Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10889/14724
Title: Mechanical behavior of textile-reinforced mortar subjected to fire
Other Titles: Μηχανική συμπεριφορά πλεγμάτων συνεχών ινών ανόργανης μήτρας σε φωτιά
Authors: Κορδά, Ελένη
Keywords: Textile Reinforced Mortar (TRM)
High temperatures
Bending
Tension
Carbon fibers
Glass fibers
Keywords (translated): Ινοπλέγματα ανόργανης μήτρας
Υψηλές θερμοκρασίες
Κάμψη
Εφελκυσμός
Ίνες άνθρακα
Ίνες υάλου
Abstract: Textile Reinforced Mortar (TRM) has been widely used for strengthening purposes in the past years. It seems to be a very promising structural material as well since its small thickness and light weight can fulfill a variety of architectural purposes. A considerable amount of research has been conducted to determine the properties of this composite material under normal environmental conditions, but there is a significant knowledge gap regarding its performance at elevated temperatures. The scope of this thesis is to provide an experimental study on the residual properties of these composites after they have been subjected to fire. The tensile and flexural behavior of various TRM layups is determined at ambient and high-temperature conditions. The residual performance of the cementitious matrix is also examined. Finally, an analytical approach regarding the tensile stress-strain response of the ambient and heated elements as proposed by Aveston, Cooper, and Kelly (Aveston et al., 1973) is presented. The analytical model is later compared to the experimental results. For this experimental campaign, approximately 200 TRM specimens were manufactured and tested in ambient and high-temperature conditions. More than 80 specimens were manufactured and tested in tension and 90 specimens in flexure. Additionally, about 40 mortar prisms were manufactured and tested in compression and 3-point bending. Some textile specimens were also prepared and tested in tension as well. Various parameters were investigated to get a better understanding of the TRM properties, such as fiber volume fraction, temperature exposure (up to 712oC), type of textile (carbon and glass fiber textiles), mortar cover, and type of coating. For this purpose, various specimens were manufactured which consisted of different types and number of textiles, such as carbon, AR-glass, or a combination of both, two different types of coatings and two mortar cover thicknesses. This study provides valuable results on the degradation of these composites after being subjected to fire.
Abstract (translated): Τα πλέγματα συνεχών ινών σε ανόργανη μήτρα, ή διαφορετικά Ινοπλέγματα Ανόργανης Μήτρας (ΙΑΜ) είναι ένα σύνθετο υλικό που αποτελείται από μια μήτρα τσιμεντοειδούς κονιάματος και υφασμάτινα πλέγματα τα οποία είναι κατασκευασμένα σε βροχίδες. Τα πλέγματα ινών έχουν ως πρώτο υλικό τον άνθρακα, το γυαλί, τον βασάλτη, το αραμίδιο ή άλλους τύπους υλικών. Τα σύνθετα αυτά υλικά, αποτελούν την πλέον σύγχρονη εξέλιξη στο πεδίο των ενισχύσεων και κάποια από τα προτερήματά τους είναι ότι ο ενισχυτικός οπλισμός ινών είναι ανθεκτικός στην διάβρωση, παρουσιάζουν ανοχή κατά την ανάπτυξη ρωγμών, είναι πλάστιμα με υψηλή εφελκυστική αντοχή, και παρουσιάσουν ιδανική συμπεριφορά κατά την έκθεσή τους σε υψηλές θερμοκρασίες. Αυτές οι μηχανικές ιδιότητες έχουν καταστήσει τα ΙΑΜ ένα ευρέως χρησιμοποιούμενο υλικό σε εφαρμογές όπως ενίσχυση υφιστάμενων κατασκευών, πάνελ προσόψεως, ελαφριές κατασκευές και λεπτότοιχα στοιχεία. Το μικρό πάχος και βάρος του σύνθετου αυτού υλικού δίνει τη δυνατότητα να ικανοποιηθεί ένα μεγάλο εύρος αρχιτεκτονικών αναγκών, για τον λόγο αυτό αποτελεί ένα δομικό υλικό με πολλές προοπτικές. Ενώ έχει πραγματοποιηθεί ένα μεγάλο κομμάτι έρευνας για τις μηχανικές ιδιότητες των ΙΑΜ υπό κανονικές περιβαλλοντικές συνθήκες, υπάρχει ένα σημαντικό χάσμα γνώσεων σχετικά με την συμπεριφορά του σε υψηλές θερμοκρασίες. Ο σκοπός αυτής της διατριβής είναι να παράσχει πληροφορίες σχετικά με τις ιδιότητες των υλικών αυτών αφότου έχουν υποστεί πυρκαγιά, μέσω πειραματικής μελέτης. Πιο συγκεκριμένα, μελετώνται οι ιδιότητες διαφόρων προφίλ ΙΑΜ σε εφελκυσμό και κάμψη, πριν και μετά την έκθεσή τους σε φωτιά. Η συμπεριφορά του κονιάματος σε κανονικές και υψηλές θερμοκρασίες, μελετάται επίσης. Επιπλέον, παρουσιάζεται ένα αναλυτικό μοντέλο σχετικά με την απόκριση τάσης-παραμόρφωσης του υλικού αυτού σε εφελκυσμό, όπως προτείνεται από τους Aveston, Cooper και Kelly (Aveston et al., 1973). Για αυτήν την πειραματική εκστρατεία, κατασκευάστηκαν και δοκιμάστηκαν σε κανονικές συνθήκες και συνθήκες πυρκαγιάς, περίπου 200 δοκίμια ΙΑΜ. Περισσότερα από 80 δοκίμια κατασκευάστηκαν και δοκιμάστηκαν σε εφελκυσμό 90 σε κάμψη. Επιπλέον, περίπου 40 δοκίμια κονιάματος δοκιμάστηκαν σε θλίψη και κάμψη τριών σημείων. Κάποια δοκίμια πλέγματος ινών κατασκευάστηκαν επίσης, προκειμένου να δοκιμαστούν σε εφελκυσμό. Διερευνήθηκε η αρχική και απομένουσα αντοχή των δοκιμίων σε κανονικές και υψηλές θερμοκρασίες. Διάφορες παράμετροι λήφθηκαν υπόψη προκειμένου να γίνει κατανοητή σε βάθος η συμπεριφορά των σύνθετων αυτών υλικών, όπως o λόγος όγκου ινών Vf, θερμοκρασία έκθεσης (έως 712οC), o τύπος πλέγματος (πλέγμα άνθρακα και πλέγμα γυαλιού), η επικάλυψη κονιάματος και ο εμποτισμός των πλεγμάτων με διάφορους τύπους ρητίνης. Για τον σκοπό αυτό, κατασκευάστηκαν αρκετά δοκίμια τα οποία αποτελούνται από διαφορετικά πλέγματα και αριθμούς στρώσεων πλέγματος, όπως άνθρακας, γυαλί ή συνδυασμός των δύο, δύο διαφορετικές επικαλύψεις πλεγμάτων (εποξειδική ρητίνη & SBR) και δύο πάχη επικάλυψης κονιάματος (4 & 8 mm).
Appears in Collections:Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών (ΜΔΕ)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Master_Thesis_Korda_Eleni.pdf11.78 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.