Design principles and testing of internal frost resistance of concrete for road structures critical review

• Autorzy: Glinicki M. A. , Jaskulski R. , Dąbrowski M.

Identyfikatory

DOI

10.7409/rabdim.016.002

Warianty tytułu

PL

Krytyczny przegląd zasad projektowania i sprawdzania mrozoodporności wewnętrznej betonu przeznaczonego na konstrukcje drogowe

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

Przedstawiamy przegląd wymagań na beton mrozoodporny zgodny z normami europejskimi oraz specyfikacjami krajowymi, stosowanymi w budownictwie drogowym. Rozpatrujemy zasady doboru składników mieszanki betonowej. Omawiamy lokalne zróżnicowanie agresywności klimatu w zimie i zasięg oddziaływania mrozu w elementach konstrukcji drogowych. Analizujemy charakterystyczne parametry procedury bezpośredniego oznaczania wewnętrznej mrozoodporności, zwłaszcza szybkość ochładzania. Rozkład temperatury w próbkach w trakcie normowych testów mrozoodporności został wyznaczony w dwóch różnych laboratoriach akredytowanych. Przedstawiamy też dyskusję kryteriów oceny mrozoodporności oznaczanej metodą pośrednią - na podstawie charakterystyki porów w betonie napowietrzonym. Na podstawie pomiarów rozkładu temperatury w próbkach postulujemy modyfikację procedury normowej, aby jednoznacznie ustalić szybkość ochładzania. Pożądane jest wyróżnienie stref agresywności oddziaływania mrozu i soli odladzających na beton w obiektach drogowych.

EN

We present a review of freeze-thaw durability requirements laid down in both European standards and in the national specifications in relation to concrete for road structures. The principles of material selection for concrete mix are presented. We discuss local variations in the severity of the winter season and the extent of frost action in the components of road structures. The characteristic parameters of the test procedure for direct assessment of the resistance of concrete to internal damage are analysed, with particular attention paid to the specimen cooling rate. The temperature distribution in specimens was determined in standard freeze-thaw resistance tests carried out at two accredited laboratories. We discuss the criteria used in indirect assessment of freeze-thaw durability of air-entrained concrete on the basis of air void characteristics. Based on the determined temperature distribution in concrete specimens we postulate an improvement of the standard test procedure to clearly specify the cooling rate. It would be beneficial to distinguish frost impact zones depending on the severity of action of frost and de-icing salts on concrete in road structures.

Słowa kluczowe

PL

beton; charakterystyka porów; metody badań; mrozoodporność wewnętrzna; projektowanie mieszanki; szybkość ochładzania; trwałość; wymagania funkcjonalne

EN

air void characteristics; concrete; cooling rate; durability; internal frost resistance; mix design; performance specification; test methods

• Wydawca: Instytut Badawczy Dróg i Mostów
• Czasopismo: Roads and Bridges - Drogi i Mosty
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 15, no. 1
• Strony: 21--43
• Opis fizyczny: Bibliogr. 39 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Glinicki M. A.

• Instytut Podstawowych Problemów Techniki Polskiej Akademii Nauk; ul. Pawińskiego 5B, 02-106 Warszawa

autor

Jaskulski R.

• Instytut Podstawowych Problemów Techniki Polskiej Akademii Nauk; ul. Pawińskiego 5B, 02-106 Warszawa

autor

Dąbrowski M.

• Instytut Podstawowych Problemów Techniki Polskiej Akademii Nauk; ul. Pawińskiego 5B, 02-106 Warszawa

Bibliografia

• [1] Rusin Z.: Technologia betonów mrozoodpornych. Polski Cement, Kraków, 2002
• [2] Flaga K.: O mrozoodporności betonów mostowych, w: Trwałość obiektów mostowych. Dolnośląskie Wydawnictwo Edukacyjne, Wrocław, 2012, 499-511
• [3] Gliniaki A., Radomski W.: Diagnostyka mrozoodporności betonu w drogowych obiektach mostowych. Drogownictwo, LXVIII, 9, 2013,268-276
• [4] Czarnecki L., Deja J., Jasiczak J., Flaga K., Kurdowski W., Małolepszy J., Radomski W., Śliwiński J.: Mrozoodporność betonu w konstrukcjach mostowych. Budownictwo, Technologie, Architektura, 69, 1, 2015, 66-69
• [5] https://www.gddkia.gov.pl/userfiles/articles/s/specyfikacja_ 13123/III_obiekty_inzynierskie/Beton konstrukcyjny w drogowym obiekcie inzynierskim.pdf, 28.01.2016
• [6] Rusin Z., Wawrzeńczyk J.: Metodyka badania mrozoodporno¬ści betonów nawierzchniowych. Konferencja Naukowo-Techniczna „Nawierzchnie z betonu cementowego na drogach obciążonych małym ruchem", SITK, Poznań, 1986, 105-111
• [7] Gagne R., Linger L.: La durabilite des betons en ambiance hivernale rigoreuse, w: La durabilite des betons. Bases scientifiques pour la formulation de betons durables dans leur environment. Presses de'Ecole Nationale des Ponts et Chausses, Paris, 2008, 387-486
• [8] Pinto R.C.A., Hover K.C.: Freeze-thaw durability of high-strength concrete. Research & Development Bulletin RD122, PCA, Skokie, IL, USA, 2001
• [9] Łukowski P.: Modyfikacja materiałowa betonu. Stowarzyszenie Producentów Cementu - Polski Cement, Kraków, 2016
• [10] Glinicki A., Glinicki M.A., Mikulicki I.: Ocena napowietrzenia betonów w nawierzchniach jezdni i parkingów. Roads and Bridges - Drogi i Mosty, 3, 1, 2004, 5-23
• [11] Giergiczny Z.: Dobór cementów do klas ekspozycji wg PN-EN 206-1. Materiały Budowlane, 11, 2013, 93-95
• [12] Rusin Z., Świercz P.: Wpływ szczelności matrycy cementowej na mrozoodporność. Budownictwo-Technologie-Architektura, 61, 1, 2013, 60
• [13] Glinicki M.A.: Trwałość betonu w nawierzchniach drogowych: wpływ mikrostruktury, projektowanie materiałowe, diagnostyka. Seria „S" Studia i Materiały, zeszyt 66, IBDiM, Warszawa, 2011
• [14] Kosmatka S.H., Kerkhoff B., Panarese W.C.: Air entrained concrete, in: Design and Control of Concrete Mixtures, 14th edition, PCA, Skokie, IL, USA, 2003, 129-148
• [15] Fagerlund G.: Internal frost attack-state of the art, in: Frost Resistance of Concrete, RILEM Proceedings, E&FN Spon, London, UK, 34, 1997, 321-338
• [16] Recommandations pour la durabilite des betons durcis soumis au gel-degel-GuideTechnique. LCPC, Paris, 2003
• [17] Maitrise de la durabilite des ouvrages d'art en beton. Application de l'approach performantielle. Recommandations provisoires, IFSTTAR, Paris, 2010
• [18] Biuletyn monitoringu klimatu Polski styczeń 2013, IMGW, Warszawa, http://www.imgw.pl/extcont/biuletyn_monito-ringu, dostęp 28.01.2016
• [19] Limanówka D.: Zmiany klimatu - rozkład czasowo-przestrzenny sezonów w Polsce wyznaczonych na podstawie wskaźników klimatycznych. Konferencja „Utrzymanie dróg", Kołobrzeg, 2015
• [20] Zarządzenie nr 50 Generalnego Dyrektora Dróg Krajowych i Autostrad z dnia 9 września 2015 r. w sprawie standardów zimowego utrzymania dróg krajowych, dla których zarządcą jest Generalny Dyrektor Dróg Krajowych i Autostrad
• [21] Glinicki M.A., Cieśla J., Fordoński K.: Zagadnienia trwałości mostów betonowych w normach europejskich. Międzynarodowa Konferencja EKO-MOST, Kielce, 2006, 16-17
• [22] Panchmatia P., Glinicki M.A., Olek J.: Influence of mix design on the thermal properties of concrete and the performance of rigid pavements. Roads and Bridges - Drogi i Mosty, 13,3,2014, 235-260
• [23] Nokken M.R., Hooton R.D., Rogers C.A.: Measured internal temperatures in concrete exposed to outdoor cyclic freezing. Cement, Concrete, and Aggregates, 26, 1, 2004, 26-32
• [24] Pigeon M., Pleau R.: Durability of Concrete in Cold Climates. Taylor&Francis, Oxon, 1995
• [25] Sun Z., Scherer G.W.: Effect of air voids on salt scaling and internal freezing. Cement and Concrete Research, 40,2, 260-270, 2010
• [26] Jóźwiak-Niedźwiedzka D.: Metody badania mrozoodporności betonu. II Sympozjum Naukowo-Techniczne Trwałość betonu, Politechnika Krakowska, 2008, 161-181
• [27] Boss P., Giergiczny Z.: Testing the frost resistance of concrete with different cement types - experience from laboratory and practice. Architecture-Civil Engineering-Environment, 3,2, 2010, 41-52
• [28] Utgenannt P., Petersson P.E.: Frost resistance of concrete containing secondary cementitious materials - experience from three field exposure sites. Nordic Miniseminar "Freeze-thaw testing of concrete - input to revision of CEN test methods", Vedbek, 2010, 75-90
• [29] Pigeon M., Prevost J., Simart J.D. : Freeze-thaw durability versus freezing rate. ACI Journal, 82, 5, 1985, 684-692
• [30] Li K., Zeng Q.: Influence of freezing rate on cryo-damage of cementitious material. Journal of Zhejiang University SCIENCE A, 10, 1, 2009, 17-21
• [31] Jacobsen S., Saether D.H., Sellevold E.J.: Frost testing of high strength concrete: frost/salt scaling at different cooling rates. Materials and Structures, 30, 1997, 33-42
• [32] Muller Ch.: Results of the laboratory freeze-thaw tests and their transferability to practical conditions. Nordic Miniseminar "Freeze-thaw testing of concrete - input to revision of CEN test methods", Vedba;k, 2010, 91-107
• [33] Setzer M.J., Heine P., Kasparek S., Palecki S., Auberg R., Feldrappe V., Siebel E.: Test methods of frost resistance of concrete: CIF-test: Capillary suction, internal damage and freeze thaw test - Reference method and alternative methods A and B. Materials and Structures, 37, 2004, 743-753
• [34] Hasholt M.T.: The interplay between inner and outer frost damage and its implication for accelerated freeze-thaw testing. Nordic Concrete Research, 50, 2, 2014, 21-24
• [35] Załocha D., Kasperkiewicz J.: Zastosowanie ilościowej analizy obrazu do oceny struktury porów w betonie napowietrzanym. Roads and Bridges - Drogi i Mosty, 1, 2, 2002, 107-117
• [36] Glinicki M.A.: Methods of qualitative and quantitative assessment of concrete air entrainment. Cement Wapno Beton, 19, 6, 2014,359-369
• [37] Szydło A., Mackiewicz P., Wardęga R., Krawczyk B.: Katalog typowych konstrukcji nawierzchni sztywnych. GDDKiA, Warszawa, 2014
• [38] Ontario Provincial Standard Specification: Material Specifica-tion for Concrete - Materials and Production, Metric, OPSS.PROV 1350, 2014, http://www.raqsa. Mto.gov.on.ca/ techpubs/ops.nsf/OPSHomepage, dostęp 18.12.2015
• [39] Tracz T., Śliwiński J.: Effect of cement paste content and w/c ratio on concrete water absorption. Cement Wapno Beton, 17, 2, 2012, 131-137

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.