Effect of protruding rebar from casting element on temperature development and compressive strength of mass concrete

• Autorzy: Kaszyńska M. , Skibicki S.

Identyfikatory

DOI

10.24425/ace.2020.131806

Warianty tytułu

PL

Wpływ wystającego z elementu betonowego zbrojenia na rozwój temperatury i wytrzymałość na ściskanie betonu w czasie jego dojrzewania

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The influence of rebar, protruding from concrete element during casting, on temperature and strength development was analyzed. Test models of size 50 cm x 50 cm x 50 cm were made with and without protruding rebar. The rebar protruding from the sample simulated the conditions of the hardening of elements such as bridge abutments or pylons, which require technological break. Samples were cast in insulated formworks, to create semi-adiabatic conditions for concrete curing, simulating real conditions of curing of mass structures. The research utilized selfconsolidating concrete with two different rapid hardening cements: CEM I 42.5R and CEM I 52.5R, and blastfurnace cement CEM III/A 42.5N. Continuous registration of temperatures in the samples was performed for the first 7 days. Based on the results acquired and compressive strength, the amount and kinetics of the heat given off in the concrete was determined and an evaluation of its strength in conditions simulating actual conditions was performed. The research showed that the difference in temperature between the reinforced and non-reinforced sample was approximately 14.0° C.

PL

W artykule przeanalizowano wpływ wystającego z elementu betonowego zbrojenia na rozwój temperatury i wytrzymałości betonu na ściskanie podczas wznoszenia konstrukcji. Wystające zbrojenie może symulować warunki panujące podczas betonowania takich elementach jak przyczółki mostowe czy pylony. Celem badań było ustalenie zależności między ilością generowanego ciepło i wczesną wytrzymałością na ściskanie dla samozagęszczalnych betonów dojrzewających w konstrukcjach masywnych. Wyniki badań mogą być wykorzystane przy opracowaniu technologii betonowania w budownictwie mostowym. W ramach badań wykonano w zaizolowanych termicznie systemowych szalunkach próbki o wymiarach 50 cm x 50 cm x 50 cm z wystającym z konstrukcji zbrojeniem (symulujące element podczas przerwy roboczej) oraz element referencyjny bez zbrojenia. Zastosowane pręty zbrojeniowe miały średnicę 2 cm i długość 80 cm. Jeden koniec pręta znajdował się 20 cm od dna szalunku i wystawał 33 cm ponad jego górną izolację termiczną. W próbce znajdowało się 36 równomiernie rozłożonych prętów zbrojeniowych, co daje stopień zbrojenia równy 4.5%. Temperatura była mierzona podczas dojrzewania betonu za pomocą termopary typu T osadzonej w betonie. Termopary były przymocowane do zbrojenia. Natomiast w próbce niezbrojonej termopary były umieszczone w betonie za pomocą specjalnego zaizolowanego pręta. Temperatura była mierzona przez 7 dni w 5 minutowym interwale czasowym, za pomocą aparatury ConReg 706. Próbka zbrojona i niezbrojona podczas badania były wykonane w tym samym czasie. Termopary były umieszczone w szalunku i podłączone do aparatury pomiarowej przed rozpoczęciem badania. Temperatura wewnątrz próbki była mierzona w trzech punktach: w środku próbki (punkt 1), 5 cm od bocznej krawędzi (punkt 2) oraz 5 cm od górnej krawędzi (punkt 3).

Słowa kluczowe

EN

compressive strength; temperature; casting; self-consolidating concrete; protruding rebar; massive structure

PL

wytrzymałość na ściskanie; temperatura; dojrzewanie; beton samozagęszczalny; pręt zbrojeniowy wystający; konstrukcja masywna

• Wydawca: Komitet Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN ; Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej
• Czasopismo: Archives of Civil Engineering
• Rocznik: 2020
• Tom: Vol. 66, nr 2
• Strony: 211--233
• Opis fizyczny: Bibliogr. 37 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Kaszyńska M.

• West Pomeranian University of Technology, Faculty of Civil Engineering and Architecture, Szczecin, Poland

autor

Skibicki S.

• West Pomeranian University of Technology, Faculty of Civil Engineering and Architecture, Szczecin, Poland

Bibliografia

• 1. Z. Bofang, "Thermal Stresses and Temperature Control of Mass Concrete ", Butterworth-Heinemann, Oxford, 2014.
• 2. Chu, Y. Lee, M.N. Amin, B.-S. Jang, J.-K. Kim, "Application of a thermal stress device for the prediction of stresses due to hydration heat in mass concrete structure ", Construction and Building Materials 45: 192-198, 2013.
• 3. M. Kaszynska, "Mechanical properties of HPC and SCC cured in mass structures ", Bridge Maintenance, Safety and Management, IABMAS’06, Third International Conference, Porto, Portugal, 2006.
• 4. E. Rastrup, "Heat of Hydration in Concrete ", Magazine of Concrete Research Vol. 6, No. 17: 79-92, 1954.
• 5. B. Chmielewska, A. Garbacz, G. Adamczewski, B. Rymsza, “Thermal Actions on the Materials During Deck and Pavement Construction”, Archives of Civil Engineering 64: 101-118, 2018.
• 6. B. Klemczak, A. Knoppik-Wróbel, “Comparison of Analytical Methods for Estimation of Early-Age Thermal- Shrinkage Stresses in RC Walls”, Archives of Civil Engineering 59: 97-117, 2013.
• 7. M. Knauff, B. Grzeszykowski, A. Golubińska, “Minimum Reinforcement for Crack Width Control in RC Tensile Elements”, Archives of Civil Engineering 65: 111-128, 2019.
• 8. P.G. Kossakowski, J. Ślusarczyk, “A Case Study of Pre-Service Cracks in the Concrete Decks of a Two-Level Basement Car Park”, Archives of Civil Engineering 63: 79-97, 2017.
• 9. J.M. Nixon, A.K. Schindler, R.W. Barnes, S.A. Wade, "Evaluation of the maturity method to estimate concrete strength in field applications: Research Report ", Highway Research Center and Department of Civil Engineering at Auburn University, 2008.
• 10. M. Sofi, P.A. Mendis, D. Baweja, "Estimating early-age in situ strength development of concrete slabs", Construction and Building Materials 29: 659-666, 2012.
• 11. H. Nassif, Suksawang N., "Effect of curing methods on durability of high-performance concrete", Transportation Research Record 1798: 31-38, 2002.
• 12. Azenha M., Faria R., Ferreira D., "Identification of early-age concrete temperatures and strains: Monitoring and numerical simulation", Cement and Concrete Composites 31 (6): 369-378, 2009.
• 13. B. Matthieu, B. Farid, T. Jean-Michel, N. Georges, "Analysis of semi-adiabiatic tests for the prediction of earlyage behavior of massive concrete structures ", Cement and Concrete Composites 34 (5): 634–641, 2012.
• 14. B. Klemczak, A. Knoppik-Wróbel, "Reinforced concrete tank walls and bridge abutments: Early-age behaviour, analytic approaches and numerical models ", Engineering Structures 84: 233-251, 2015.
• 15. E. M. Fairbairn, M. M. Silvoso, R. D. T. Filho, J. S. Alves, N. F. Ebecken, "Optimization of mass concrete construction using genetic algorithms ", Computers & Structures 82 (2-3): 281-299, 2004.
• 16. P.J.M. Bartos, "Self-compacting Concrete in Bridge Construction. Guide for design and construction. Concrete Bridge Development Group Technical Guide 7 ", Concrete Bridge Development Group, Camberley (UK), 2005.
• 17. J. Biliszczuk, J. Onysyk, W. Barcik, P. Prabucki, M. Sułkowski, J. Szczepański, R. Toczkiewicz, M. Tomiczek, A. Tukendorf, K. Tukendorf, A. Ast, "Redzinski bridge in the motorway ring road of Wroclaw (in Polish)", Inżyniera i Budownictwo (2(68)): 63-68, 2012.
• 18. American Concrete Institute, "Cement and Concrete Terminology ", Farmington Hills, Mich., 2000.
• 19. J. Gaida, M. Vangeem, "Controlling Temperatures in Mass Concrete: Understanding mass concrete is the key to controlling temperatures and ultimately saving time, effort, and money", Concrete International 2002 (January): 59-62, 2002.
• 20. H. Ju-Hyung, s.J. Youn, C. Yun-gu, "Thermal crack control in mass concrete structure using an automated curing system", Automation in Construction 45: 16-24, 2014.
• 21. L. Xinghong, Z. Chao, C. Xiaolin, Z. Wei, C. Yonggang, D. Yin, "Precise simulation analysis of the thermal field in mass concrete with a pipe water cooling system", Applied Thermal Engineering 78: 449-459, 2015.
• 22. W. R. L. da Silva, V. Šmilauer, P. Štemberk, "Upscaling semi-adiabatic measurements for simulating temperature evolution of mass concrete structures", Materials and Structures (Valume 48, Issue 4): 1031-1041, 2013.
• 23. B. H. Nagaratnam, M. E. Rahman, A. B. Mrasa, M. A. Mannan, S. O. Lame, "Workability and heat of hydration of self-compacting concreteincorporating agro-industrial waste", Journal of Cleaner Production 112: 882-894, 2016.
• 24. A.S.M. Abdul Awal, I.A. Shehu, "Evaluation of heat of hydration of concrete containing high volume palm oil fuel ash", Fuel 105: 728-731, 2013.
• 25. M.R. Jones, A. McCarthy, "Heat of hydration in foamed concrete: Effect of mix constituents and plastic density", Cement and Concrete Research 36 (6): 1032-1041, 2006.
• 26. EN 197-1:2000 Cement. Composition, specifications and conformity criteria for common cements.
• 27. EN 1992-1-1: Eurocode 2: Design of concrete structures - Part 1-1: General rules and rules for buildings.
• 28. EN 10080: Steel for the reinforcement of concrete.
• 29. EN 206: 2016. Concrete Specification, performance, production and conformity.
• 30. EN 12350-8:2010. Testing fresh concrete. Self-compacting concrete. Slump-flow test.
• 31. N.J. Carino, H.S. Lew, "The Maturity Method: From Theory to Application", Proceedings of the 2001 Structures Congress & Exposition: 1-19, 2001.
• 32. A. G. Brooks, A.K. Schindler, R. W. Barnes, "Maturity Method Evaluated for Various Cementitious Materials", Journal of Materials in Civil Engineering 19 (12): 1017-1025, 2007.
• 33. T.A. Yikici, H.L. Chen, "Use of maturity method to estimate compressive strength of mass concrete", Construction and Building Materials 95: 802-812, 2015.
• 34. Y. Lin, H.-L. Chen, "Thermal analysis and adiabatic calorimetry for early-age concrete members Part 2", Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 124 (1): 227-239, 2016.
• 35. Y. Lin, H.-L. Chen, "Thermal analysis and adiabatic calorimetry for early-age concrete members Part 1", Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 122 (2): 937-945, 2015.
• 36. M. Soutsos, A. Hatzitheodorou, J. Kwasny, F. Kanavaris, "Effect of in situ temperature on the early age strength development of concretes with supplementary cementitious materials", Construction and Building Materials 103: 105-116, 2016.
• 37. S.A. Wade, A.K. Schindler, R.W. Barnes, J.M. Nixon (Eds.), "Maturity Method Report No. 1", Highway Research Center and Department of Civil Engineering at Auburn University, 2006.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).