Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Influence of granulated rubber from waste tires on ASR expansion, microstructure, and mechanical properties of mortars

Jóźwiak-Niedźwiedzka Daria, Nowicki Dominik, Denis Piotr, Osial Magdalena, Fantilli Alessandro P.

Roads and Bridges - Drogi i Mosty

|

2025

|

Vol. 24, no. 3

319--330

EN

The paper presents the results of research on the effect of partially replacing the sand fraction in cement mortar mixes with granulated rubber (GR) from waste tires on the potential for alkali–silica reaction (ASR) occurrence. ASR is a significant durability issue in cement-based composites, which can lead to substantial expansion and cracking in these materials. The study also analyzed the influence of rubber aggregate on the mechanical properties of mortars, particularly compressive and flexural strength, as well as on the microstructure of the mortars. Additionally, the impact of NaOH on the properties of granulated rubber aggregate was evaluated. Reference mortars were prepared using moderately reactive sand (R1) and highly reactive sand (R3), while in the experimental mixes, rubber aggregate was used as a volumetric replacement for a specific sand fraction at levels of 15% and 30%. ASR-related expansion tests were conducted in accordance with the RILEM AAR-2 guidelines. The results showed that partially replacing sand with rubber aggregate effectively reduced ASR-induced expansion, likely due to the rubber’s ability to absorb stress and restrict moisture migration, thereby mitigating the reaction. However, the use of rubber aggregate also led to a decrease in both compressive and flexural strength, which is a typical effect when introducing elastic materials, such as rubber, into cementitious mixes. The findings highlight the potential of granulated rubber from waste tires recycled as a sustainable additive in cement-based materials to control ASR, especially in structures exposed to aggressive environmental conditions. Additionally, the use of this type of aggregate aligns with the principles of the circular economy by utilizing rubber waste and simultaneously delivering both environmental and performance benefits.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań dotyczących wpływu częściowego zastąpienia frakcji piasku w mieszankach zapraw cementowych recyklingowym kruszywem gumowym na potencjał występowania reakcji alkalia-krzemionka (ASR). ASR jest istotnym problemem trwałości w kompozytach o matrycy cementowej, ponieważ może prowadzić do znacznego pęcznienia i spękań w tych materiałach. Analizowano również wpływ kruszywa gumowego na właściwości mechaniczne zapraw, w szczególności na wytrzymałość na ściskanie i zginanie, oraz na mikrostrukturę zapraw. Dodatkowo przeanalizowano oddziaływanie NaOH na właściwości kruszywa gumowego. Zaprawy referencyjne przygotowano z użyciem umiarkowanie reaktywnego piasku (R1) i wysoko reaktywnego piasku (R3), natomiast w mieszankach eksperymentalnych zastosowano kruszywo gumowe jako zamiennik objętościowy określonej frakcji piasku w ilościach 15% i 30%. Badania rozszerzalności związanej z ASR przeprowadzono zgodnie z wytycznymi RILEM AAR-2. Uzyskane wyniki wykazały, że częściowe zastąpienie piasku kruszywem gumowym skutecznie ograniczało ekspansję wywołaną ASR, prawdopodobnie dzięki zdolności gumy do pochłaniania naprężeń oraz ograniczania migracji wilgoci, co w konsekwencji łagodziło reakcję. Zastosowanie kruszywa gumowego prowadziło jednak do obniżenia wytrzymałości na ściskanie i na zginanie, co jest typowym efektem wprowadzania do mieszanek materiałów elastycznych, takich jak guma. Wyniki badań podkreślają potencjał recyklingowego kruszywa gumowego jako zrównoważonego dodatku do materiałów cementowych, umożliwiającego kontrolowanie reakcji alkalia-krzemionka, zwłaszcza w konstrukcjach narażonych na agresywne warunki środowiskowe. Dodatkowo wykorzystanie tego rodzaju kruszywa wpisuje się w założenia gospodarki o obiegu zamkniętym, poprzez zagospodarowanie odpadów gumowych i jednoczesne przynoszenie korzyści środowiskowych oraz użytkowych.

2

Badanie gazoprzepuszczalności betonu osłonowego przeznaczonego do konstrukcji ochronnych w energetyce jądrowej

Jóźwiak-Niedźwiedzka Daria, Kubissa Wojciech, Choinska-Colombel Marta, Brachaczek Aneta, Pawlak Marcin

IPPT Reports on Fundamental Technological Research

|

2024

|

nr 2

74--88

PL

Praca dotyczy badania gazoprzepuszczalności betonu osłonowego przy użyciu trzech różnych metod. W badaniach porównano betony z kruszywem serpentynitowym i magnetytowym oraz cementami CEM I i CEM III. Wyniki wykazały, że beton z kruszywem magnetytowym cechuje się niższą gazoprzepuszczalnością oraz wyższą wytrzymałością na ściskanie w porównaniu do betonu z kruszywem serpentynitowym. Z kolei betony wykonane z cementu hutniczego charakteryzowały się większą szczelnością niż te z cementu portlandzkiego. Określono korelacje między wskaźnikami przepuszczalności powietrza i azotu, które mogą być użyteczne w nieniszczącym szacowaniu gazoprzepuszczalności betonu w kluczowych konstrukcjach, takich jak przyszłe elektrownie jądrowe w Polsce.

EN

The research conducted focuses on investigating the gas permeability of shielding concrete using three different methods. The study compared concretes made with serpentinite and magnetite aggregates, as well as those made with slag and Portland cement. The results indicated that concrete containing magnetite aggregate displayed lower gas permeability and higher compressive strength compared to concrete with serpentinite aggregate. Furthermore, concretes made with slag cement CEM III demonstrated greater tightness than those made with Portland cement CEM I. Additionally, correlations were established between air and nitrogen permeability indices, which could be valuable for non-destructive estimation of gas permeability in actual structures, such as future nuclear power plants in Poland.

3

Ilościowa charakterystyka mikrostruktury betonu w diagnostyce powierzchniowych uszkodzeń posadzki przemysłowej

Glinicki Michał A., Jóźwiak-Niedźwiedzka Daria, Brandt Andrzej M., Dziedzic Kinga

Inżynieria i Budownictwo

|

2024

|

R. 80, nr 6

400--404

PL

Przedstawiono wyniki oceny diagnostycznej posadzki przemysłowej z wykorzystaniem metodyki ilościowej oceny mikrostruktury betonu. Objawami uszkodzeń były pylenie powierzchniowe i delaminacja warstwy utwardzonej. Przeprowadzono analizę petrograficzną składu betonu w próbkach-odwiertach. Zaobserwowano nadmierne napowietrzenie betonu, gromadzenie się porów powietrznych i występowanie ukierunkowanych spękań, miejscową zmienność składu fazowego produktów hydratacji cementu, w tym występowanie obszarów o intensywnej karbonatyzacji, co wpływało na przedwczesne uszkodzenia powierzchniowe.

EN

Diagnostic assessment of industrial floor using the methodology of quantitative evaluation of concrete microstructure is presented. Symptoms of damage included surface dusting and delamination of the top layer. A petrographic analysis of the concrete composition in core specimens was carried out. Excessive air content, accumulation of air voids and the occurrence of oriented cracks, local variability of the phase composition of cement hydration products, including the occurrence of carbonated areas were observed and associated with the premature surface damage.

4

Diagnostyka przedwczesnych uszkodzeń betonowych posadzek przemysłowych utwardzanych powierzchniowo

Glinicki Michał A., Jóźwiak-Niedźwiedzka Daria, Brandt Andrzej M.

Cement Wapno Beton

|

2023

|

R. 28, nr 6

409--427

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań diagnostycznych betonowych posadzek przemysłowych utwardzanych powierzchniowo. Wybrane przykłady posadzek obejmowały przedwczesne uszkodzenia warstw powierzchniowych, wykazujących intensywne pylenie, miejscowe delaminacje i obszarowe odpryski, bez uszkodzeń układu konstrukcyjnego. Zastosowano technikę ilościowych badań petrograficznych betonu na próbkach-odwiertach z posadzek, obejmujących analizę cyfrowych obrazów mikroskopowych z mikroskopu optycznego polaryzacyjnego i mikroskopu skaningowego. Posypkę utwardzającą i sproszkowane próbki matrycy cementowej badano za pomocą termicznej analizy różnicowej i dyfraktometrii rentgenowskiej. Metodę badania mikrotwardości wykorzystano do oceny miejscowego zróżnicowania właściwości mechanicznych. W przekrojach betonu zidentyfikowano obszary niejednorodności rozkładu porów powietrznych, zlokalizowano obszary o podwyższonej porowatości i obszary spękań w betonie, oznaczono lokalną zmienność składu fazowego produktów hydratacji cementu oraz występowanie obszarów skarbonatyzowanych. Na tej podstawie przedyskutowano przyczyny powstania uszkodzeń. Wykazano kluczową rolę ilościowych badań petrograficznych w diagnozowaniu przedwczesnych powierzchniowych uszkodzeń posadzek przemysłowych.

EN

The article presents the diagnostic results on surface-hardened industrial concrete floors. Selected examples of floors showcased premature damage to surface layers, characterized by intense dusting, delamination, and local spalling, while the structural system remained unaffected. Quantitative petrographic analysis of concrete was applied to core specimens from the floors, involving the examination of digital images from a polarizing optical microscope and a scanning electron microscope. The hardening compound and powdered specimens of the cement matrix were characterized using differential thermal analysis and X-ray diffraction. A multiple microindentation method was employed to assess local variations in mechanical properties. Concrete cross-section analysis revealed areas with a non-uniform distribution of air voids, identified regions exhibiting increased porosity, highlighted areas of cracking in the concrete, indicated local variability in the phase composition of cement hydration products, and pointed out the presence of carbonated areas. The causes of the damage were discussed based on these findings. The crucial role of quantitative petrographic analysis in diagnosing premature surface damage to industrial floors was demonstrated.

5

Potential alkaline reactivity of sands from domestic deposits

Jóźwiak-Niedźwiedzka Daria, Antolik Aneta, Dziedzic Kinga, Lisowski Paweł

Roads and Bridges - Drogi i Mosty

|

2022

|

Vol. 21, no. 3

253--271

EN

Sand used as fine aggregate in concrete may, under unfavorable environmental conditions, cause alkali-silica reaction and the consequent deterioration of durability and functional properties of concrete. The aim of this work is to compare alkali-silica reactivity of 18 natural sands of various origin. The potential reactivity of sands was tested according to the procedures PB/1/18 and PB/3/18 established in the Technical Guidelines issued by the General Directorate for National Roads and Motorways. Mineral composition of aggregate was analyzed in order to identify reactive minerals. Mortar bar expansion tests and microscopic analyses of the products of alkali-silica reaction were performed. The research indicated that 6 (33%) out of 18 tested aggregates should be classified as “moderately reactive” and 12 (67%) aggregates should be classified as “non-reactive”. It was demonstrated that the origin of sand affects its susceptibility to alkali-silica reaction.

PL

Piasek stosowany jako kruszywo drobne w betonie w niekorzystnych warunkach środowiska może spowodować reakcję alkaliczno-krzemionkową, a w konsekwencji – pogorszenie właściwości użytkowych i trwałości betonu. Celem pracy jest porównanie reaktywności alkaliczno-krzemionkowej 18 piasków naturalnych o różnym pochodzeniu. Wykonano badania potencjalnej reaktywności piasku zgodnie z procedurami PB/1/18 i PB/3/18 przedstawionymi w Wytycznych Technicznych GDDKiA. Przeprowadzono analizę składu mineralnego kruszywa pod kątem zawartości reaktywnych minerałów, badanie wydłużenia próbek zapraw oraz analizę mikroskopową produktów reakcji alkalia-krzemionka. W toku badań dowiedziono, że 6 kruszyw (33%) spośród 18 przebadanych należy zaklasyfikować do kategorii „umiarkowanie reaktywne”, natomiast 12 kruszyw (67%) należy przypisać do kategorii „niereaktywne”. Wykazano wpływ pochodzenia piasku na jego podatność na wystąpienie reakcji alkalicznej.

6

Analysis of causes of damage to single-layer concrete highway pavement

Glinicki Michał A., Jóźwiak-Niedźwiedzka Daria, Antolik Aneta, Dziedzic Kinga, Dąbrowski Mariusz, Bogusz Karolina, Lisowski Paweł

Roads and Bridges - Drogi i Mosty

|

2022

|

Vol. 21, no. 3

183--201

EN

Premature damage to the concrete pavement of a trunk road section after 15 years of its service life was noticed. The damage manifested itself in cracking along transverse joints and in the corners of slabs. Diagnostic investigations, covering a petrographic analysis of concrete and mineral aggregates by means of optical and scanning microscopy, an evaluation of the elastic properties, the degree of cracking and air-void parameters and an identification of the alkali-silica reaction products, were carried out on core samples. Multiple cracks in coarse quartzite aggregate particles and in cement matrix were found. A significant presence of microcrystalline and cryptocrystalline quartz in quartzite particles was detected. Typical alkali-silica reaction products were unambiguously identified. The considerable cracking and the substantial decrease in the modulus of elasticity were correlated with the presence of reactive quartz in the quartzite aggregate and the alkali-silica reaction was found to be the main cause of the damage. Additional damaging factors, such as heavy traffic loads and frost aggression, are discussed.

PL

Po 15 latach eksploatacji odcinka drogi ekspresowej zaobserwowano przedwczesne uszkodzenia nawierzchni betonowej objawiające się widocznymi spękaniami, głównie wzdłuż spoin poprzecznych oraz w narożach płyt. Na próbkach-odwiertach przeprowadzono badania diagnostyczne, obejmujące analizę petrograficzną betonu i kruszyw mineralnych przy użyciu mikroskopii optycznej i skaningowej, ocenę właściwości sprężystych, stopnia spękania i charakterystyki porów, a także identyfikację produktów reakcji alkalia-krzemionka. Stwierdzono liczne pęknięcia w ziarnach kruszywa grubego kwarcytowego oraz w matrycy cementowej. W ziarnach kwarcytu zidentyfikowano znaczącą obecność kwarcu mikrokrystalicznego i kryptokrystalicznego. Jednoznacznie zidentyfikowano produkty reakcji alkalia-krzemionka o typowym składzie. Znaczne spękanie i zmniejszenie modułu sprężystości skorelowano z obecnością reaktywnego kwarcu w kruszywie kwarcytowym, uznając reakcję alkalia-krzemionka za główną przyczynę uszkodzeń. Przedyskutowano możliwą rolę dodatkowych czynników destrukcyjnych, takich jak wpływ ruchu pojazdów ciężkich oraz agresji mrozu.

7

Reaktywność kruszywa w betonie

Glinicki Michał A., Jóźwiak-Niedźwiedzka Daria

Materiały Budowlane

|

2021

|

nr 3

51--54

8

Susceptibility of selected aggregates from sedimentary rocks to alkali-aggregate reaction

Glinicki Michał A., Jóźwiak-Niedźwiedzka Daria, Antolik Aneta, Dziedzic Kinga, Gibas Karolina

Roads and Bridges - Drogi i Mosty

|

2019

|

Vol. 18, no. 1

5--24

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań reaktywności krajowych kruszyw z wybranych, litych skał osadowych przy wykorzystaniu nowych metod badawczych wdrożonych w dokumentach technicznych Generalnej Dyrekcji Dróg Krajowych i Autostrad (GDDKiA), zgodnych z metodami RILEM i ASTM. Zakres badań obejmował kruszywa grube łamane o potencjalnej przydatności do wykonania wytrzymałego i trwałego betonu, wyprodukowane ze skał wapienia, dolomitu, piaskowca i szarogłazu. W składzie mineralnym kruszyw z wapieni i dolomitu nie stwierdzono obecności reaktywnych form kwarcu; w ziarnach kruszywa z szarogłazów i piaskowca występował kwarc mikro- i kryptokrystaliczny. Na podstawie wydłużenia próbek określono następujące kategorie reaktywności wybranych krajowych kruszyw ze skał osadowych: R0, R1 i R2. Zaobserwowano występowanie żelu krzemianu sodowo-potasowo-wapniowego o składzie charakterystycznym dla produktów reakcji alkalia-kruszywo, zgodnym z danymi literaturowymi. Uzyskano spójną ocenę reaktywności kruszyw.

EN

The paper presents the results of investigations into the reactivity of domestic aggregates produced from selected sedimentary rocks, carried out using the new testing methods, consistent with the RILEM and ASTM methods, implemented by GDDKiA (Polish General Directorate for National Roads and Motorways) documents. The range of the investigations covered coarse crushed aggregates produced from limestone, dolomite, sandstone and greywacke rocks, potentially suitable for making strong and durable concrete. No reactive forms of quartz were found in the mineralogical composition of the limestone aggregates and the dolomite aggregates. Micro- and cryptocrystalline quartz occurred in the particles of the greywacke aggregates and the sandstone aggregates. On the basis of the expansion of mortar and concrete specimens the aggregates produced from the sedimentary rocks were classified into the reactivity categories: R0, R1 and R2. A sodium-potassium-calcium silicate gel, whose composition (consistent with that reported in the literature) was characteristic of the alkali-silica reaction products, was found. The investigations resulted in a consistent assessment of the reactivity of the aggregates.

9

Resistance of selected aggregates from igneous rocks to alkali-silica reaction: verification

Jóźwiak-Niedźwiedzka Daria, Antolik Aneta, Dziedzic Kinga, Glinicki Michał A., Gibas Karolina

Roads and Bridges - Drogi i Mosty

|

2019

|

Vol. 18, no. 1

67--83

PL

W artykule przedstawiono badania reaktywności kruszyw ze skał magmowych przeprowadzone zgodnie z procedurami ujętymi w instrukcjach GDDKiA OST „Nawierzchnie betonowe” w celu oceny ich przydatności do stosowania w technologii betonu cementowego na drogowe konstrukcje inżynierskie i nawierzchnie. Analizie poddano kruszywa ze skał wylewnych: bazalt, melafir i porfir oraz ze skał głębinowych: granit i gabro. Przeprowadzono ocenę składu mineralnego kruszyw z uwagi na zawartość reaktywnych minerałów krzemionkowych. Przeprowadzono badania wydłużenia próbek zapraw i betonów z kruszywami oraz analizę mikroskopową produktów reakcji alkalia-kruszywo. Stwierdzono występowanie znacznej ilości reaktywnych minerałów w ziarnach kruszywa z porfiru i melafiru: chalcedonu i trydymitu oraz kwarcu mikrokrystalicznego i szkliwa wulkanicznego. Na podstawie przeprowadzonych badań dwa kruszywa ze skał magmowych (melafir oraz porfir) zaklasyfikowano do kategorii R1 - umiarkowanie reaktywne. Kruszywo bazaltowe, granit oraz gabro przypisano kategorii R0 - niereaktywne.

EN

The paper presents investigations into the reactivity of aggregates from igneous rock, carried out in accordance with the procedures contained in the GDDKiA General Technical Specification "Concrete pavements". The aim of the investigations was evaluation of the suitability of the aggregates for road structures and pavements built using cement based concrete technology. Aggregates produced from extrusive rocks (basalt, melaphyre and porphyry) and from intrusive rocks (granite and gabbro) were analysed. The mineral composition of the aggregates was evaluated with regard to their reactive SiO2 content. Expansion tests on mortar bar and concrete prism specimens with analysed aggregates and a microscopic analysis of the alkali-aggregate reaction products were carried out. A considerable amount of reactive minerals: chalcedony, tridymite and microcrystalline quartz and volcanic glass were found in the grains of the porphyry and melaphyre aggregates. On the basis of the conducted investigations the two aggregates made of igneous rocks (melaphyre and porphyry) were classified into category R1 (moderately reactive). The basalt aggregate, the granite aggregate and the gabbro aggregate were assigned to category R0 (non-reactive).