Experimental testing of basalt-fiber-reinforced polymer bars in concrete beams

Bei der Instandsetzung von Stahlbetonbauteilen muss, um die Dauerhaftigkeit sicherzustellen, die Betondeckung hinreichend groß gewählt werden. Der Einsatz alternativer Bewehrungsmaterialien wie z. B. Basalt als Faserverbundstab bietet durch die Korrosionsbeständigkeit gegenüber Karbonatisierung und Chlorideinwirkung die Möglichkeit, die Betondeckung zur Sicherstellung der Dauerhaftigkeit zu minimieren und gleichzeitig korrosionsresistente Bauteile zu erstellen. Nachfolgend werden – als Auszug aus einem Forschungsprojekt zur Untersuchung zur Instandsetzung von Sichtbetonfassadenelementen mittels Basaltstabbewehrung und Spritzbeton – Untersuchungen zum Tragverhalten von basaltbewehrten Verbundkörpern präsentiert. Die geprüften „Basaltfaserverstärkten Kunststoff‐Bewehrungsstäbe“ (BFVK‐Stab) weisen am reinen Stab höhere Zugfestigkeiten bei geringeren E‐Moduln als vergleichbare Betonstähle auf. Im zentrischen Zugversuch an bewehrten Betonknochenproben zeigen sich bei den Prüfkörpern mit der BFVK‐Stabbewehrung Längsrisse infolge hoher Spannungen im Verbundbereich sowie eine höhere Anzahl an breiteren Querrissen als im betonstahlbewehrten Referenzprüfkörper. Mithilfe numerischer Simulationen kann das Zug‐Verformungsverhalten der Prüfkörper gut nachgebildet werden. Bei der lichtmikroskopischen Untersuchung präparierter Prüfkörper nach der Zugprüfung zeigten sich verstärkt Mikrorisse, ausgehend von der Kontaktzone zwischen BFVK‐Stab zur Betonmatrix. Bei den Auszugsversuchen versagte stets der Beton, nicht die BFVK‐Stabbewehrung. Die Untersuchungsergebnisse belegen, dass der Einsatz von Basaltstabbewehrung in Beton die Herstellung dauerhafter Bauteile mit geringen Betondeckungen ermöglicht. Weitere Versuche wurden bereits zum Biegetragverhalten, zur Dauerschwingfestigkeit und Dauerhaftigkeit durchgeführt. Derzeit werden weitere Basaltbewehrungsstäbe anderer Geometrien untersucht.

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“…Um ähnliche Steifigkeiten wie bei stahlbewehrten Prüfkörpern zu erreichen, müsste der Bewehrungsgrad deutlich erhöht werden (vgl. auch ).…”

Section: Untersuchungen Zum Zentrischen Zugtragverhalten Basaltbewehrunclassified

Untersuchung des Zug‐ und Verbundverhaltens von Basaltfaserverstärkter Kunststoff‐Stabbewehrung in Beton

Wolf

Glomb

Kustermann

et al. 2019

Beton und Stahlbetonbau

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“…Tomlinson and Fam concluded that beams with basalt fiber‐reinforced polymer (BFRP) bars as longitudinal and transverse reinforcement had a significantly higher load‐carrying capacity (2.6–2.9 times) than steel‐reinforced beams with the same reinforcement ratio. Concrete beams with BFRP bars showed a sharp increase in strains and deflection at cracking with low reinforcement ratios . Basalt fiber metal laminates are less vulnerable to thermal changes, thus increasing the time to failure.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

“…Concrete beams with BFRP bars showed a sharp increase in strains and deflection at cracking with low reinforcement ratios. 23 Basalt fiber metal laminates are less vulnerable to thermal changes, thus increasing the time to failure. The addition of a layer of basalt fiber-reinforced epoxy (BFRE) to plain metals also increases the creep properties.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Experimental investigation of the mechanical properties of basalt fiber‐reinforced concrete

Jalasutram

Sahoo

Matsagar

2017

Structural Concrete

100

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This paper presents an experimental investigation of how varying the volume fraction of chopped basalt fibers affects the mechanical properties of fiber‐reinforced concrete (FRC). The fiber content is varied in the range of 0–2%. The main parameters investigated are workability, compressive strength, splitting tensile strength, flexural strength, and flexural toughness. Test results showed that the compression strength of concrete decreased marginally with the addition of basalt fibers in comparison with plain concrete. However, the mode of failure of FRC under compression is changed from the brittle to ductile. The splitting tensile strength of concrete is improved by 15% when basalt fibers with 2% volume fraction are added to the concrete mix. A significant increase of up to 75% is noticed in the flexural tensile strength of basalt FRC, with better post‐peak residual strength compared with the plain concrete. Furthermore, the flexural toughness of basalt FRC is increased by nearly three times that of the plain concrete based on the round panel tests.

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“…Similar to other fibre materials, basalt fibres integrated with a resin matrix were also employed in innovative structures for strengthening or retrofitting. In most studies of FRP bar-reinforced concrete structures, attention has been given to the static properties [13][14][15][16]. Mahroug et al [13] compared the test results and design codes through experiments on six slabs reinforced with BFRP bars and found that the compounded shear-deflection failure led to a lower failure moment than the codes estimated.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Experimental Study of Blast Resistance on BFRP Bar-Reinforced Cellular Concrete Slabs Fabricated with Millimeter-Sized Saturated SAP

Junru

Chen

Yang

et al. 2019

Shock and Vibration

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An innovative cellular concrete procured with sat-SAP (superabsorbent polymer) is introduced. Combined with BFRP bars, this concrete may play a role as protective structures in marine applications. Eight BFRP-reinforced cellular concrete slabs (BSs) and three steel-reinforced normal concrete slabs (SPs) are exposed to simulated blast loadings in a shock tube device. Low-modulus cellular concrete and BFRP bars cause BSs to exhibit distinctive behaviours compared to those of SPs. BSs, which are more flexible at the same reinforcement ratio, have more intensive vibrations and larger deformations compared to SPs under various blast loadings. In addition to the porous structure of cellular concrete, BSs demonstrate better wave-attenuating and energy-absorbing abilities. More severe damage such as cracks, deflections, and breaches is observed for BSs. In the current research, a comprehensively superior blast resistance can be achieved through improving reinforcement ratio to promote serviceability.

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Experimental testing of basalt-fiber-reinforced polymer bars in concrete beams

Cited by 122 publications

References 25 publications

Untersuchung des Zug‐ und Verbundverhaltens von Basaltfaserverstärkter Kunststoff‐Stabbewehrung in Beton

Untersuchung des Zug‐ und Verbundverhaltens von Basaltfaserverstärkter Kunststoff‐Stabbewehrung in Beton

Experimental investigation of the mechanical properties of basalt fiber‐reinforced concrete

Experimental Study of Blast Resistance on BFRP Bar-Reinforced Cellular Concrete Slabs Fabricated with Millimeter-Sized Saturated SAP

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