Field study of glass-fibre-reinforced polymer durability in concrete

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Abstract

The Canadian Highway Bridge Design Code (CHBDC) does not permit the use of glass-fibre-reinforced polymer (GFRP) for primary reinforcement or prestressing tendons in concrete components. The restriction on the use of GFRP in concrete was based on published laboratory studies indicating that GFRP is not stable in the alkaline environment of concrete. In 2004, ISIS Canada sponsored an extensive study of the durability of GFRP in concrete by removing cores from GFRP-reinforced concrete components of five 5- to 8-year-old structures from across Canada. Three teams working independently at several Canadian universities used a variety of analytical methods to (i) investigate whether the GFRP in concrete field structures had been attacked by alkalis and (ii) compare the composition of GFRP removed from in-service structures with the composition of control specimens that were saved from the projects and not exposed to the concrete environment. The analytical results have confirmed that the GFRP in concrete did not suffer any damage during the 5–8 years of exposure. As a result of this study, the CHBDC in its forthcoming (second) edition has permitted the use of GFRP for both primary reinforcement and prestressing tendons in concrete components, provided the maximum stress level in GFRP at the serviceability limit state is kept at or below 25% of its ultimate strength. It was also found that, contrary to some claims, concrete over GFRP bars does not crack even if the depth of cover is as thin as 28 mm.

Le Code canadien sur le calcul des ponts routiers (2000) ne permet pas l'utilisation de polymères renforcés de fibres de verre (« GFRP ») comme armature principale de renforcement ou de précontrainte dans les composantes en béton. La restriction de l'utilisation des « GFRP » dans le béton était basée sur des études en laboratoire publiées qui indiquaient que les « GFRP » n'étaient pas stables dans l'environnement alcalin du béton. En 2004, ISIS Canada a parrainé une étude détaillée sur la durabilité des « GFRP » dans le béton en prélevant des carottes de composantes en béton armé de « GFRP » de structures âgées de 5 à 8 ans de divers endroits au Canada. Trois équipes indépendantes dans plusieurs universités canadiennes ont utilisé diverses méthodes pour (i) examiner si les alcalis avaient attaqué ou non les « GFRP » dans les structures de béton sur le terrain et (ii) comparer la composition des « GFRP » prélevés des structures en utilisation par rapport aux échantillons de référence qui avaient été mis de côté lors des projets et non exposés au béton. Les résultats analytiques ont confirmé que les « GFRP » dans le béton n'ont subi aucun dommage durant les cinq à huit années d'exposition. Grâce aux résultats de la présente étude, le Code canadien sur le calcul des ponts routiers permettra, dans sa seconde édition à paraître bientôt, l'utilisation des « GFRP » comme armature de renforcement principale et de précontrainte dans les composantes en béton, à la condition que le niveau maximum de contrainte dans les « GFRP » à l'état-limite d'utilisation est gardé à ou sous 25% de la résistance à la rupture. Contrairement à certaines revendications, le béton recouvrant les tiges de « GFRP » ne se fissure pas, même si le recouvrement est aussi mince que 28 mm. Mots-clés: attaque alcaline, mur coupe-feu, fissure, tablier de pont, profondeur du couvert, polymères renforcés de fibres (« FRP »), polymères renforcés de fibres de verre (« GFRP »).[Traduit par la Rédaction]

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