Mineral-impregnated carbon fibre reinforcement for high temperature resistance of thin-walled concrete structures

Schneider, Kai; Michel, Albert; Liebscher, Marco; Terreri, Lucas; Hempel, Simone

doi:10.1016/j.cemconcomp.2018.12.006

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“…Eine gängige Möglichkeit, Partikelgrößen bis in die Nanogrößenskala zu reduzieren, sind das hochenergetische Aufmahlen und die anschließende Sichtung von Feinststoffen. In einer kürzlich veröffentlichen Untersuchung der Autoren wurde gezeigt, dass das Aufmahlen bzw. Sichten eines hydraulischen Bindemittels in kleinere Partikelgrößen das Penetrationsverhalten der Suspensionen deutlich verbesserte.…”

Section: Ausgangsmaterialen Und Verfahrenunclassified

“…Die gewünschten rheologischen Eigenschaften wurden durch Zugabe von Fließmitteln und angepasster Mischtechnik erreicht; für weitere Details vgl. und .…”

Section: Ausgangsmaterialen Und Verfahrenunclassified

“…B. durch mehrfache Umlenkung mittels eines mehrrolligen Foulards erreicht werden, Bild . Im Labor‐ und Technikumsmaßstab wurde dieser Verfahrensschritt bereits erfolgreich angewendet . Eine konstante Fadenspannung ermöglicht hierbei die Ausrichtung der einzelnen Filamente über eine lange Prozesslinie hinweg.…”

Section: Ausgangsmaterialen Und Verfahrenunclassified

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Neue Carbonfaserbewehrung für digitalen automatisierten Betonbau

Mechtcherine

Michel

Schneider

et al. 2019

Beton und Stahlbetonbau

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Mineralisch gebundene Carbonfaserbewehrung ist eine neue Art der Armierung für den Betonbau, die im Vergleich zu bestehenden, kunststoffgebundenen Carbonbewehrungen beträchtliche Vorteile aufweist. Die mineralische Imprägnierung erhöht die Leistungsfähigkeit der Bewehrung bei erhöhten Temperaturen, verbessert ihren Verbund mit der Betonmatrix und steigert deutlich die technologische Flexibilität, insbesondere im Hinblick auf die Digitalisierung und Automatisierung der Bauteilherstellung. Nach der Erläuterung der Technologie zur kontinuierlichen Imprägnierung von Carbongarnen mit speziell entwickelten, feinen mineralischen Bindemittelsuspensionen werden einige Beispiele für die automatisierte Herstellung von Bewehrungssystemen aus diesem neuen Verbundwerkstoff vorgestellt. Diese Fälle umfassen eindimensionale Elemente wie Stäbe und Lamellen, zweidimensionale Bewehrungen in Form von Matten und dreidimensionale Systeme wie Bewehrungskörbe für einen Balkon oder Schalenstrukturen. Schließlich wird kurz auf die Verwendung des neuartigen Komposits für die Bewehrung in hochautomatisierter additiver Fertigung wie Beton‐3D‐Druck eingegangen.

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Section: Ausgangsmaterialen Und Verfahrenunclassified

“…Die gewünschten rheologischen Eigenschaften wurden durch Zugabe von Fließmitteln und angepasster Mischtechnik erreicht; für weitere Details vgl. und .…”

Section: Ausgangsmaterialen Und Verfahrenunclassified

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Neue Carbonfaserbewehrung für digitalen automatisierten Betonbau

Mechtcherine

Michel

Schneider

et al. 2019

Beton und Stahlbetonbau

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“…This enables thinner structures to be built, whose construction requires less raw materials and is more sustainable, environmentally friendly, durable, and cost-efficient. However, thin-walled elements with thin concrete covers may subject the reinforcement to substantial effects when exposed to elevated temperatures [31].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Post-Fire Characteristics of Concrete Beams Reinforced with Hybrid FRP Bars

Protchenko

Szmigiera

2020

Materials

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One of the main concerns of experimental and numerical investigations regarding the behavior of fiber-reinforced polymer reinforced concrete (FRP-RC) members is their fire resistance to elevated temperatures and structural performance at and after fire exposure. However, the data currently available on the behavior of fiber-reinforced polymer (FRP) reinforced members related to elevated temperatures are scarce, specifically relating to the strength capacity of beams after being subjected to elevated temperatures. This paper investigates the residual strength capacity of beams strengthened internally with various (FRP) reinforcement types after being subjected to high temperatures, reflecting the conditions of a fire. The testing was made for concrete beams reinforced with three different types of FRP bars: (i) basalt-FRP (BFRP), (ii) hybrid FRP with carbon and basalt fibers (HFRP) and (iii) nano-hybrid FRP (nHFRP), with modification of the epoxy matrix of the rebar. Tested beams were first loaded at 50% of their ultimate strength capacity, then unloaded before being heated in a furnace and allowed to cool, and finally reloaded flexurally until failure. The results show an atypical behavior observed for HFRP bars and nHFRP bars reinforced beams, where after a certain temperature threshold the deflection began to decrease. The authors suggest that this phenomenon is connected with the thermal expansion coefficient of the carbon fibers present in HFRP and nHFRP bars and therefore creep can appear in those fibers, which causes an effect of “prestressing” of the beams.

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“…At the same time, they are resistant to corrosion and allow the application of a composite layer on elements of more irregular shapes in difficult conditions. In the works [16], [17] the authors demonstrated the validity of using composites such as carbon or glass fibers in concrete constructions. The conversion of the steel coating in the tube-concrete elements to the composite coating is proposed in the article.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Load-bearing capacity of concrete elements reinforced with steel and composite coatings

Pomada

Czarniawski

2019

E3S Web Conf.

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In the article, the compressive strength of steel-concrete structures defined as CFST (Concrete Filled Steel Tubular) has been checked. The steel elements used in CFST columns have high tensile strength and ductility while the concrete elements have high compressive strength and stiffness. Therefore, CFST elements have a large range of applications in construction. The analysis included 8 examples of elements consisting of a steel tube filled with a concrete core. The examples differed in the thickness of the steel coating and the compressive strength of the concrete core. Analytical calculations and experimental studies for them were carried out. The analytical calculations were based on the author’s method of assessing the load-bearing capacity of concrete-filled steel tubes. In experimental verification, CFST samples were subjected to a static compression test. The calculation method was also used to calculate the load capacity when composites reinforcement is the outer coating for the concrete core. Three types of composites were analysed. The obtained results show a large influence of the steel coating thickness on the compressive strength for the CFST elements. The load-bearing capacity of the elements depends on the appropriate ratio of the surface of the steel coating to the concrete coating.

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Mineral-impregnated carbon fibre reinforcement for high temperature resistance of thin-walled concrete structures

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Neue Carbonfaserbewehrung für digitalen automatisierten Betonbau

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Post-Fire Characteristics of Concrete Beams Reinforced with Hybrid FRP Bars

Load-bearing capacity of concrete elements reinforced with steel and composite coatings

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