Mechanical behavior of fabric reinforced cementitious matrix (FRCM) composites for external strengthening of plain concrete members

The thesis aims to investigate the behaviour of PBO-FRCM composite system, made by a cement-base mortar matrix and polyparaphenylen benzobisoxazole (PBO) fabric reinforcement, intended for the strengthening of plain concrete structures. The vast experimental campaign started with investigation of the mechanical behaviour of the bare PBO fibres and moved on to tests related to the composite behaviour of the PBO-FRCM system. Experiments were conducted onto the bond between the system and a concrete substrate. Since debonding is one of the most occurring failures, the bond behaviour is a major aspect that needs to be investigated. Finally, the performance of an isolated structural member strengthened with the composite was investigated. Three-point bending tests were conducted on a full-scale plain concrete beam externally strengthened at the tension face with PBO-FRCM system with two and four textile layers.

Lo scopo della tesi è quello di studiare il comportamento del sistema composito FRCM, costituito da una malta a base di cemento, come matrice, e un rinforzo in tessuto in poliparapenilene benzobisoxazolo (PBO), destinato al rinforzo delle strutture in calcestruzzo. La vasta campagna sperimentale è iniziata con l'analisi del comportamento meccanico delle fibre in PBO, passando poi ai test relativi al comportamento del sistema composito PBO-FRCM. Sono stati in seguito condotti esperimenti sulla connessione tra il sistema composito ed un substrato di cemento. Poichè il distacco è uno delle modalità di rottura più frequenti, il comportamento dell’interfaccia composito-substrato è un aspetto importante che deve essere studiato. Infine, è stata studiata la prestazione di un componente strutturale isolato, rafforzato mediante l’utilizzo del composito. Le prove di flessione, svolte secondo uno schema a tre punti, sono state condotte su travi in cemento non armato, rinforzate esternamente sul lato di tensione con il sistema PBO-FRCM costituito da due e quattro strati di tessuto.