Influence of composite materials confinement on alkali-aggregate mechanical behaviour

Abstract

In a previous study [6], we have presented an original experimental procedure for results expansion alcali aggregate reaction. Our main goal is to identify the influence of the confinement by composite materials on alkali-aggregate expansion.In this paper, we are going to present a serie of compressive tests that were carried out in order to investigate the mechanical behaviour during alkali aggregate attack at different ageing periods. We also evaluate the influence of composite material confinement on the mechanical characteristics of these concretes. This will be demonstrated in this second part.The specimens used for expansion were loaded in compression until they fractured at four successive stages in the ageing process.Our results show a significant increasein the mechanical characteristics of the confined alkali reactive specimens in comparison withthe non confined specimens: the confined specimens not only withstand compressive stresses four to five times as high as nonconfined ones, but their stress/strain curves follow a 'linear evolution' whereas non-confined specimens seem to behave like powdery materials. Our experiments show that the increase in strength is much more I. Mohamed · S. Ronel · L. Curtil Laboratoire Mécanique Matériaux Structure (L2MS) -Université Claude Bernard Lyon I, 82, bd Niels Bohr Domaine Scientifique de la Doua, 69622 Villeurbanne Cedex, France important with this kind of alkali aggregate concrete confined by composite materials. Résumé Dans une première partie [6], nous avons exposé nos travaux sur un protocole expérimental original qui nous a permis d'obtenir des résultats d'expansion d'un béton alcali réactif, tout en identifiant l'influence d'un confinement par matériaux composites sur le gonflement dûà l'alcali-réaction.En parallèle, nous avons mené une campagne d'essais de compression afin d'étudier le comportement mécanique d'un béton alcali-réactifà différents stades de vieillissement et surtout d'évaluer l'influence des matériaux composites sur les caractéristiques mécaniques de tels bétons. Ceci fait l'objet de cette deuxième partie. Leséprouvettes ayant servi pour l'expansion ontété chargées en compression jusqu'à ruptureà quatreétapes temporelles successives. Nos résultats montrent un gain notable sur les caractéristiques mécaniques deséprouvettes alcaliréactives confinées par rapportà celles non confinées : non seulement, les confinées supportent des contraintes de compression 4à 5 fois supérieuresà celles ne l'étant pas, mais leurs courbes contraintesdéformations suivent une "évolution linéaire" alors que les non confinées semblent se comporter comme un matériau pulvérulent. Le gain en résistance est important et l'apport du confinement par matériaux composites est net.

Effect of CFRP Confinement on AAR-Induced Expansion of Concrete Columns

“…The confinement of standard cylinders or prisms affected by AAR with carbon fibre reinforced polymer (CFRP) has been studied by several researchers (Qian et al, 2001;Curtil et al, 2003;Wigum, 2003;Mohamed et al, 2005;Mohamed et al,2006;Pelletier and Labossière, 2007), and others have used this material on flexural and compression concrete members (Fujii et al, 1996;Lacasse et al, 2003;Abdullah et al, 2010;Shayan et al, 2012). The following sub-sections focus on the effectiveness of CFRP use for confining affected concrete columns to restrain AAR-induced expansion and enhance the strength and strain capacities.…”