Improvement of flammability resistance of epoxy adhesives used in infrastructure applications

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Abstract

Fire endurance of fibre-reinforced-polymer (FRP) concrete systems is crucial for safe use of FRPs in the construction industry. Nanoclay was introduced into epoxy resin to retard flame spread and improve the fire endurance of bonds between FRP and concrete. Test results show that the addition of nanoclay can greatly improve the flame retardancy of epoxy. With only 2% nanoclay, the limit oxygen index number of epoxy increases by 5 and 10 using two types of mixing methods developed at the Concordia Centre for Composites. The epoxy with the addition of nanoclay possesses self-extinguishing properties, whereas the epoxy without the addition of nanoclay burned completely. After exposure to 260 °C for 2 h, the FRP-concrete system using epoxy and 2% nanoclay adhesive showed 23% greater average residual bonding strength than that using control epoxy adhesive. The nanoclay used in this study is a nontoxic and inexpensive material that may fulfill the requirements for civil engineering applications.

La résistance au feu d'un système de polymère renforcé de fibres (« FRP »)–béton est critique pour l'utilisation sécuritaire des « FRP » dans l'industrie de la construction. Les nanoargiles ont été introduites dans la résine époxyde afin de retarder la propagation des flammes et améliorer la résistance au feu des liens entre les « FRP » et le béton. Les résultats d'essais montrent que l'ajout de nano-argiles peut grandement améliorer la résistance à la propagation des flammes de la résine époxyde. En utilisant seulement 2% de nano-argiles, l'indice critique d'oxygène de la résine époxyde augmente d'un facteur de 5 à 10 respectivement en utilisant deux méthodes de mélange développées au Centre de composites de l'Université Concordia. La résine époxyde comportant les nano-argiles présentait une caractéristique auto-extinguible alors que la résine époxyde sans nano-argile a brûlé entièrement. Après une exposition à 260 °C pendant 2 heures, le système « FRP »–béton utilisant un adhésif de résine époxyde avec 2% de nano-argiles a montré une résistance résiduelle moyenne du lien 23% supérieure au système utilisant uniquement un adhésif époxyde. La nano-argile utilisée dans cette étude est un matériel non toxique et peu dispendieux qui pourrait rencontrer les exigences des utilisations en génie civil. Mots-clés: résistance au feu, polymère renforcé de fibres, béton, adhérence, adhésif, nanoargile, résine époxyde.[Traduit par la Rédaction]

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