Wpływ wilgotności i gęstości mieszanek cementogruntowych na ich przewodność cieplną

• Autorzy: Rainer Jakub , Bodak Bartłomiej , Masłowski Mikołaj

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0055.3002

Warianty tytułu

EN

The influence of moisture and density of soil-cement composites on their thermal conductivity

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Cementogrunt to materiał szeroko stosowany w budownictwie, analizowany głównie pod kątem właściwości mechanicznych i filtracyjnych. Dotychczas niewiele uwagi poświęcano jego zachowaniu termicznemu, mimo że w praktyce może on współpracować z instalacjami geotermalnymi, gdzie przewodnictwo cieplne odgrywa kluczową rolę. W niniejszej pracy podjęto próbę określenia wpływu wilgotności oraz gęstości mieszanek cementogruntowych na ich właściwości cieplne. Do badań wykorzystano metodę sondy igłowej, analizując próbki wykonane z piasku średniego i cementu przy zróżnicowanej zawartości wody oraz stopniu zagęszczenia. Wyniki pokazały, że zarówno wzrost wilgotności, jak i gęstości objętościowej prowadzą do zwiększenia przewodności cieplnej. Uzyskane zależności mogą stanowić podstawę do optymalizacji składu i technologii wykonania cementogruntów z myślą o ich wykorzystaniu w projektowaniu systemów geotermalnych i energetycznych.

EN

Soil-cement composites are widely used in construction and are typically analyzed in terms of their mechanical and filtration properties. However, their thermal behavior remains relatively underexplored, despite their potential interaction with geothermal systems where thermal conductivity plays a crucial role. This study aims to evaluate the impact of moisture content and density on the thermal properties of cement-soil mixtures. The needle probe test was used to analyze samples prepared from medium sand and cement, with varying water content and degrees of compaction. The results showed that increases in both moisture and bulk density lead to higher thermal conductivity. The observed relationships may serve as a basis for optimizing the composition and processing technology of cement-soil mixtures for their potential application in the design of geothermal and energy-related systems.

• Wydawca: Fundacja Polskiego Związku Inżynierów i Techników Budownictwa
• Czasopismo: Przegląd Budowlany
• Rocznik: 2025
• Tom: R. 96, nr 5
• Strony: 72--75
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Rainer Jakub

• Wydział Budownictwa Lądowego i Wodnego, Politechnika Wrocławska

• https://orcid.org/0000-0003-2058-1781

autor

Bodak Bartłomiej

• Wydział Budownictwa Lądowego i Wodnego, Politechnika Wrocławska

• https://orcid.org/0009-0003-0162-9492

autor

Masłowski Mikołaj

• Wydział Budownictwa Lądowego i Wodnego, Politechnika Wrocławska

• https://orcid.org/0009-0006-2656-7058

Bibliografia

• [1] ASTM International, ASTM D5334-08: Standard Test Method for Determination of Thermal Conductivity of Soil and Soft Rock by Thermal Needle Probe Procedure, West Conshohocken, PA: ASTM International, 2008
• [2] Chanut N., Stefaniuk D., Weaver J.C., Zhu Y., Shao-Horn Y., Masic A., Ulm F.-J., Carbon-cement supercapacitors as a scalable bulk energy storage solution, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 120, 2023, e2304318120
• [3] Hillel D., Introduction to Environmental Soil Physics, 1st edition. ed. Academic Press, Amsterdam Boston, 2003
• [4] Jończyk-Szostek M., Kanty P., Rybak J., Saloni J., Trybocka K., Uniaxial Testing of Soil-Cement Composites to Obtain Correlations to Be Used in Numerical Modeling. Applied Sciences 13, 2023, str. 10268
• [5] Kadela M., Pianobeton – charakterystyka materiałowa oraz możliwości zastosowania, Construction Materials 1/2015, str. 110-112
• [6] KD2 Pro Thermal Properties Analyzer – instrukcja użytkowania, Decagon Devices Inc., 2011
• [7] Kumari S., Krishna G. R., Abhishek K., Pathak B. N., Khayoon A. T., Dutt A., Anandhi R. J., Chandra P. K., Designing Multifunctional Materials for Sustainable Construction: A Review, [w]: Kashyap A., Goyal R., Li R. Y. M., Mahesh G., Deepak, M.D. (eds.), Advances in Construction Management, Springer Nature, Singapore 3/2025, str. 60-71
• [8] Różański A., Wieloskalowa analiza charakterystyki cieplnej wielofazowego ośrodka gruntowego, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, 2018
• [9] Swamynaidu M., Tyagi A., Hydraulic conductivity of cement and fly ash stabilised clay mixes – Application to soil mixing techniques for seepage barrier construction, Construction and Building Materials 431, 2024, str. 136533
• [10] Tsagarakis K. P., Efthymiou L., Michopoulos A., Mavragani A., Anđelković A. S., Antolini F., Bacic M., Bajare D., Baralis M., Bogusz W., Burlon S., Figueira J., Genç M. S., Javed S., Jurelioni, A., Koca K., Ryżyński G., Urchueguia J. F., Žlender B., A review of the legal framework in shallow geothermal energy in selected European countries: Need for guidelines, Renewable Energy, Shallow Geothermal Energy Systems 147, 2020, str. 2556-2571