzmacnianiu konstrukcji historycznych

Raszczuk Krzysztof

Builder

|

2021

|

R.25, nr 5

54--56

PL

W pracy przedstawiono badania własne pierścieni ceglanych wzmocnionych przy użyciu systemów FRCM oraz przykład zastosowania na obiekcie zabytkowym. W ramach badań zostały zrealizowane testy na pierścieniach murowanych z cegły pełnej na zaprawie wapienno-trasowej. Modele były obciążane od strony wewnętrznej i wzmacniane od strony zewnętrznej. Takie podejście umożliwiało odzwierciedlenie pracy statycznej dolnych pasm kopuł obrotowych oraz ich pierścieni podporowych. Jako przykład aplikacji przedstawiono wzmocnienie górnego pierścienia kopuły północnej Pawilonu Czterech Kopuł we Wrocławiu. Przeprowadzone badania oraz aplikacja na obiekcie rzeczywistym wykazała wysoką skuteczność zastosowania włókien P.B.O. w systemie FRCM we wzmacnianiu konstrukcji historycznych.

EN

The paper presents research work connected with strengthening of masonry rings using FRCM systems and application example on heritage object. During the laboratory investigations different tests on masonry rings, made with clay brick and trass - lime mortar, were carried out. The models were subjected to load from inside and strengthened from outside. That approach allow to reconstruct the real static behavior of lower part of domes or bottom supporting rings. As a case study, the strengthening of top ring in the north dome in Four Domes Pavilion in Wroclaw was presented. Both laboratory testing and real application showed the high efficiency of using P.B.O fibres in FRCM systems in strengthening of historical structures.

15

Load bearing capacity of laminated veneer lumber beams strengthened with CFRP strips

Bakalarz Michał

Archives of Civil Engineering

|

2021

|

Vol. 67, nr 3

139--155

EN

The paper presents the results of experimental tests on the reinforcement of bent laminated veneer lumber beams with carbon fibre reinforced polymer (CFRP) strips glued to the bottom of elements. CFRP strips (1.4×43×2800 mm) were glued to the beams by means of epoxy resin. The tests were performed on full-size components with nominal dimensions of 45×200×3400 mm. Static bending tests were performed in a static scheme of the so-called four-point bending. The increase in the load bearing capacity of the reinforced elements (maximum bending moment and loading force) was 38% when compared to reference beams. A similar increase was noted in relation to the deflection of the elements at maximum loading force. For the global stiffness coefficient in bending, the increase for reinforced beams was 21%. There was a change in the way elements were destroyed from brittle, sudden destruction for reference beams resulting from the exhaustion of tensile strength to more ductile destruction initiated in the compressive zone for reinforced beams. The presented method can be applied to existing structures.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych dotyczących wzmacniania zginanych belek z forniru klejonego warstwowo za pomocą taśm węglowych (CFRP) przyklejanych do powierzchni dolnej elementów. Taśmy CFRP, o wymiarach 1,4×43×2800 mm, przyklejone zostały za pomocą żywicy epoksydowej. Badania przeprowadzono na elementach pełnowymiarowych o wymiarach nominalnych 45×200×3400 mm. Belki obciążano symetrycznie dwoma siłami skupionymi do zniszczenia. Na podstawie wyników badań stwierdzono: 1. Wzrost nośności - maksymalnej siły obciążającej oraz momentu zginającego w środku rozpiętości - belek wzmocnionych wyniósł 38%. Przyrost przeciętnej wartości modułu sprężystości wyniósł 11%. 2. Obciążanie belek za pomocą dwóch siłowników kontrolowanych za pomocą prędkości ich przesuwu umożliwia dokładniejsze przedstawienie rozkładu sił wewnętrznych w przekroju całego badania oraz kontynuacje zginania w przypadku wystąpienia częściowego zniszczenia w obrębie jednego z siłowników. Sposób prowadzenia obciążenia wpłynął na zróżnicowanie wartości sił w poszczególnych siłownikach w końcowej fazie badania. 3. Przedstawiony sposób wzmocnienia może zostać zastosowany w przypadku konstrukcji istniejących. Taśmy przyklejone zostały pomiędzy punktami podparcia elementów w części przęsłowej belki. 4. Belki referencyjne ulegały zniszczeniu na skutek wyczerpania nośności w strefie rozciąganej. W przypadku belek wzmocnionych inicjacja zniszczenia następowała w strefie ściskanej. Propagacja pęknięcia w dwóch przypadkach wywołała odspojenie taśmy CFRP oraz pękniecie w strefie rozciąganej. Taśmy CFRP pomimo odspojenia nie ulegały zniszczeniu.

16

Wykorzystanie metod przyrostowych w budowie i obróbce elementów kompozytowych o złożonej geometrii

Kaczorowska Katarzyna, Jakubowski Michał

Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Mechanika

|

2020

|

z. 92 [300]

77--93

PL

W niniejszej pracy przedstawiono problematykę wykorzystania metod przyrostowych w budowie i obróbce elementów kompozytowych o złożonej geometrii, jako składową szerszego projektu poświęconego budowie zespołu chłodzącego ogniwo paliwowe motoszybowca AOS-H2. Zważywszy na niewielkie wymiary części kompozytowych (jak na warunki zastosowań danego materiału), konieczne było wprowadzenie druku 3D, jako technologii pomocniczej zarówno w trakcie laminowania, obróbki półfabrykatów, jak również jako tańszą i szybszą alternatywę produkcyjną stempli dociskowych. Zastosowanie metod przyrostowych wpłynęło nie tylko na poprawę jakości gotowego wyrobu, ale również było niezbędne, aby niektóre z elementów wentylatora, wbrew powszechnej opinii, mogły zostać wykonane z włókna węglowego w tak niewielkiej skali (np. łopatki, których wysokość nie przekraczała 50 mm). Wprowadzenie druku 3D do pracy z laminatem umożliwiło użycie kompozytu do budowy elementów o złożonej geometrii i stosunkowo niewielkich wymiarach.

17

Influence of fiber reinforcement towards the physical characteristics of low density polyethylene laminated composites

Ravichandran S., Raj A. Daniel, Visvanath P. Balaji, Mohammad Faruq, Al-Lohedan Hamad A., Sagadevan Suresh

Polimery

|

2020

|

T. 65, nr 6

449--457

EN

In recent years, the increased interest in the design and fabrication of lightweight polymer composites with various combinations and stoichiometry is due to their enhancement of electrical, mechanical, thermal, and biological properties compared to the properties of conventional materials. With that view, the present study deals with the effects of low density polyethylene composites (LDPE) reinforced with epoxy resin, glass fiber, carbon fiber, and Kevlar towards the mechanical, thermal, and water absorption properties. The mechanical studies showed that the LDPE composite reinforced carbon fiber has the best tensile properties compared to other composites and this can be mostly due to the proper bonding and associated interaction between the polymeric matrix and the bidirectional layer of the fibers. Also, the carbon fiber reinforced composite has superior properties of impart energy compared to the other composites and the non-reinforced ones and this is attributed to the crystalline nature of carbon fiber. Further studies of the thermal properties indicated that the retention of thermal stability for all the fiber-reinforced polymer composites, while the water absorption revealed a considerable increase in the weight of Kevlar fiber-reinforced composite. From the overall analysis, the enhanced properties of LDPE matrix reinforced fibers are linked to the morphological changes that occurred and are directly affected by the nature of the fiber.

PL

Zwiększone w ostatnich latach zainteresowanie projektowaniem i wytwarzaniem lekkich kompozytów polimerowych wynika z ich lepszych właściwości elektrycznych, mechanicznych, termicznych i biologicznych w porównaniu z cechami materiałów konwencjonalnych. Zbadano wpływ rodzaju wzmocnienia (włókno szklane, włókno węglowe i włókno Kevlar) na właściwości mechaniczne, termiczne i absorpcję wody laminatowych kompozytów polietylenu małej gęstości (LDPE) z żywicą epoksydową. Stwierdzono, że kompozyt LDPE z włóknem węglowym, w porównaniu z innymi kompozytami, wykazuje najlepszą wytrzymałość na rozciąganie, co może wynikać głównie z interakcji polimerowej osnowy z dwukierunkową warstwą włókien. Ponadto kompozyt ten ma większą zdolność przenoszenia energii niż pozostałe badane kompozyty, co można przypisać krystalicznej budowie włókna węglowego. Badania właściwości termicznych wykazały stabilność termiczną wszystkich kompozytów polimerowych wzmocnionych włóknami oraz znaczną absorpcję wody kompozytu wzmocnionego włóknem Kevlar.

18

Wpływ podwyższonej temperatury na zachowanie elementów zginanych zbrojonych prętami FRP

Protchenko Kostiantyn

Materiały Budowlane

|

2020

|

nr 5

31--33

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych belek pełnowymiarowych zbrojonych różnego rodzaju zbrojeniem FRP: (i) zbrojenie na bazie włókien bazaltowych BFRP(Basalt FRP); (ii) hybrydowe zbrojenie HFRP(Hybrid FRP) z włóknami węglowymi i bazaltowymi oraz (iii) nano-hybrydowe pręty nHFRP (nano-Hybrid FRP) ze zmodyfikowaną żywicą epoksydową. Sprawdzenie odporności ogniowej przeprowadzono wg scenariusza pożaru umownego zgodnie z krzywą standardową ISO-834 – elementy były poddane obciążeniu (zginaniu 4-punktowemu) i jednocześnie podgrzaniu z trzech stron (z boków oraz od strony dolnej). Wyniki wskazały, że wysoka temperatura ma istotny wpływ na nośność elementów (zmniejszenie nośności średnio o ok. 40%) oraz na sposób ich zniszczenia. Belka zbrojona prętami BFRP wykazała najlepsze wyniki – zniszczenie próbki nastąpiło po 97 min, maksymalne ugięcie wyniosło 16 cm, a temperatura mierzona na spodzie belki ok. 940°C i ok. 600°C na prętach. Odporność ogniowa elementów zbrojonych prętami FRP różniła się w zależności od rodzaju zastosowanego zbrojenia.

XX

This paper describes the results of experimental studies for full-size beams reinforced with various types of FRP reinforcement: (i) Basalt – FRP (BFRP), (ii) Hybrid – FRP (HFRP) with carbon and basalt fibers, and (iii) nano-Hybrid-FRP (nHFRP) with modified epoxy resin. The fire resistance was checked in accordance with the contractual fire scenario based on the ISO-834 standard curve – the elements were subjected to loading (4-point bending) and at the same time heating of three edges (from the sides and from the bottom). The results showed that the temperature has a significant impact on the load-bearing capacity of the elements (the strength capacity was reduced by approximately 40%) and on the method of their destruction. The beam reinforced with BFRP bars showed the best results, destruction of the sample occurred after 97 minutes, maximum deflection - 16 cm, and the temperature measured on the bottom of the beam reached 940°C and about 600°C on the bars. The fire resistance of FRP reinforced elements was varying and depends on the type of reinforcement used.

19

Problemy napraw i wzmocnień żelbetowych podpór mostowych

Jarominiak Andrzej

Inżynieria i Budownictwo

|

2020

|

R. 76, nr 12

580--590

PL

Omówiono rezultaty ankiety przeprowadzonej w USA na temat problemów utrzymania podpór mostów. Przedstawiono uszkodzenia i niektóre metody naprawy podpór żelbetowych, w tym stosowanie ultrazapraw cementowych z włóknami węglowymi lub szklanymi (UHPFRC) oraz omawia przyczyny małej trwałości napraw i metody jej zwiększenia: ekstrakcję chlorków, ochronę katodową zasilaną prądem ze źródła zewnętrznego i ochronę systemami anod galwanicznych.

EN

The article informs about the results of the survey conducted in the USA on the problems of maintenance the bridge substructures, lists the damage and informs about some methods of repairing reinforced concrete of these structures, including Ultra-High Performance Fibre Rein-forced Concrete, discusses the reasons for the low durability of repairs and methods of increasing it: chloride extraction, impressed current cathodic and galvanic anodes systems protection.

20

Development of Loop-Shaped Textile Anchoring Reinforcements Based on Multiaxial Warp Knitting Technology

Rittner Steffen, Speck Kerstin, Seidel André, Ewertowski Mateusz, Curbach Manfred, Cherif Chokri

Fibres & Textiles in Eastern Europe

|

2020

|

Vol. 28, no. 6 (144)

64--71

EN

Due to the General Building Approval granted for the strengthening of steel reinforced concrete structures by means of textile reinforced concrete, the foundation for its introduction into practice was successfully established. It approves textile reinforcements in the form of non-crimp fabrics made of carbon fibre heavy tows with high yarn fineness. Thus, it is aimed at increasing the amount of filaments per roving in order to minimise the number of reinforcing layers required. However, the relation between the surface and cross-sectional area is compromised once fineness is increased, leading to an unfavourable enlargement of anchoring and overlapping lengths. Therefore, a recently concluded research project evaluated if this challenge can be overcome by means of a loop-shaped selvedge. This paper presents the results generated within these investigations, proving the potential of the textile-based solution. Moreover, required machine modifications based on multiaxial warp knitting technology for the integral and continuous manufacturing of anchoring textile reinforcements as well as significant results derived from bonding tests will be introduced.

PL

W pracy zaproponowano wzmocnienie konstrukcji żelbetowych za pomocą betonu zbrojonego materiałem tekstylnym w postaci tkanin wykonanych z włókien węglowych. Celem pracy było zwiększenie ilości włókien przypadających na niedoprzęd, tak aby zminimalizować liczbę wymaganych warstw wzmacniających. Jednak kompromisowa zależność między powierzchnią a polem przekroju jest zagrożona po zwiększeniu grubości, co prowadzi do niekorzystnego zwiększenia zakotwienia i zachodzenia na siebie długości. Dlatego niedawno zakończony projekt badawczy miał na celu ocenę, czy to wyzwanie można pokonać za pomocą krajki w kształcie pętli. W artykule przedstawiono wyniki uzyskane w ramach tych badań, które potwierdziły potencjał rozwiązania tekstylnego. Ponadto w wyniku przeprowadzonych badań wprowadzono wymagane modyfikacje maszyn w oparciu o technologię wieloosiowego dziania osnowowego do integralnego i ciągłego wytwarzania tekstylnych wzmocnień kotwiących.