Langzeitverhalten von Klebebewehrungen unter Sonneneinstrahlung

• Forschungsstelle: ASTRA SBT
• Projektnummer: AGB2016/003
• Projekttitel Englisch: Long-term behavior of externally bonded reinforcement under sun radiation

Schlüsselwörter (Deutsch)

Bauwerksertüchtigung, Kohlefaserverstärkter Kunststoff (CFK), Temperaturbeständigkeit, Dauerlasten, Modellierung, Sonneneinstrahlung

Schlüsselwörter (Englisch)

Structural retrofitting, carbon reinforced polymer (CFRP) strips, temperature resistance, sustained loads, modeling, sun radiation

Kurzbeschreibung (Deutsch)

Das Projekt wird in drei Arbeitspaketen durchgeführt:

Arbeitspaket 1: Die bereits vorhandenen Dauerstands-Balkenversuche werden für 2 Jahre weitergeführt. Zwei Balken sind an der Oberseite

mit schlaff aufgeklebten CFK-Lamellen verstärkt und mit einer Gussasphaltschicht ausgestattet. Ein dritter Balken wurde mit vorgespannten

CFK-Lamellen verstärkt und nur mit einem Schutzanstrich versehen. Die Balken sind somit insgesamt drei Jahren lang Temperaturzyklen

(Tag-Nacht und Jahreszeiten) ausgesetzt. Ausserdem besteht eine Chance, dass ein ausserordentliches Temperaturszenario (sehr heisser

Sommertag) auftritt. Die Restfestigkeit dieser Versuchsbalken wird im Herbst 2018 ermittelt.

Arbeitspaket 2: Die Temperatur im Epoxid-Kleber unter einer Gussasphalt-Schicht ist durch die Sonneneinstrahlung deutlich höher als die

Lufttemperatur. Der Einbau eines 230°C heissen Gussasphaltes hat durch die Trägheit der einzelnen Schichten eine verzögerte und deshalb

reduzierte Temperatureinwirkung auf den Epoxid-Kleber. Mit Hilfe der Messdaten aus AP1 und eines FE-Modells wird ein Ingenieur-Modell

entwickelt, um Temperaturen im Epoxid-Kleber bei direkter Sonneneinstrahlung oder beim Gussasphalteinbau abschätzen zu können.

Arbeitspaket 3: Die übliche Bruchart bei Biegeverstärkungen ist ein Ablösen der Klebebewehrung von der Betonoberfläche. Mit Hilfe der

Versuche die im Rahmen des Projektes AGB2012/001 und in AP1 durchgeführt wurden, sollen die vorhandenen Nachweise der Norm SIA

166 (2004) für Lamellen-Ablösen (Zugkraftwiderstand, Zugkraftänderungswiderstand)

Kurzbeschreibung (Englisch)

The project will be performed in three work packages:

Work package 1: The existing beam tests under sustained load will be continued for 2 years. Two beams are strengthened at the top side

with unstressed CFRP strips and on top a mastic asphalt layer was applied. A third beam was strengthened with prestressed CFRP strips

and only a protection paint was applied. Therefore, the beams are exposed to temperature cycles (day-night and season) for three years.

Additionally, there is a chance that an accidental temperature scenario (very hot summer day) occurs. In autumn 2018, the remaining

strength of the test beams will be determined.

Work package 2: The temperature in the epoxy adhesive under a mastic asphalt layer is significant higher as the air temperature because of

the sun radiation. The application of a 230°C hot mastic asphalt has a delayed and therefore reduced temperature effect to the epoxy

adhesive. With the help of the measurement data from WP1 and a FE model, an engineering model to estimate temperatures in epoxy

adhesive due to direct sun radiation or mastic asphalt application will be developed.

Work package 3: The usual failure mode of flexural strengthening is debonding of the externally bonded reinforcement from the concrete

surface. With the help of the experiments which were performed in the project AGB2012/001, the existing design verifications of the Code

SIA 166 (2004) for debonding (tensile force resistance, tensile force change resistance) shall be verified for short-term behavior and

extended for long-term behavior (sustained load with temperature cycle).

Projektziele (Deutsch)

Das Projektziel ist die Untersuchung der Dauerhaftigkeit des Verbunds von mit Epoxid-Kleber auf Beton geklebten CFK-Lamellen anhand

von im Freien aufgestellten Balkenversuchen. Diese wurden von der Empa im Rahmen des Astra Forschungsprojektes AGB 2012/001

"Temperaturbeständigkeit und Dauerhaftigkeit von CFK Klebebewehrungen" aufgebaut. Mit Hilfe eines Dauer-Überwachungssystems

werden CFK-Lamellendehnungen, Temperaturen und Sonneneinstrahlung gemessen. Am Ende des Projektes, die Versuchsbalken werden

dann drei Sommer (16-18) überstanden haben, soll ausserdem die Restfestigkeit der Balken in statischen Bruchversuchen ermittelt werden.

Neben diesen Versuchen sollen Ingenieurmodelle für die Berechnung 1) der Temperaturen in Brückenquerschnitten durch

Sonneneinstrahlung und 2) der ertragbaren Temperaturen von schlaff und vorgespannt geklebten CFK-Lamellen entwickelt werden.

Projektziele (Englisch)

The aim of the project is the investigation of the durability of the bond of epoxy bonded CFRP strips on concrete with outdoor beam tests.

They were build from Empa in the framework of the Astra research project AGB 2012/001 "Resistance against high temperature and

durability of externally bonded CFRP reinforcement in bridge construction". A permanent monitoring system registers the CFRP strip strain,

temperatures and sun radiation. At the end of the project, the remaining strength shall be determined in static failure tests. The beams will

then have endured three summers (16-18). Beside these tests, engineering models shall be developed in order to estimate 1) the

temperatures in bridge cross-sections resulting from sun radiation and 2) the resistance temperatures of unstressed and prestressed CFRP

strips.

Berichtsnummer (Deutsch)

701