Engineering, Metallurgy, Architecture and Transport Sciences
Department or equivalent
Department of Construction Materials and Technologies (Budapest University of Technology and Economics)
Starting date
2006-02-01
Closing date
2009-03-31
Funding (in million HUF)
5.885
FTE (full time equivalent)
0.51
state
closed project
Summary in Hungarian
A vasbetonszerkezeteken tapasztalt korróziós károk miatt napjainkban megjelentek a korrózióálló, nem acél anyagú (FRP = Fibre Reinforced Polymer = szálerősítésű polimer) betétek is. A szálerősítésű polimer (FRP) betétek elektrolitikus korrózióval szemben teljes mértékig ellenállóak, ezért alkalmazásuk nagy tartósságú, gazdaságosan fenntartható szerkezeteket eredményez. Vasbeton szerkezetek viselkedése szempontjából az egyik legfontosabb tényező az együttdolgozás (tapadás) a beton és a betétek között, függetlenül attól, hogy acélbetéteket vagy nem acél anyagú betéteket alkalmazunk, ill. hogy feszített vagy nem feszített a szerkezet. Együttdolgozás jelenléte (vagy speciális lehorgonyzó elemek) nélkül a két anyag nem lenne képes együttes teherviselésre. Az FRP betétek együttdolgozási mechanizmusa számos tekintetben eltérhet a hagyományos acélbetétekétől. Az anyagi összetevők sokféleségének lehetőségén kívül a különböző gyártási eljárások, bevonatok és felületi kialakítások az együttdolgozás megjelenését, illetve az együttdolgozás tönkremenetelét jelentősen befolyásolják. Jelen kutatási program hiánypótló jelleggel olyan laboratóriumi vizsgálatok elvégzését célozza, amelyek az FRP betétek betonnal való együttdolgozásából származtathatók, így a szerkezettervezés számára elengedhetetlen alapadatokat szolgáltatnak. A kutatási program közvetlenül kapcsolódik a témavezető PhD kutatásaihoz, illetve a 2005-ben benyújtott „Szálerősítésű polimer (FRP) betétek tartóssági kérdései” c. OTKA kutatási pályázatához.
Summary
Corrosion problems of reinforced concrete structures initiated the development of corrosion resistant, Fibre Reinforced Polymer (FRP) reinforcemets. As FRP reinforcements are entirely resistant to electrolitical corrosion, their use results concrete structures of very high durability and low maintenance costs. Bond between concrete and reinforcement is the most important parameter for material behaviou, independently from the reinforcing material or prestressing. Without the bond phenomenon the two constituents could not bear loads together as a composite structural material. Bond behaviour of FRP reinforcements is differing from that of conventional steel reinforcements. Due to the various base materials and surface configurations of FRP reinforcements, the bond phenomenon and the bond failure are depending on much more influencing parameters. Principal aim of the present OTKA research program is to carry out laboratory tests on bond behaviour of FRP reinforcements to provide valuable information in the gaps present in structural design in this field The research program is directly connected to the Leader Researcher's PhD research and also to the OTKA research program "Durability of FRP reinforcements" running for support in 2005.
Final report
Results in Hungarian
A kutatás munkatervében előirányzott munkarészek megvalósultak. A vizsgálatokhoz kiválasztott, homokhintett felületi kialakítású szénszálas feszítőhuzalok tapadásának vizsgálata statikus rövid idejű terhelés alatt megtörtént. Az eredmények széles beton nyomószilárdsági tartományt ölelnek fel (30-90 MPa). Az eredmények szerint a vizsgált huzalok tapadása kedvező. A minimális betonfedés vizsgálata arra az eredményre vezetett, hogy a vizsgált szilárdsági tartományban, a legkisebb betonfedések esetén sem következik be felhasadásos tönkremenetel. Ez a gyakorlat számára is hasznosítható kutatási eredmény. A tapadás és a hőmérsékleti hatások vizsgálata a vasbeton szerkezetek használati hőmérsékleti tartományát felölelte (–25°C … +65°C). Az alacsony hőmérsékleti tartomány vizsgálata a munkatervhez képest többlet vizsgálat volt. Az eredmények rávilágítottak a tapadás mechanizmusának és a vizsgálati hőmérsékletnek az összefüggésére. A kutatás kiegészült egy, a munkatervben nem szereplő, nagy feladatrésszel, amely nemzetközi szinten is hiánypótló eredményeket szolgáltatott. A tapadás vizsgálata megtörtént különböző terhelési sebességek mellett, eltérő vizsgálati hőmérsékleteken. Az eredmények segítik a tapadás mechanizmusának pontosabb megértését, mivel a vizsgálatok kombinált terhelési jellegénél fogva a laboratóriumi vizsgálatok a valós jelenségeket pontosabban követik. A kutatási eredmények nemzetközi folyóiratokban történő részletes publikálásának előkészítése folyamatban van.
Results in English
The research project has completed its all planned parts. Bond tests of sand coated Carbon Fibre Reinforced Polymer (CFRP) prestressing wires was carried out by static pullout tests. Concrete compressive strength range was wide (30 to 90 MPa). Results have demonstrated favourable bond properties of the tested CFRP wires. Studies of the minimum concrete cover have resulted in no splitting failure even for the smallest covers. The results can be utilised directly in the construction practice. Temperature influences on bond was studied under the service temperature range of concrete structures (–25°C to +65°C). Tests at low temperature were an extension of the original research plan. The results have demonstrated the connection of bond and testing temperature. The research project was completed with a time-consuming study (not covered in the original research plan) of combined testing of bond: pull-out tests was carried out at different loading rates under different testing temperatures. Results can fill the gap in the international research field of bond of reinforcements. These combined studies can model better the real structural behaviour. Publication of the results in international journals is now in preparation.
Dr. Borosnyói Adorján – Dr. Balázs L. György: SERVICEABILITY ASPECTS OF CONCRETE MEMBERS PRESTRESSED WITH FRP – HUNGARIAN EXPERIENCES, Concrete Structures, Journal of the Hungarian Group of fib, 2006
Dr. Borosnyói Adorján – Dr. Balázs L. György: CRACKING PERFORMANCE OF CFRP PRESTRESSED CONCRETE BEAMS, CEIS 2006 International Conference, Beirut, Lebanon, 2006
Dr. Balázs L. György – Dr. Borosnyói Adorján: POSSIBLE USE OF POLYMERIC REINFORCEMENT IN BRIDGE GIRDERS, 9th International Road Conference, Budapest, 2006
Dr. Balázs L. György – Dr. Borosnyói Adorján: PRECAST GIRDERS PRESTRESSED WITH CFRP WIRES – HUNGARIAN EXPERIENCES, ACI SP-245 Case Histories and Use of FRP for Prestressing Applications (Eds. El-Hacha, R. and Rizkalla, S. H.), American Concrete Institute, 2007 April, pp. 73-94., 2007
Dr. Borosnyói Adorján: BETONSZERKEZETEK SZÁLERŐSÍTÉSŰ POLIMER (FRP) BETÉTEKKEL – RIDEG VAGY DUKTILIS VISELKEDÉS?, Vasbetonépítés, 2006
Dr. Borosnyói Adorján: ÚJ MONITORING MÓDSZEREK A VASBETONÉPÍTÉSBEN – ÚTON AZ INTELLIGENS ANYAGOK FELÉ?, Vasbetonépítés, 2005
Dr. Borosnyói Adorján – Dr. Balázs L. György: COMPARISONS IN BEHAVIOUR OF STEEL OR CFRP PRESTRESSED BEAMS, CCC2007 Proceedings of the 3rd Central European Congress on Concrete Engineering, 17-18 September 2007, pp. 345-350., 2007
Dr. Borosnyói Adorján - Dr. Balázs L. György: TARTÓSSÁG BIZTOSÍTÁSA NEM ACÉL ANYAGÚ BETÉTEK ALKALMAZÁSÁVAL, Betonszerkezetek tartóssága konferencia, 2008. június 23., 2008
