Cement composites modified with polypropylene fibers and type II additives

• Autorzy: Ślosarczyk A. , Bekier Z. , Wika K.

Warianty tytułu

PL

Kompozyty cementowe modyfikowane włóknami polipropylenowymi i dodatkami typu II

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In the article, three different type II additives (fly ash, silica fume and slag) were used in order to improve the adherence of polypropylene fibres to cement mortar. Estimation of the level of fibre adherence to the cement matrix change was conducted on the basis of mechanical research of the composites, as well as observation of the interfacial transition zone between the fibres and cement paste in scanning electron microscopy. It was shown that the mechanical properties of cement composites modified with polypropylene fibres strongly depend on the type of pozzolanic additive and compactness of the interfacial transition zone between the fibres and cement paste. The obtained values of fracture toughness of the cement composites proved that during the whole research period (180 days), the presence of 0.5 vol.% polypropylene fibres, regardless of the cement matrix applied, improves the fracture toughness of the cement matrix. However, two ranges of reaction between the cement matrix and the fibres were observed; the first up to 56 days of hardening, where the fibrocomposite properties depend, besides the fibre properties, on clinker fine-crystalline phases of cement paste. The second one - after 56 days of bonding, where the composite properties depend mostly on the pozzolanic and hydraulic additives.

PL

W artykule zastosowano trzy różne dodatki typu II (popiół lotny, pył krzemionkowy i żużel wielkopiecowy) w celu poprawy przyczepności włókien polipropylenowych do zapraw cementowych. Ocenę zmiany stopnia przyczepności włókien do matrycy cementowej prowadzono na podstawie badań mechanicznych kompozytów oraz obserwacji strefy kontaktowej włókno zaczyn cementowy metodą elektronowej mikroskopii skaningowej. Wykazano, że mechaniczne właściwości kompozytu cementowego modyfikowanego włóknami polipropylenowymi zależą od rodzaju zastosowanego dodatku pucolanowego i zagęszczenia strefy przejściowej pomiędzy włóknami i zaczynem cementowym. Uzyskane wartości odporności na pękanie kompozytów cementowych wykazały, że w całym okresie prowadzonych badań (180 dni) obecność włókien polipropylenowych w ilości 0.5%. obj., niezależnie od zastosowanej matrycy cementowej, wpływa na poprawę odporności na pękanie matrycy cementowej. Ponadto, zaobserwowano dwa zakresy oddziaływania włókien z matrycą cementową, pierwszy do 56 dnia twardnienia, gdzie o właściwościach fibrokompozytu, oprócz własności włókien, decydować będą głównie drobnokrystaliczne fazy klinkierowe zaczynu cementowego, oraz drugi, po 56 dniach wiązania, gdzie o właściwościach kompozytu będą decydowały głównie zastosowane dodatki pucolanowe i hydrauliczne.

Słowa kluczowe

EN

cement composites; polypropylene fibre; pozzolanic and hydraulic additives; mechanical properties; scanning electron microscopy; SEM

PL

kompozyty cementowe; włókna polipropylenowe; dodatki pucolanowe; dodatki hydrauliczne; właściwości mechaniczne; skaningowa mikroskopia elektronowa; SEM

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Materiałów Kompozytowych
• Czasopismo: Composites Theory and Practice
• Rocznik: 2013
• Tom: R. 13, nr 4
• Strony: 282--287
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys.

Twórcy

autor

Ślosarczyk A.

• Poznan University of Technology, Institute of Structural Engineering, ul. Piotrowo 5, 60-965 Poznan, Poland

autor

Bekier Z.

• Poznan University of Technology, Institute of Structural Engineering, ul. Piotrowo 5, 60-965 Poznan, Poland

autor

Wika K.

• Poznan University of Technology, Institute of Structural Engineering, ul. Piotrowo 5, 60-965 Poznan, Poland

Bibliografia

• [1] Bentur A., Mindess S., Fibre Reinforced Cementitious Composites, Taylor & Francis, London and New York 2007.
• [2] Zheng Z., Feldman D., Synthetic fibre-reinforced concrete, Prog. Polym. Sci. 1995, 20, 185-210.
• [3] Zollo R.F., Fiber reinforced concrete: an overview after 30 years of development, Cem. Concr. Comp. 1997, 19, 107-122.
• [4] Ślosarczyk A., Jasiczak J., Alternative ways of reinforcing cement composites, Composites Theory and Practice 2012, 4, 266-267.
• [5] Ślosarczyk A., The influence of non metallic and metallic fibres on the mechanical properties of cement mortars, Brittle Matrix Composites 10, Proceedings of the 10 International Symposium, Cambridge-Warsaw 2012, 167-176.
• [6] Li M., Wu Z., Sun W., Qian C., Experimental study and mechanism analysis of restraining spalling of high strength concrete with polypropylene micro-fibers, Cement Wapno Beton 2011, 3, 129-138.
• [7] Malhotra V.M., Ramachandran V. S., Feldman R. F., Aїtcin P.-C., Condensed Silica Fume in Concrete, CRS Press, Florida 1987.
• [8] Korpa A., Kowald T., Trettin R., Hydration behavior, structure and morphology of hydration phases in advanced cement-based systems containing micro and nanoscale pozzolanic additives, Cement and Concrete Research 2008, 38, 955-962.
• [9] Nelson J.A., Young J.F., Addition of colloidal silicas and silicates to Portland cement pastes, Cement and Concrete Research 1977, 7, 277-282.
• [10] Cyr M., Lawrence F., Ringot E., Mineral admixtures in mortars. Quantification of the physical effects of inert materials on short term hydration, Cement and Concrete Research 2005, 35, 719-730.
• [11] Cyr M., Lawrence F., Ringot E., Efficiency of mineral admixtures in mortars: Quantification of the physical and chemical effects of fine admixtures in relation withcompressive strength, Cement and Concrete Research 2006, 36, 264-277.
• [12] Li G., Zhao X., Properties of concrete incorporating fly ash and ground granulated blast furnace slag, Cement and Concrete Composites 2003, 25, 293-299.