Experimental Testing of Retrofitted Corroded Reinforced Concrete Elements
Περίληψη Η παρούσα διπλωματική εργασία διερευνά τη συγκριτική μηχανική συμπεριφορά του συμβατικού σκυροδέματος και των ενισχυμένων στοιχείων από οπλισμένο σκυρόδεμα που έχουν επισκευαστεί με επισκευαστικά κονιάματα κατηγορίας R4 και συστήματα πολυμερών ενισχυμένων με ίνες άνθρακα (FRP). Η διάβρωση παραμένει μια κρίσιμη πρόκληση για την ανθεκτικότητα και τη διάρκεια ζωής των κατασκευών από οπλισμένο σκυρόδεμα, καθιστώντας τις καινοτόμες μεθόδους ενίσχυσης και αποκατάστασης ολοένα και πιο απαραίτητες. Η πειραματική μεθοδολογία αναπτύχθηκε μετά από εκτενή βιβλιογραφική ανασκόπηση σχετικά με τους μηχανισμούς διάβρωσης, την υποβάθμιση των κατασκευών και τις πλέον σύγχρονες τεχνικές επισκευής με χρήση FRP και συστημάτων με επισκευαστικά κονιάματα. Η μελέτη περιλάμβανε επιταχυνόμενη διάβρωση πρισματικών δοκιμίων σκυροδέματος, δοκιμές θλίψης και εφελκυσμού σε κυλινδρικά δοκίμια, καθώς και δοκιμές κάμψης σε επισκευασμένα πρίσματα σε πέντε κατηγορίες: μη διαβρωμένο απλό σκυρόδεμα, ανεπεξέργαστο οπλισμένο σκυρόδεμα, διαβρωμένα δοκίμια και διαβρωμένα δοκίμια που επισκευάστηκαν με τα προαναφερθέντα υλικά. Ο συνδυασμός υψηλών επιδόσεων επισκευαστικών κονιαμάτων και FRP από ίνες άνθρακα βελτίωσε σημαντικά την καμπτική αντοχή και την ολκιμότητα των διαβρωμένων δοκιμίων. Τα αποτελέσματα επιβεβαίωσαν την αποτελεσματικότητα αυτών των σύνθετων συστημάτων στην αποκατάσταση της φέρουσας ικανότητας και στη βελτίωση της δομικής απόκρισης υπό κάμψη. Συνολικά, τα ευρήματα επικυρώνουν τις εφαρμοσμένες στρατηγικές ενίσχυσης ως πρακτικές και αποτελεσματικές λύσεις για την επισκευή και ενίσχυση διαβρωμένων στοιχείων από οπλισμένο σκυρόδεμα. Η συμβολή τους στη μηχανική απόδοση και την ανθεκτικότητα αναδεικνύει την ευρεία εφαρμογή τους στην αποκατάσταση υποδομών. Ιδιαίτερα, η ενίσχυση με FRP παρουσίασε εξαιρετικές δυνατότητες, αποκαθιστώντας την δομική ακεραιότητα και αυξάνοντας την καμπτική αντοχή έως και τρεις φορές σε σχέση με το απλό σκυρόδεμα.
Thesis
This thesis investigates the comparative mechanical behavior of conventional concrete and retrofitted reinforced concrete elements strengthened with repair mortars of class R4 and carbon fiber-reinforced polymer (FRP) systems. Corrosion remains a critical challenge to the durability and service life of reinforced concrete structures, making innovative strengthening and rehabilitation methods increasingly essential. The experimental methodology was developed following an extensive literature review on corrosion mechanisms, structural degradation, and state-of-the-art repair techniques employing FRPs and mortar-based systems. The study involved accelerated corrosion of prismatic concrete specimens, compressive and splitting tensile testing of cylindrical specimens, and flexural testing of repaired prisms across five categories: non corroded plain concrete, untreated reinforced concrete, corroded specimens and corroded specimens retrofitted using the above-mentioned materials. The combined use of high-performance mortars and carbon FRPs significantly enhanced the flexural capacity and ductility of corroded specimens. Results confirmed the efficiency of these composite systems in restoring load-bearing capacity and improving structural response under bending. Overall, the findings validate the applied retrofitting strategies as practical and effective solutions for the repair and retrofitting of corroded reinforced concrete elements. Their contribution to mechanical performance and durability highlights their wide applicability in infrastructure rehabilitation. Notably, FRP retrofitting demonstrated exceptional potential, restoring structural integrity and increasing flexural strength by up to three times compared to plain concrete.