Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Badanie właściwości kompozytów cementowych z udziałem materiałów odpadowych

Krupa Anna, Stefanowicz Sylwia, Sieńkowski Mateusz

Przegląd Budowlany

|

2026

|

R. 97, nr 1

113--117

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań nad właściwościami kompozytów cementowych z udziałem materiałów odpadowych. W badaniach laboratoryjnych zastosowano jako zamiennik kruszyw naturalnych trociny i zrębki drewna oraz jako zamiennik cementu popiół lotny. Na podstawie badań przeprowadzonych na próbkach sześciennych ustalono wpływ tych zamienników na wybrane właściwości kompozytów cementowych, tj. gęstość pozorną, nasiąkliwość oraz wytrzymałość na ściskanie. Wykazano słuszność wprowadzenia surowców odpadowych (trociny, zrębka) oraz zamienników cementu (popiół lotny) do produkcji betonów, dzięki czemu można uzyskać materiał o dobrych właściwościach fizykomechanicznych.

EN

The article presents the results of research on the properties of cement composites with the participation of waste materials. In laboratory tests, sawdust and wood chips were used as a substitute for natural aggregates and fly ash as a substitute for cement. Based on tests conducted on cubic samples, the influence of these substitutes on selected properties of cement composites was determined, i.e. apparent density, water absorption and compressive strength. The validity of introducing waste raw materials (sawdust, wood chips) and cement substitutes (fly ash) into the production of concrete was demonstrated, thanks to which it is possible to obtain a material with good physical and mechanical properties.

2

The adhesion process and comparison of compressive strength and fracture mechanics of selected concrete composites

Duch Krzysztof

Materiały Budowlane

|

2026

|

nr 3

10--18

EN

In view of the growing demand for building materials that meet ecological criteria, geopolymer concretes are becoming increasingly popular. Consequently, they are constantly being tested in order to achieve the best possible technical quality. The article describes the phenomenon of adhesion and the results of tests on two key characteristics that determine the strength of the material: compressive strength and fracture mechanics. The study focused on cement, geopolymer and hybrid composites. The research showed that it is possible to obtain a material that is both environmentally friendly and has favourable strength values and high fracture resistance. Detailed parameters of individual types of composites were presented.

PL

Wobec coraz większego zapotrzebowania na materiały budowlane, przy produkcji których spełniane są kryteria ekologiczne, coraz większą popularnością cieszą się betony geopolimerowe. Są one poddawane nieustannie badaniom w celu uzyskania jak najlepszej jakości technicznej. W artykule opisano zjawisko adhezji i wyniki badań dotyczące dwóch kluczowych cech determinujących wytrzymałość materiału: wytrzymałości na ściskanie i mechaniki pękania. Przedmiotem badania były kompozyty: cementowy; geopolimerowy oraz hybryda tych kompozytów. W wyniku badań stwierdzono, że możliwe jest uzyskanie materiału zarówno ekologicznego, jak i mającego korzystne wartości wytrzymałościowe oraz dużą odporność na pękanie. Zaprezentowane zostały szczegółowe parametry poszczególnych rodzajów kompozytów.

3

Zastosowanie pianobetonu jako podłoża w ocenie nośności łączników do mocowania termoizolacji – badania wstępne

Suchoń Damian, Kadela Marta, Dudek Daniel

Przegląd Budowlany

|

2025

|

R. 96, nr 3

73--76

PL

Z uwagi na fakt, że pianobeton to stosunkowo nowy materiał, brak jest wytycznych do określania nośności na wyrywanie i przeciąganie łączników. Pianobeton charakteryzuje się dobrymi właściwościami termoizolacyjnymi, dlatego celem artykułu było określenie nośności na przeciąganie łączników do mocowania termoizolacji z podłoża wykonanego z pianobetonu, zwanego dalej podłożem pianobetonowym. Do badań wybrano tradycyjne łączniki tworzywowe wbijane i wkręcane wykonane z polipropylenu, powszechnie stosowane na rynku budowlanym od producentów posiadających aktualną Europejską Ocenę Techniczną. Badania laboratoryjne prowadzone były dla pianobetonu o gęstości objętościowej 1100±100 kg/m3 przy trzech różnych grubościach płyty 60, 80 i 100 mm. Zaobserwowano zmiany nośności na przeciąganie w zależności od rodzaju stosowanego łącznika i sposobu montażu. Ponadto wykazano wpływ głębokości zakotwienia, wraz ze zwiększeniem głębokości zakotwienie – grubości płyty z pianobetonu – nośność na wyciąganie wzrastała.

EN

Due to the fact that foamed concrete is a relatively new material, there are no guidelines for determining the pull-out and pull-through capacity of anchors. Foamed concrete is characterized by good thermal insulation properties, therefore the aim of the article was to determine the pull-through capacity of anchors for attaching thermal insulation to a substrate made of foamed concrete, hereinafter referred to as foamed concrete substrate. Traditional plastic nailed and screwed anchors made of polypropylene, commonly used on the construction market from manufacturers with a current European Technical Assessment, were selected for the tests. Laboratory tests were conducted for foamed concrete with densities of 1100±100 kg/m3 at three different slab thicknesses of 60, 80 and 100 mm. Changes in the pull-through capacity were observed depending on the type of anchor used and the method of installation. In addition, the effect of the anchorage depth was demonstrated, with increasing the anchorage depth – thickness of the foamed concrete slab – the pull-out capacity increased.

4

Rola nanokrzemionki w kształtowaniu właściwości mechanicznych kompozytów o matrycy cementowej

Iskra-Kozak Wioleta

Przegląd Budowlany

|

2025

|

R. 96, nr 4

116--119

PL

Celem pracy była ocena wpływu nanokrzemionki (NS) na wytrzymałość na ściskanie kompozytów o matrycy cementowej w różnych okresach dojrzewania. Analizowano kompozyty z dodatkiem NS w ilości 0,5 i 2,5% masy spoiwa, przy dwóch stosunkach wodno-spoiwowych (w/s = 0,45 i 0,55). Próby poddano badaniu wytrzymałości na ściskanie po 3, 7, 28, 90 i 180 dniach. Wyniki badań wykazały, że modyfikacja kompozytów cementowych nanokrzemionką prowadzi do wzrostu ich wytrzymałości na ściskanie w porównaniu do wzorcowych, niemodyfikowanych o takim samym stosunku wodno-spoiwowym. Najwyższą wytrzymałość na ściskanie po 28 dniach dojrzewania, wynoszącą 60 MPa uzyskano dla zaprawy zawierającej 2,5% nanokrzemionki przy stosunku w/s = 0,45, co stanowiło wzrost tej wytrzymałości w stosunku do zaprawy niemodyfikowanej o 40%. Otrzymane wyniki wskazują, że zastosowanie nanokrzemionki w ilości 2,5% w stosunku do masy spoiwa, w tego rodzaju kompozytach o matrycy cementowej, pozwala uzyskać znaczącą poprawę ich wytrzymałości na ściskanie. Szczególnie zauważalna poprawa była przy niższym stosunku wodno-spoiwowym.

EN

The aim of the study was to evaluate the impact of nanosilica (NS) on the compressive strength of cement matrix composites at different curing periods. Composites with NS additions of 0,5 and 2,5% of the binder mass were analyzed, with two water-to-binder ratios (w/b = 0,45 and 0,55). Compressive strength tests were conducted after 3, 7, 28, 90, and 180 days. The results showed that modifying cementitious composites with nanosilica leads to an increase in their compressive strength compared to reference, unmodified composites with the same water-to-binder ratio. The highest compressive strength after 28 days of curing, reaching 60 MPa, was obtained for the mortar containing 2,5% nanosilica at a w/b ratio of 0,45, representing a 40% increase in strength compared to the unmodified mortar. The obtained results indicate that using nanosilica at a dosage of 2,5% of the binder mass in such cement matrix composites allows for a significant improvement in their compressive strength. This improvement was particularly noticeable at a lower water-to-binder ratio.

5

Kompozyty cementowe zawierające mieszaninę pyłów powstających podczas produkcji cementu. Część II

Pizoń Jan, Kowal Robert

Przegląd Budowlany

|

2025

|

R. 96, nr 4

136--139

PL

Artykuł obejmuje tematykę wykorzystania jako składnika kompozytów cementowych pyłów powstających podczas produkcji cementu (CD). W badaniach zastosowana została mieszanina pyłów z odpylania pieca (Cement Kiln Dust – CKD) oraz pyłów z filtrów by-passowych (Cement Bypass Dust – CBPD). Głównym celem jest sprawdzenie wpływu pyłów cementowych na właściwości kompozytów zawierających cementy portlandzki i wapniowo-siarczanoglinianowy. Artykuł podzielony jest na 2 części. W części pierwszej – przeglądowej – dokonano opisu aktualnego stanu wiedzy (PB 7/2024). Przywołane zostały wyniki badań wpływu pyłów cementowych na właściwości zapraw i mieszanek betonowych. Dodatkowo przedstawiono charakterystykę składników użytych do przygotowania zapraw oraz metodykę badań według obowiązujących norm. W części drugiej – badawczej – przedstawione zostały rezultaty badań wraz z dyskusją wyników oraz zostały sformułowane wnioski. Wyniki badań wskazują na korzystny wpływ niewielkich ilości mieszaniny pyłów na właściwości zapraw. W porównaniu do składu referencyjnego parametry badanych zapraw z pyłami cementowymi nie uległy znaczącemu pogorszeniu. Można zatem uznać, że stosowanie niewielkich ilości pyłów cementowych w kompozytach cementowych jest uzasadnione z punktu widzenia technicznego. Skurcz osiąga najkorzystniejsze wartości przy zastosowaniu mniejszych ilości CD w pierwszych dniach dojrzewania. Po 28 dniach wszystkie próbki wykazały pęcznienie, a najmniejsze było przy największej ilości CD. Można więc uznać, że optymalizacja składu spoiwa powinna brać pod uwagę kompromis między wytrzymałością a skurczem/pęcznieniem. W pracy oprócz aspektu technicznego podkreślono znaczenie ekologiczne takiego zastosowania pyłów i rodzajów spoiw w kompozytach.

EN

The article covers the subject of using dusts generated during cement manufacturing (CD) as an ingredient in cement composites. Mixed Cement Kiln Dust (CKD) and Cement Bypass Dust (CBPD) were used in research. The main objective is to examine the effect of mixed cement dusts on the properties of composites containing Portland and calcium-sulfate-aluminate cements. The article is divided into two parts – the first one contains review and describes the current state of the art (PB 7/2024). The results of studies of the effect of cement dusts on the properties of mortars and concrete mixes are recalled. Additionally the characteristics of the ingredients used in the preparation of mortars and the test methodology according to current standards are presented. In the second part the results of the research are presented along with a discussion of the results, and the conclusions are formulated. The results of the study indicate a beneficial effect of small amounts of dust on the properties of mortars. Compared to the reference composition, the parameters of the tested mortars containing cement dust did not significantly deteriorate. Therefore, it can be concluded that the use of small amounts of cement dust in cement composites is justified from the technical point of view. Shrinkage reaches the most favorable values when using smaller amounts of CD in the first days of curing. After 28 days, all samples showed swelling, and the least swelling was with the highest amount of CD. Thus, it can be concluded that the optimization of the binder composition should take into account the trade-off between strength and shrinkage/swelling. In addition to the technical aspect, the paper emphasizes the ecological importance of such use of dusts and various binders in cement composites.

6

Test of the strength of concrete with the addition of waste fibers

Sanok Artur, Lehmann Marek, Domski Jacek

Materiały Budowlane

|

2025

|

nr 10

224--231

EN

The aim of this article is to determine selected properties of concrete fiber composite containing fibers derived from recycled tires (so-called steel cord). The tests were conducted on five mixtures with varying volumetric additions of fibers (0.50, 0.75, 1.00, 1.25, 1.50%) as well as a control mixture without fibers. Experiments were carried out to verify compressive strength, splitting tensile strength, residual flexural strength, and to determine the proportional limit and secant modulus of elasticity. An increase in the mechanical and deformation properties of the analyzed composites was noted along with an increase in the volumetric proportion of fibers. The compressive strength increased by 1.32% to 13.63%, the secant modulus of elasticity increased by 1.79% to 3.67%, the splitting tensile strength grew by 5.11% to 28.98%, and the proportional limit increased by 3.89% to 20.59%. The results indicate an improvement in the strength properties and a change in the deformation characteristics of the composite with steel cord additive compared to the reference concrete.

PL

W artykule przedstawiono wybrane właściwości fibrokompozytu betonowego z włóknami pochodzącymi z recyklingu opon (tzw. kordu stalowego). Badania dotyczyły pięciu mieszanek z dodatkiem włókien o różnej gęstości (0,50, 0,75, 1,00, 1,25, 1,50%) oraz mieszanki kontrolnej bez włókien. Wykonano badania mające na celu weryfikację wytrzymałości na ściskanie, wytrzymałości na rozciąganie przy rozłupywaniu, wytrzymałości resztkowej przy zginaniu i określenie granicy proporcjonalności oraz siecznego moduł sprężystości. Odnotowano poprawę cech wytrzymałościowo-odkształceniowych analizowanych kompozytów wraz ze zwiększeniem udziału objętościowego włókien. Wytrzymałość na ściskanie zwiększyła się o 1,32 – 13,63%, sieczny moduł sprężystości o 1,79 – 3,67%, wytrzymałość na rozciąganie przy rozłupywaniu o 5,11 – 28,98%, a granica proporcjonalności o 3,89 – 20,59%. Wyniki wskazują na poprawę cech wytrzymałościowych oraz zmianę właściwości odkształceniowych kompozytu z dodatkiem kordu stalowego w porównaniu z betonem wzorcowym.

7

Sustainable development in building engineering – hempcrete in 3D printing technology

Piechówka-Mielnik Magdalena, Bednarz Łukasz, Krupa Michał, Wojciechowska Gabriela, Dolińska Noëlla

Materiały Budowlane

|

2025

|

nr 9

129--135

EN

The paper presents applications of 3D concrete printing technology and reinforcement of mixtures with hemp fibers. It discusses the requirements for 3D printable concretes, fiber properties, and their impact on the rheology and mechanical parameters of mixtures. The results of studies on cement mixtures with fiber addition are presented, considering the effect of the w/c ratio on consistency and print quality. Combining 3D printing with natural fibers supports sustainable construction.

PL

W artykule przedstawiono zastosowanie technologii druku 3D betonu i zbrojenia mieszanek włóknami konopnymi. Omówiono wymagania dotyczące betonów do druku 3D, właściwości włókien oraz ich wpływ na reologię i parametry mechaniczne mieszanek, a także wyniki badań mieszanek cementowych z dodatkiem włókien, uwzględniając wpływ współczynnika w/c na konsystencję i jakość wydruku. Połączenie druku 3D z naturalnymi włóknami wspiera zrównoważone budownictwo.

8

Investigation into the influence of vinyl polyester fibers on the basic properties of cement composites

Moj Mateusz, Walerus Tomasz

Materiały Budowlane

|

2025

|

nr 9

92--99

EN

The purpose of this study was to evaluate the effect of vinyl-polyester waste fibers on the properties of fresh and hardened cement mortars. Mortars containing 1%, 2% and 4% fibers of different fractions were analyzed. The results showed that the addition of up to 1% does not significantly affect mortar parameters, while higher dosage causes deterioration. These fibers may be a useful component of mortars in the context of recycling waste materials and reducing the environmental impact of construction.

PL

W artykule zaprezentowano wpływ włókien winylowo-poliestrowych pochodzących z odpadów na właściwości świeżych i stwardniałych zapraw cementowych. Analizie poddano zaprawy zawierające 1, 2 i 4% włókien o różnej frakcji. Wyniki wykazały, że dodatek do 1% nie wpływa istotnie na parametry zaprawy, natomiast większe dozowanie powoduje ich pogorszenie. Badane włókna mogą stanowić użyteczny składnik zapraw w kontekście recyklingu materiałów odpadowych i ograniczania wpływu budownictwa na środowisko.

9

Influence of metahaloysite and CSA cement on the self-healing of cracks in cementitious composites cured in water

Owsiak Zdzisława, Grzmil Wioletta, Tutaj-Dudała Magdalena

Materiały Budowlane

|

2025

|

nr 8

35--40

EN

Partial or complete crack self-healing in cement composites can be achieved by using a cementitious binder containing additives. The purpose of this study was to evaluate the effect of metahaloysite and calcium sulfoaluminate cement additives on cracks self-healing in cement composites curing in water. The results of the study showed that the use of metahaloysite and CSA cement as cement additives influences the self-healing of cracks in cement composites matured in water.

PL

Częściowe lub całkowite samozarastanie rys w kompozytach cementowych można uzyskać przez zastosowanie spoiwa cementowego zawierającego dodatki. Celem badań była ocena wpływu dodatku metahaloizytu i cementu wapniowo siarczanoglinianowego do cementu na samozarastanie rys w kompozytach cementowych dojrzewających w wodzie. Wyniki przeprowadzonych badań wykazały, że zastosowanie metahaloizytu oraz cementu CSA jako dodatków do cementu ma wpływ na samozarastanie rys.

10

Impact of contact combustion of lithium‑ion batteries on the microstructure of cement mortar

Sobótka Maciej, Bodak Bartłomiej, Pachnicz Michał, Papurello Davide

Materiały Budowlane

|

2025

|

nr 9

108--114

EN

This study presents preliminary results concerning the potential effects of fires involving battery‑powered electric vehicles on concrete. In particular, the microstructural properties of standard mortar exposed to contact combustion of Li-ion cells were assessed. Microstructural analyses were performed on a control sample not subjected to thermal exposure, as well as on samples exposed to one, two, and three cycles of Li-ion battery contact combustion. A significant effect of battery combustion on the degradation of cement mortar microstructure was observed. This was manifested primarily by the development of a microcrack network and the penetration of elements originating from the battery – carbon and metallic inclusions of Ni, Co, and Mn, which are initially components of the electrodes – into the mortar microstructure. The presented study is intended to serve as an incentive for further research in this area.

PL

W artykule przedstawiono wyniki wstępnych badań dotyczących wpływu potencjalnego wpływu pożaru, zasilanych bateryjnie pojazdów elektrycznych, na beton. Oceniono przede wszystkim mikrostrukturę zaprawy normowej poddanej oddziaływaniu kontaktowego spalania akumulatora Li-ion. Badaniom mikrostrukturalnym poddano próbkę kontrolną oraz próbki po 1, 2 i 3 cyklach spalania. Wykazano wyraźny wpływ kontaktowego spalania akumulatorów na degradację mikrostruktury zaprawy cementowej. Uwidacznia się on przede wszystkim jako rozwój sieci mikrospękań, a także wnikanie w mikrostrukturę zaprawy pierwiastków pochodzących z baterii, tj. węgla oraz wtrąceń metalicznych Ni, Co, Mn, będących pierwotnie składnikami elektrod. Zaprezentowane w pracy badania mają stanowić zachętę do dalszych prac badawczych w tym obszarze.

11

Analysis of selected properties of cement composites based on polystyrene waste

Kuźmińska Elżbieta, Zakrzewski Mateusz, Domski Jacek

Materiały Budowlane

|

2025

|

nr 7

46--55

EN

The aim of this study was to evaluate the influence of the type of polystyrene regranulate and the composition of the cement mixture on the mechanical properties of lightweight cementitious composites. Three types of regranulates were considered: a mixture of EPS/XPS (material A) and two variants of XPS (materials B and C), applied in three formulations (I-III), differing in their binder and waste sand content. Due to the limited number of global studies addressing the use of XPS regranulates in concrete mixtures, particular attention was given to their behavior within the cementitious matrix. The tests were conducted on cubic samples with a side length of 150 mm and cylindrical specimens with a diameter of 150 mm and a height of 300 mm, in accordance with PN-EN 12390-3. The best mechanical performance was achieved by composites containing XPS and sand. Mixtures incorporating material A exhibited lower strength and higher deformability. The results highlight the significant potential of XPS regranulate as a component of lightweight cementitious composites.

PL

Celem pracy prezentowanej w artykule była ocena wpływu rodzaju regranulatu polistyrenowego oraz składu mieszanki cementowej na właściwości mechaniczne lekkich kompozytów cementowych. Uwzględniono trzy typy regranulatów: mieszaninę EPS/XPS (materiał A) oraz dwa warianty XPS (materiały B i C), stosowane w trzech recepturach (I-III), różniących się zawartością spoiwa i piasku odpadowego. Ze względu na ograniczoną liczbę badań w literaturze światowej dotyczących zastosowania regranulatów XPS w mieszankach betonowych, szczególną uwagę poświęcono jego zachowaniu w kompozycie cementowym. Badania przeprowadzono na próbkach sześciennych o długości boku 150 mm oraz walcach o średnicy 150 mm i wysokości 300 mm, zgodnie z PN-EN 12390-3. Najlepsze parametry wytrzymałościowe osiągnęły kompozyty z XPS i dodatkiem piasku. Mieszanki z materiałem A wykazały niższą wytrzymałość i większą odkształcalność. Wyniki wskazują na istotny potencjał regranulatu XPS jako składnika lekkich kompozytów cementowych.

12

Wpływ stosunku wodno-cementowego na właściwości elektryczne wielofunkcyjnych kompozytów cementowych

Frąc Maksymilian, Szołdra Paulina, Pichór Waldemar

Cement Wapno Beton

|

2025

|

R. 30, nr 1

57--74

PL

W niniejszej pracy przedstawiono wyniki badań dotyczących wpływu stosunku wodno-cementowego [w/c] na właściwości elektryczne kompozytów cementowych z grafitem ekspandowanym [EG]. Analizie poddano próbki zawierające od 2% do 6% EG, przy stosunkach w/c w zakresie od 0,40 do 0,60. Badania obejmowały pomiary rezystywności metodą czteropunktową, spektroskopię impedancyjną, a także ocenę właściwości termoelektrycznych i samonagrzewających kompozytów. Uzyskane wyniki wskazują, że zwiększenie stosunku w/c prowadzi do obniżenia przewodnictwa elektrycznego badanych kompozytów, niezależnie od zawartości dodatku EG. Analiza widm impedancyjnych wykazała, iż w rozpatrywanym zakresie w/c, próg perkolacji zostaje przekroczony w przypadku kompozytów zawierających powyżej 4% EG. Im wyższa zawartość EG tym przy wyższym w/c próg perkolacji jest przekroczony. Istotną obserwacją jest kształt widma Nyquista dla kompozytów znajdujących się w zakresie perkolacji - słabo wykształcone półokręgi. Im bliżej progu perkolacji znajduje się kompozyt, tym mniej wyraźnie wykształcony jest półokrąg. Taki charakterystyczny kształt widma umożliwia określenie zawartości dodatku przewodzącego w zakresie perkolacji. Dodatkowo, wyniki badań potwierdzają wpływ stosunku w/c na właściwości samonagrzewające analizowanych kompozytów cementowych. Natomiast w/c wydaje się nie wpływa na wartość współczynnika Seebecka powyżej progu perkolacji. Uzyskane rezultaty jednoznacznie wskazują na istotną rolę zarówno stosunku wodno-cementowego w kształtowaniu właściwości funkcjonalnych tych materiałów.

EN

This study presents the results of research on the influence of the water-to-cement ratio [w/c] on the electrical properties of cement composites with expanded graphite [EG]. The analysis was conducted on samples containing 2 % to 6 % EG, with w/c ratios ranging from 0.40 to 0.60. The experimental program included four-point probe resistivity measurements, impedance spectroscopy, as well as evaluation of the thermoelectric and self-heating properties of the composites. The results indicate that increasing the w/c ratio leads to a reduction in the electrical conductivity of the studied composites, regardless of the EG content. Impedance spectra analysis showed that, within the investigated w/c range, the percolation threshold is exceeded in composites containing more than 4 % EG. The higher the EG content, percolation threshold is exceeded at higher w/c. An important observation is weakly formed semicircles in Nyquist plot for composites in the percolation zone. The closer conductivity of the composite is to the percolation threshold, the less distinct the semicircle. This characteristic spectrum shape allows for the determination of the conductive additive content in the percolation zone. Furthermore, the findings confirm that the w/c ratio significantly influences the self-heating properties of the investigated cement composites. In contrast, the w/c ratio does not appear to affect the magnitude of the Seebeck coefficient above the percolation threshold. The obtained results clearly indicate the significant role of water-to-cement ratio in shaping the functional properties of these materials.

13

Projektowanie i właściwości samonaprawialnych kompozytów cementowych z wykorzystaniem mikrokapsułek polimerowych

Wang Jing, Guo Guoying, Li Xin, Guo Wenjun, Yang Ling

Cement Wapno Beton

|

2025

|

R. 30, nr 2

160--178

PL

Kompozyty cementowe we wczesnej fazie utwardzania są podatne na mikropęknięcia spowodowane skurczem. Podczas eksploatacji powstają mikropęknięcia spowodowane obciążeniami mechanicznymi, cyklami zmian temperatury i innymi czynnikami. Mikropęknięcia te prowadzą do zmniejszenia ich trwałości, co jest powszechnym problemem w dziedzinie inżynierii. Aby zwiększyć trwałość kompozytów cementowych i umożliwić samonaprawę pęknięć, w niniejszym artykule zaproponowano innowacyjną metodę projektowania kompozytów cementowych z wykorzystaniem mikrokapsułek polimerowych, które są syntetyzowane w procesie polimeryzacji in situ. Mikrokapsułki polimerowe o wielkości cząstek około 100 μm, syntezowane są w warunkach kwaśnych [pH = 2]. Charakteryzują się jednolitą morfologią i doskonałą stabilnością termiczną. Dokonano charakterystyki mikrokapsułek oraz zbadano właściwości materiałów kompozytowych w celu oceny skuteczności tej metody. Wyniki pokazują, że mikrokapsułki syntezowane przy pH = 2 mają jednolity kulisty kształt, wielkość cząstek około 100 μm i dobrą stabilność termiczną [temperatura maksimum rozkładu wynosiła powyżej 200ᵒC]. Badania właściwości mechanicznych wykazały, że gdy zawartość mikrokapsułek wynosi 2% [w stosunku do masy cementu], 28-dniowa wytrzymałość na ściskanie próbek cementowych osiąga 35,2 MPa. Po uszkodzeniu wskaźnik odzysku osiągnął 103,5%. Doświadczenia dotyczące samonaprawiania pęknięć wykazały, że początkowe pęknięcia próbek w grupie badanej wykazały znaczący efekt leczenia, zmniejszając szerokość pęknięć o 85% w ciągu 16 dni w określonych warunkach eksploatacji. Badania wstępnie potwierdzają, że kompozyty cementowe z mikrokapsułkami mają dobry potencjał samonaprawczy i właściwości mechaniczne, dostarczając dowodów na zastosowanie samonaprawiającego się betonu w inżynierii lądowej.

EN

Cementitious composites are prone to microcracks due to shrinkage in the early stage of curing. During service, they develop microcracks due to mechanical loads, temperature cycling and other factors. These microcracks will lead to a decrease in their durability, which is a common problem in the engineering field. To enhance the durability of cementitious composites and enable crack self-healing, this study innovatively proposes a preparation method for cementitious composites using polymer microcapsules, which are synthesized by in-situ polymerization. Under acidic conditions [pH = 2], polymer microcapsules, with a particle size of around 100 μm, uniform morphology, and excellent thermal stability, are synthesized and uniformly integrated into the cement matrix. The performance of the microcapsules and the composite materials is characterized and tested to evaluate the effectiveness of the method. The results show that under specific acidic conditions [pH = 2], the synthesized microcapsules display a uniform spherical shape, with a particle size of approximately 100 μm and strong thermal stability [main decomposition temperature above 200ᵒC]. Mechanical tests reveal that when the microcapsule content is 2% [by the mass of cement], the 28-day compressive strength of cementitious specimens reaches 35.24 MPa. After damage, the recovery rate of the specimens reached 103.46 %. Crack healing experiments showed that the initial cracks of the specimens in the study group had a significant healing effect by reducing the crack width by 85% within 16 days under specific maintenance conditions. The study preliminarily confirms that the cementitious composites with microcapsules have good self-healing potential and mechanical properties, providing evidence for the engineering application of self-healing concrete.

14

Recycled polymer fibers in cement composites for sustainable construction

Walerus Tomasz, Moj Mateusz, Bodak Bartłomiej

|

Vol. 73, nr 5

art. no. e155031

EN

Innovative approaches in urban development should address all aspects, including waste management, with a strong focus on sustainability and environmental protection. Various cementitious composites can be considered a viable medium that allows waste storage. In this study, the effect of the polyester-vinyl fiber addition on the strength and microstructural properties of cement mortars was investigated to determine the optimal fiber content. The fibers were added to the composite at 1%, 2% and 4% by weight of the cement mortar mix. The fibers used were fine fraction (0–1 mm) and coarse fraction (1–4 mm). The material microstructures, particularly in relation to the properties of the fiber-cement matrix interface for the selected mortar, were then characterized using scanning electron microscopy (SEM). The results showed that, aside from the reference sample, the mortars containing 1% fibers of both the fine and coarse fractions had the highest compressive strength. In relation to the reference mix, the sample with 2% fine fraction polyester-vinyl fibers and the sample with 1% coarse fraction fibers achieved the best flexural strength, lower than the reference sample only by about 4%. The worst performance in each test was achieved by mortars containing 4% fibers. The analysis conducted was compared with findings from related studies, indicating the possibility of solving the challenges observed during the research. The solution indicated in the paper has the potential to create a procedure for the disposal of used posters and banners in cement mortar production.

15

Kompozyty cementowe zawierające mieszaninę pyłów powstających podczas produkcji cementu. Część I

Pizoń Jan, Kowal Robert

Przegląd Budowlany

|

2024

|

R. 95, nr 7

189--192

PL

Artykuł obejmuje tematykę wykorzystania jako składnika kompozytów cementowych pyłów powstających podczas produkcji cementu (CD). W badaniach zastosowana została mieszanina pyłów z odpylania pieca (Cement Kiln Dust – CKD) oraz pyłów z filtrów by-passowych (Cement Bypass Dust – CBPD). Głównym celem jest sprawdzenie wpływu pyłów cementowych na właściwości kompozytów zawierających cementy portlandzki i wapniowo-siarczanoglinianowy. Artykuł podzielony jest na 2 części. W części pierwszej – przeglądowej – dokonano opisu aktualnego stanu wiedzy. Przywołane zostały wyniki badań wpływu pyłów cementowych na właściwości zapraw i mieszanek betonowych. Dodatkowo przedstawiono charakterystykę składników użytych do przygotowania zapraw oraz metodykę badań według obowiązujących norm. W części drugiej – badawczej – przedstawione zostały rezultaty badań wraz z dyskusją wyników oraz zostały sformułowane wnioski. Wyniki badań wskazują na korzystny wpływ niewielkich ilości mieszaniny pyłów na właściwości zapraw. W porównaniu do składu referencyjnego parametry badanych zapraw z pyłami cementowymi nie uległy znaczącemu pogorszeniu. Można zatem uznać, że stosowanie niewielkich ilości pyłów cementowych w kompozytach cementowych jest uzasadnione z punktu widzenia technicznego. Skurcz osiąga najkorzystniejsze wartości przy zastosowaniu mniejszych ilości CD w pierwszych dniach dojrzewania. Po 28 dniach wszystkie próbki wykazały pęcznienie, a najmniejsze było przy największej ilości CD. Można więc uznać, że optymalizacja składu spoiwa powinna brać pod uwagę kompromis między wytrzymałością a skurczem/pęcznieniem. W pracy oprócz aspektu technicznego podkreślono znaczenie ekologiczne takiego zastosowania pyłów i rodzajów spoiw w kompozytach.

EN

The article covers the subject of using dusts generated during cement manufacturing (CD) as an ingredient in cement composites. Mixed Cement Kiln Dust (CKD) and Cement Bypass Dust (CBPD) were used in research. The main objective is to examine the effect of mixed cement dusts on the properties of composites containing Portland and calcium-sulfate-aluminate cements. The article is divided into two parts – the first one contains review and describes the current state of the art. The results of studies of the effect of cement dusts on the properties of mortars and concrete mixes are recalled. Additionally the characteristics of the ingredients used in the preparation of mortars and the test methodology according to current standards are presented. In the second part the results of the research are presented along with a discussion of the results, and the conclusions are formulated. The results of the study indicate a beneficial effect of small amounts of dust on the properties of mortars. Compared to the reference composition, the parameters of the tested mortars containing cement dust did not significantly deteriorate. Therefore, it can be concluded that the use of small amounts of cement dust in cement composites is justified from the technical point of view. Shrinkage reaches the most favorable values when using smaller amounts of CD in the first days of curing. After 28 days, all samples showed swelling, and the least swelling was with the highest amount of CD. Thus, it can be concluded that the optimization of the binder composition should take into account the trade-off between strength and shrinkage/swelling. In addition to the technical aspect, the paper emphasizes the ecological importance of such use of dusts and various binders in cement composites.

16

Influence of water surface tension-reducing chemical agents on early shrinkage strain in cement composites

Zieliński Adam

Materiały Budowlane

|

2024

|

nr 8

5--12

EN

Early shrinkage deformations can lead to uncontrolled surface cracks in cement composites. The development of a network of cracks due to drying can result in the fragmentation of material and corrosion of reinforcing steel, leading to a loss of durability and usability of the structure, even without operational loads. This paper presents a new version measurement stand for recording early shrinkage deformations and tests the influence of chemical admixtures that reduce the surface tension of water (SRA) on reducing shrinkage deformations during the plastic stage and early hardening stage of the material. The analyses conducted concluded that increasing the SRA admixture content to 2% of the cement mass decreases early shrinkage deformations in cement composites.

PL

Wczesne odkształcenia skurczowe mogą doprowadzić do niekontrolowanych pęknięć powierzchniowych kompozytów cementowych. Rozwój siatki spękań w wyniku wysychania może skutkować wykruszeniem fragmentów materiału i korozją stali zbrojeniowej i wpływać na utratę trwałości i użytkowalności konstrukcji bez wpływu obciążeń eksploatacyjnych. W artykule przedstawiono nową wersję stanowiska pomiarowego do rejestracji wczesnych odkształceń skurczowych i przeprowadzono badania wpływu domieszek chemicznych zmniejszających napięcie powierzchniowe wody (SRA) na redukcję odkształceń skurczowych w etapie plastycznymi wczesnego twardnienia materiału. Na podstawie przeprowadzonych analiz stwierdzono, że zwiększenie zawartości domieszki SRA do 2% masy cementu powoduje spadek wczesnych odkształceń skurczowych kompozytów cementowych.

17

Effect of metakaolin and zeolite as cement-reducing additives on the properties of ecological cement composites

Gołaszewska Małgorzata, Gołaszewski Jacek

Materiały Budowlane

|

2024

|

nr 9

18--25

EN

In the study, the effects of metakaolin MK and zeolite Z on cement paste and mortar properties were determined. Blends with different proportions of MK and Z were introduced instead of cement in amounts of up to 40%. It was found that the MK/Z blends delayed the setting time, reduced the amount of hydration heat released and reduced the consistency of the mortars, decreased the early and 28-day strength, with little effect on the 90-day strength, and reduced the shrinkage of the mortars. The intensity of the above-mentioned effects increases with an increase in the amount of MK/Z blend and/or an increase in the amount of Z in the blend. The synergistic effect resulting from the simultaneous introduction of MK and Z is not considerable, but by appropriately selecting the proportions of the MK/Z mixture, the properties of cement and cement composites can be modified and the amount of clinker or cement can be significantly reduced without affecting the strength.

PL

W badaniach określono wpływ metakaolinu MK i zeolitu Z na właściwości zaczynów i zapraw cementowych. Mieszaniny o różnych proporcjach MK i Z wprowadzono zamiast cementu w ilości do 40%. Stwierdzono, że opóźniają one czas wiązania, zmniejszają ilość wydzielonego ciepła hydratacji i pogarszają konsystencję zapraw, zmniejszają wytrzymałość wczesną i 28-dniową, w małym stopniu wpływają na wytrzymałość 90-dniową oraz zmniejszają skurcz zapraw. Intensywność wymienionych efektów zwiększa się wraz ze wzrostem ilości mieszaniny MK/Z i/lub ilości Z. Efekt synergii wynikający z jednoczesnego wprowadzenia MK i Z nie jest duży, ale odpowiednio dobierając proporcje mieszaniny MK/Z, można korygować właściwości cementu i kompozytów cementowych i bez pogorszenia ich wytrzymałości znacznie zmniejszyć ilość odpowiednio klinkieru lub cementu.

18

Wpływ składu spoiwa na zarastanie rys w kompozytach cementowych

Grzmil Wioletta, Tutaj-Dudała Magdalena

Inżynieria i Budownictwo

|

2024

|

R. 80, nr 6

405--409

PL

Skład spoiwa w kompozytach cementowych wpływa na częściowe lub całkowite przywrócenie właściwości materiału podczas procesu samozaleczenia. Przedmiotem badań był wpływ składu spoiwa na zdolność wypełnienia rys w kompozytach cementowych. Celem badań była ocena skuteczności zmniejszenia zarysowań podczas samoleczenia autogenicznego zapraw cementowych ze spoiwem zawierającym metahaloizyt i cement wapniowo-siarczanoglinianowy. Wyniki przeprowadzonych badań wykazały, że częściowe zastąpienie cementu spoiwem wapniowo-siarczanoglinianowym i metahaloizytem wpłynęło na zarastanie rys zaprojektowanych zapraw cementowych.

EN

The composition of the binder in cement composites influences the partial or complete restoration of the material's properties during the self-healing process. The subject of the research was the influence of the binder composition on the ability to fill cracks in cement composites. The aim of the research was to assess the effectiveness of reducing scratches during autogenous self-healing of cement mortars with a binder containing metahalloysite and calcium sulphate-aluminate cement. The results of the conducted tests showed that the partial replacement of cement with a calcium-sulfate-aluminate binder and metahalloysite influenced the growth of cracks in the designed cement mortars.

19

Badania wstępne możliwości zastosowania regranulatu polipropylenowego w mieszankach cementowych przeznaczonych do druku 3D

Skibicki Szymon, Żygadło Alicja, Głowacka Monika, Górnostaj Dariusz

Builder

|

2024

|

R.28, nr 12

36--40

PL

W artykule omówiono badania nad zastosowaniem kruszywa recyklingowego w postaci regranulatu polipropylenowego (PP) w druku 3D kompozytów cementowych. Skupiono się na ocenie wpływu zastąpienia kruszywa naturalnego regranulatem PP na właściwości mechaniczne i reologiczne kompozytu na spoiwie cementowych. Przeprowadzono badania wytrzymałości na zginanie i ściskanie dla próbek pielęgnowanych w warunkach normowych oraz poddanym oddziaływaniu temperatury 300°C. W badaniach przetestowano różne poziomy zastąpienia kruszywa naturalnego regranulatem polipropylenowym PP (10%, 30%, 50%) w mieszance betonowej. Stwierdzono, że zastąpienie kruszywa naturalnego regranulatem PP powoduje obniżenie wytrzymałości na ściskanie i zginanie próbek przechowywanych w warunkach normowych do 66,36%, a próbek poddanych oddziaływaniu temperatury 300°C aż do 80,11%. Ponadto przeprowadzono badania niszczące kratownic wykonanych w technologii druku 3D przy wykorzystaniu mieszanki z 10% zastąpieniem kruszywa naturalnego przez regranulat PP oraz mieszanki referencyjnej. Wykazano, że w wydrukowanej konstrukcji kratownicy, gdzie o kryterium zniszczenia zdecydowała wytrzymałość na rozciągania, redukcja wytrzymałości związana z zastosowaniem regranulatu PP nie była statystycznie istotna w porównaniu do mieszanki referencyjnej.

EN

The paper discusses research on the use of recycled aggregate in the form of polypropylene (PP) regranulate in 3D printing of cement composites. The focus was on analyzing the impact of replacing natural aggregate with PP regranulate on the mechanical and rheological properties of the cement-based composite. Tests were conducted to assess the flexural and compressive strength of samples cured under standard conditions and exposed to a temperature of 300°C. The study tested various levels of natural aggregate replacement with PP regranulate (10%, 30%, 50%) in the cement mixture. It was found that replacing natural aggregate with PP regranulate resulted in a reduction in compressive and flexural strength by up to 66.36% for samples stored under standard conditions, and by up to 80.11% for samples exposed to 300°C. Additionally, destructive testing was performed on trusses made using 3D printing technology for a mix with 10% replacement of natural aggregate by PP regranulate and a reference mix. The tests showed that in the printed truss structure, where tensile strength was the failure criterion, the reduction in strength due to the use of PP regranulate was not statistically significant compared to the reference mix.

20

Study on the working mechanism of self-resetting performance of superelastic SMA fiber-reinforced ECC beams

Yang Zhao, Wu Qing, Qi Xiaolong, Xiang Jichao

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2024

|

Vol. 24, no. 3

art. no. e180, 2024

EN

This study aimed to master the self-resetting performance and working mechanism of superelastic shape memory alloy fibers reinforced engineered cementitious composite (SMAF-ECC) beams. Four SMAF-ECC pre-cut beams were fabricated. The three-point bending test was used to analyze the changes in mid-span deflection and crack width under different shape memory alloy (SMA) fibers lengths and end forms. And the stress of SMA fiber was analyzed by ABAQUS. Finally, the working mechanism of SMA fiber was revealed. The results showed that SMAF-ECC specimens perform well in deformation recovery and crack closure. Among them, the maximum deflection self-recovery rate of the specimen was 83.6%. And compared to the engineered cementitious composite (ECC) specimen, the residual crack width was reduced by 76.62% to 84.01%. In addition, reducing the length and diameter of the SMA fiber increased its stress. However, the length of SMA fiber had little effect on the deflection self-recovery rate of SMAF-ECC specimens, and the maximum difference between the specimens with different SMA fiber lengths was only 1.1%. The working mechanism of SMA fiber included four stages: linear elastic, descent, platform, and deformation strengthening stage. After the SMA fiber entered the platform phase, the residual deformation of the specimen was significantly reduced. When entering the deformation strengthening stage, the SMA fiber not only improved the bearing capacity of the specimen, but also provided greater restoring force, considerably improved the specimen’s self-resetting performance. This paper offered a theoretical basis for the design of self-resetting beams.