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Exploratory Study of Flexural Performance of Mechanically Recycled Glass Fiber Reinforced Polymer Shreds as Reinforcement in Cement Mortar
Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board ( IF 1.7 ) Pub Date : 2021-06-11 , DOI: 10.1177/03611981211015246
Md Mostofa Haider 1 , Somayeh Nassiri 1 , Karl Englund 2 , Hui Li 2 , Zhen Chen 1
Affiliation  

Millions of tons of glass fiber reinforced polymer (GFRP) waste have been steadily generated from end-of-life wind turbine blades and many other GFRP composites prevalent in everyday life, with limited reuse options. Recycled GFRP (rGFRP) by mechanical processing could be used in mortar and concrete as fibers or fillers. Maintaining the composite nature of rGFRP with a high fiber content is paramount to increased mechanical properties for concrete. In this study, high-modulus rGFRP particles were produced in three small, medium, and large relative sizes by hammer milling and screening. Small and medium rGFRPs were used in 1, 2, 3%, and large rGFRP in 1, 2, 3, 5, and 7% volume replacing sand in mortar. Almost all rGFRP-mortars showed significant improvement in flexural strength with their high modulus. All size groups of rGFRP progressively showed higher fracture toughness at higher amounts. Within the large group, 5 and 7%Vol had flexural toughness of about 2.00J compared with 0.75J of 3%Vol. Large rGFRP at 5 and 7%Vol offered nearly 60% and 70% 28 day equivalent flexural ratio. Micrographs of rGFRP–matrix interfaces from fracture faces showed rGFRP was well embedded within the matrix, provided bridging and deflecting of microcracks, and failed in pullout or rupture modes. Fly ash and silica fume had a positive synergy with 3%Vol large rGFRP and improved its flexural toughness from 0.75J to 1.12 and 1.00J, respectively. The investigated recycling process and sizes of rGFRP shreds showed great promise in this exploratory study and are recommended for further evaluation for highway and bridge concrete.



中文翻译:

机械再生玻璃纤维增​​强聚合物碎片作为水泥砂浆增强体的抗弯性能探索性研究

数百万吨的玻璃纤维增​​强聚合物 (GFRP) 废物已经从报废的风力涡轮机叶片和日常生活中普遍存在的许多其他 GFRP 复合材料中稳定产生,但再利用的选择有限。通过机械加工回收的 GFRP (rGFRP) 可用作砂浆和混凝土中的纤维或填料。保持具有高纤维含量的 rGFRP 的复合性质对于提高混凝土的机械性能至关重要。在这项研究中,高模量 rGFRP 颗粒通过锤磨和筛选以三种小、中和大相对尺寸生产。中小 rGFRP 用于 1%、2%、3% 和大 rGFRP 的 1%、2%、3%、5% 和 7% 体积,以代替砂浆中的沙子。几乎所有 rGFRP 砂浆的高模量都显示出抗弯强度的显着改善。所有尺寸组的 rGFRP 在更高的量下逐渐显示出更高的断裂韧性。在大组中,5%Vol 和 7%Vol 的弯曲韧性约为 2.00J,而 3%Vol 为 0.75J。5% 和 7%Vol 的大 rGFRP 提供了近 60% 和 70% 的 28 天等效弯曲比。来自断裂面的 rGFRP-基质界面的显微照片显示 rGFRP 很好地嵌入基质中,提供微裂纹的桥接和偏转,并且在拔出或破裂模式下失败。粉煤灰和硅粉与 3%Vol 大 rGFRP 具有正协同作用,并将其弯曲韧性分别从 0.75J 提高到 1.12 和 1.00J。研究的回收过程和 rGFRP 碎片的尺寸在这项探索性研究中显示出巨大的希望,并被推荐用于公路和桥梁混凝土的进一步评估。在大组中,5%Vol 和 7%Vol 的弯曲韧性约为 2.00J,而 3%Vol 为 0.75J。5% 和 7%Vol 的大 rGFRP 提供了近 60% 和 70% 的 28 天等效弯曲比。来自断裂面的 rGFRP-基质界面的显微照片显示 rGFRP 很好地嵌入基质中,提供微裂纹的桥接和偏转,并且在拔出或破裂模式下失败。粉煤灰和硅粉与 3%Vol 大 rGFRP 具有正协同作用,并将其弯曲韧性分别从 0.75J 提高到 1.12 和 1.00J。研究的回收过程和 rGFRP 碎片的尺寸在这项探索性研究中显示出巨大的希望,并被推荐用于公路和桥梁混凝土的进一步评估。在大组中,5%Vol 和 7%Vol 的弯曲韧性约为 2.00J,而 3%Vol 为 0.75J。5% 和 7%Vol 的大 rGFRP 提供了近 60% 和 70% 的 28 天等效弯曲比。来自断裂面的 rGFRP-基质界面的显微照片显示 rGFRP 很好地嵌入基质中,提供微裂纹的桥接和偏转,并且在拔出或破裂模式下失败。粉煤灰和硅粉与 3%Vol 大 rGFRP 具有正协同作用,并将其弯曲韧性分别从 0.75J 提高到 1.12 和 1.00J。研究的回收过程和 rGFRP 碎片的尺寸在这项探索性研究中显示出巨大的希望,并被推荐用于公路和桥梁混凝土的进一步评估。5% 和 7%Vol 的大 rGFRP 提供了近 60% 和 70% 的 28 天等效弯曲比。来自断裂面的 rGFRP-基质界面的显微照片显示 rGFRP 很好地嵌入基质中,提供微裂纹的桥接和偏转,并且在拔出或破裂模式下失败。粉煤灰和硅粉与 3%Vol 大 rGFRP 具有正协同作用,并将其弯曲韧性分别从 0.75J 提高到 1.12 和 1.00J。研究的回收过程和 rGFRP 碎片的尺寸在这项探索性研究中显示出巨大的希望,并被推荐用于公路和桥梁混凝土的进一步评估。5% 和 7%Vol 的大 rGFRP 提供了近 60% 和 70% 的 28 天等效弯曲比。来自断裂面的 rGFRP-基质界面的显微照片显示 rGFRP 很好地嵌入基质中,提供微裂纹的桥接和偏转,并且在拔出或破裂模式下失败。粉煤灰和硅粉与 3%Vol 大 rGFRP 具有正协同作用,并将其弯曲韧性分别从 0.75J 提高到 1.12 和 1.00J。研究的回收过程和 rGFRP 碎片的尺寸在这项探索性研究中显示出巨大的希望,并被推荐用于公路和桥梁混凝土的进一步评估。并在拔出或破裂模式下失败。粉煤灰和硅粉与 3%Vol 大 rGFRP 具有正协同作用,并将其弯曲韧性分别从 0.75J 提高到 1.12 和 1.00J。研究的回收过程和 rGFRP 碎片的尺寸在这项探索性研究中显示出巨大的希望,并被推荐用于公路和桥梁混凝土的进一步评估。并在拔出或破裂模式下失败。粉煤灰和硅粉与 3%Vol 大 rGFRP 具有正协同作用,并将其弯曲韧性分别从 0.75J 提高到 1.12 和 1.00J。研究的回收过程和 rGFRP 碎片的尺寸在这项探索性研究中显示出巨大的希望,并被推荐用于公路和桥梁混凝土的进一步评估。

更新日期:2021-06-11
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