Influence of carbon fibre reinforced polymer and recycled carbon fibres on the compressive behaviour of self-compacting high-performance fibre-reinforced concrete
Authors:
- Krzysztof Ostrowski,
- Kazimierz Furtak
Abstract
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 scraps was 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.
- Record ID
- CUT71b5bd06637f4d22b1ac4abaabcfd5c2
- Publication categories
- ;
- Author
- Other language title versions
- Wpływ mat z włókien węglowych i włókien węglowych z recyklingu na efektywność wzmocnienia samozagęszczalnego fibrobetonu wysokowytrzymałościowego
- Journal series
- Archives of Civil Engineering, ISSN 1230-2945, e-ISSN 2300-3103
- Issue year
- 2023
- Vol
- 69
- No
- 2
- Pages
- 53-64
- Other elements of collation
- fot.; rys.; tab.; Bibliografia (na s.) - 62-63; Bibliografia (liczba pozycji) - 20; Oznaczenie streszczenia - Abstr., Streszcz.; Numeracja w czasopiśmie - Vol. 69, Iss. 2
- Keywords in Polish
- zbrojenie zewnętrzne, fibrobeton, beton wysokowytrzymałościowy, włókna węglowe z recyklingu, beton samozagęszczalny, przeróbka odpadów
- Keywords in English
- external reinforcement, fibre-reinforced concrete, high-performance concrete, recycled carbon fibres, self-compacting concrete, waste processing
- ASJC Classification
- Abstract in Polish
- 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.
- DOI
- DOI:10.24425/ace.2023.145252 Opening in a new tab
- URL
- https://journals.pan.pl/ace Opening in a new tab
- Language
- eng (en) English
- License
- Score (nominal)
- 140
- Score source
- journalList
- Score
- Publication indicators
- Additional fields
- Indeksowana w: Web of Science, Scopus
- Uniform Resource Identifier
- https://cris.pk.edu.pl/info/article/CUT71b5bd06637f4d22b1ac4abaabcfd5c2/
- URN
urn:pkr-prod:CUT71b5bd06637f4d22b1ac4abaabcfd5c2
* presented citation count is obtained through Internet information analysis, and it is close to the number calculated by the Publish or PerishOpening in a new tab system.