https://doi.org/10.83048/thg8-7396">

Date of Award

11-2020

Document Type

Thesis

Degree Name

Master of Science in Civil Engineering (MSCE)

Department

Civil and Environmental Engineering

First Advisor

Prof. Tamer El Maaddawy

Second Advisor

Dr. Hilal El-Hassan

Third Advisor

Ling Tau Chuan

Abstract

This research aimed to examine the potential use of a geopolymeric matrix as a sustainable alternative to commercial mortars in carbon fabric-reinforced matrix composites. Single-lap shear tests were conducted to examine the bond behavior at the fabric-matrix interface. Test parameters included the type of matrix (geopolymeric and cementitious matrices), the type of fabric (unidirectional and bidirectional) and the bonded length (50 to 300 mm). The geopolymeric matrix was a blend of fly ash/ground granulated blast furnace slag activated by an alkaline solution of sodium silicate and sodium hydroxide. The bond behavior of the geopolymeric-matrix specimens was characterized and compared to that of similar specimens with a cementitious matrix. The specimens failed due to fabric slippage/debonding at the fabric-matrix interface or a fabric rupture. Few specimens failed by debonding at the substrate-matrix interface. The type of matrix had no effect on the effective bond length, which was in the in the range of 150 mm to 170 mm. The geopolymeric-matrix specimens exhibited comparable or higher ultimate loads relative to those of their cementitious-matrix counterparts. The use of a bidirectional fabric impaired the penetrability of the matrix. As such, the ultimate loads of the specimens with a unidirectional fabric tended to be higher than those of their counterparts with a bidirectional fabric. This was more pronounced in the specimens with a geopolymeric matrix. New bond-slip models that characterize the bond behavior at the fabric-matrix interface for geopolymeric- and cementitious-matrix specimens were developed.

Arabic Abstract

يهدف هذا البحث إلى دراسة الاستخدام المحتمل لمونة الجيوبوليمر كبديل مستدام للمونة الأسمنتية التجارية التي تستخدم في صناعة المونة المسلحة بنسيج الألياف الكربونية. تم إجراء اختبارات التماسك أحادي السحب لدراسة سلوك التماسك بين أسطح المونة ونسيج الألياف.

شملت معاملات الاختبار نوع المونة (جيوبوليمرية أو أسمنتية)، نوع نسيج الألياف الكربونية (أحادي الاتجاه وثنائي الاتجاه)، وطول التماسك (من 50 إلى 300 مم). كانت المونة الجيوبوليمرية عبارة عن مزيج من الرماد وخبث فرن الصهر المحبب المطحون الذي تم تنشيطه بواسطة محلول قلوي من سيليكات الصوديوم وهيدروكسيد الصوديوم.

تم وصف سلوك التماسك لعينات القوالب الجيوبوليمرية ومقارنتها بسلوك العينات المماثلة ذات القوالب الأسمنتية. انهارت العينات بسبب انزلاق النسيج، أو نزع النسيج من السطح بين المونة والنسيج، أو تمزق النسيج. تم انهيار عدد قليل من العينات نتيجة إزالة الترابط بين سطح المونة وسطح الخرسانة.

كان طول التماسك الفعال لعينات القوالب الجيوبوليمرية والأسمنتية في حدود 150 مم إلى 170 مم. أظهرت عينات القوالب الجيوبوليمرية أحمالاً نهائية مماثلة أو أعلى مقارنة بنظيراتها من القوالب الأسمنتية.

أدى استخدام نسيج ثنائي الاتجاه إلى إعاقة اختراق المونة لنسيج الألياف الكربونية وأضعف التماسك بينهم. على هذا النحو، كانت الأحمال النهائية لعينات القوالب الجيوبوليمرية ذات النسيج أحادي الاتجاه أعلى من الأحمال الخاصة بنظيراتها ذات النسيج ثنائي الاتجاه، ولم يكن هذا واضحاً في عينات القوالب الأسمنتية.

تم اشتقاق نماذج رياضية جديدة قادرة على وصف سلوك التماسك بين سطح المونة والنسيج لعينات القوالب الجيوبوليمرية والأسمنتية.

Arabic Comments

مفاهيم البحث الرئيسية: اختبارات التماسك أحادي السحب، المونة الأسمنتية المسلحة بنسيج الألياف، المونة الجيوبوليمرية المسلحة بنسيج الألياف، تقوية الهياكل الإنشائية.

Download

Share

COinS