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- Title
Protection of reinforced concrete beams retrofitted by carbon fibre-reinforced polymer composites against elevated temperatures.
- Authors
Elkady, H.; Hasan, A.
- Abstract
This paper presents the outcome of the first part of a 3 year project aiming to investigate the effect of elevated temperatures on carbon fibre-reinforced polymer (CFRP) retrofitted structures. Accordingly, different protecting mixes to be used as thermal insulating covers were proposed and evaluated. This experimental program addresses a series of indirect fire tests on reinforced concrete beams retrofitted with CFRP laminates exposed to a temperature of 900 °C (1652 °F) after being protected with ten types of special mortar covers. Materials known for their low coefficient of thermal conductivity were added in certain ratios to form mortars for these protective covers. Tests were carried out in a test furnace designed to produce the standard temperature-time curve specified in ASTM E119-95a. Scale effect was considered by proper adjustment of the exposure time to fire test. Temperature at the CFRP level, just below the protecting covers, was monitored to determine the efficiency of the covers in reducing heat transfer during the fire test. Furthermore, mechanical bending load tests were performed on specimens before and after fire tests to determine reduction in flexure failure load of the specimens due to indirect fire exposure. This reduction was found to vary from 10% to 48% for different tested coatings. In spite of the high damage in the protection covers expressing the lowest performance, reinforced concrete beams were still unaffected and could be restrengthened to return to their original status. Recommendations showing proper thicknesses of application and necessary precautions to be taken when using CFRP in retrofitting reinforced concrete structures to enhance their fire resistance were presented. Cet article présente le résultat de la première partie d'un projet de trois ans examinant l'effet des températures élevées sur les structures réhabilitées par des PRFC. Conséquemment, différents mélanges de protection ont été proposés et utilisés comme recouvrements d'isolation thermique. Ce programme expérimental traite d'une série d'épreuves thermiques indirectes sur les poutres en béton armé réhabilitées par des laminats en PRFC exposés à des températures de 900 °C (1652°F) après avoir été protégées par 10 types de couvertures spéciales en mortier. Des matériaux reconnus pour leur faible coefficient de conductivité thermique ont été ajoutés selon certains rapports afin de former des mortiers pour ces couvertures protectrices. Des essais ont été réalisés dans un four d'essai conçu pour produire la courbe normalisée température-temps spécifiée dans la norme ASTM E119-95a. On a tenu compte de l'effet d'échelle en ajustant correctement le temps d'exposition à l'épreuve thermique. La température a été surveillée au niveau des PRFC- tout juste sous les couvertures protectrices- afin de démontrer l'efficacité de celles-ci à réduire le transfert de chaleur durant l'épreuve thermique. De plus, des essais de charge mécanique en flexion ont été réalisés sur des échantillons avant et après les épreuves thermiques afin de déterminer la réduction dans la charge de défaillance en flexion des échantillons en raison de l'exposition indirecte au feu. Cette réduction variait entre 10 et 48 % pour les divers revêtements à l'épreuve. Malgré le grand dommage aux couvertures de protection qui présentent le rendement le plus faible, les poutres en béton armé n'étaient tout de même pas affectées et pourraient être renforcées de nouveau pour revenir à leur état initial. Des recommandations sur les bonnes épaisseurs d'application et les précautions nécessaires à prendre lors de l'utilisation des PRFC pour renforcer les structures en béton armé sont présentées dans le but d'augmenter la résistance au feu de ces structures.
- Subjects
CONCRETE beams; RETROFITTING; CARBON fibers; FIBROUS composites; POLYMERIC composites; TEMPERATURE effect; HIGH temperatures; FIRE testing of concrete
- Publication
Canadian Journal of Civil Engineering, 2010, Vol 37, Issue 9, p1171
- ISSN
0315-1468
- Publication type
Article
- DOI
10.1139/L10-059