Zastosowanie systemu ARAMIS w badaniach odporności na pękanie kompozytów betonowych modyfikowanych dodatkiem popiołów lotnych

• Autorzy: Golewski G.

Warianty tytułu

EN

Use of ARAMIS system for testing fracture toughness of concrete composites modified with fly-ash additives

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Betony konstrukcyjne z dodatkiem popiołów lotnych są materiałami stosowanymi obecnie dość powszechnie w budownictwie. Wpływają na to głównie względy ekonomiczne związane z możliwością wykorzystania tego odpadu przemysłowego jako efektywnego substytutu cementu. W mechanice betonu istotną rolę odgrywa analiza uszkodzeń wewnątrz struktury kompozytów. Pomocnym narzędziem w badaniach nad procesami propagacji rys w elementach betonowych jest system ARAMIS, służący do optycznej analizy deformacji próbek i elementów konstrukcyjnych. Szerokie zalety systemu pozwalają np. na przeanalizowanie rozwoju szczelin pierwotnych w próbce, w trakcie przykładanego obciążenia i sukcesywne śledzenie ich propagacji wraz z możliwością zapisu tego procesu jako filmu do pliku wmp. W pracy przedstawiono badania odporności na pękanie betonów zawierających 0, 20 i 30% dodatku popiołów lotnych. Kompozyty zawierające 20% dodatek popiołów lotnych charakteryzowały się najlepszą odpornością na pękanie. Zaprezentowane wyniki badań pokazują praktyczne możliwości zastosowania systemu ARAMIS w analizach rozwoju defektów w strukturze betonów popiołowych. System ten może być pomocny zarówno do makroskopowego szacowania propagacji rys, jak i wyznaczania parametrów mechaniki pękania betonu, zbieżnych z wynikami uzyskiwanymi metodami tradycyjnymi na podstawie oceny przemieszczeń prasy.

EN

Nowadays, structural concretes containing additives of fly-ash are quite commonly used in the construction industry. This is mainly due to economic reasons connected with the possibility of utilizing this industrial waste (fly-ash) as an effective substitute for cement. The analysis of the defects occuring inside the composite structure plays a significant role in cocnrete mechanics. If we know the parameters of fracture mechanics or the levels of cricital compressive stress, we can estimate at what load level a defect will develop in an uncontrolled manner in the material. The ARAMIS system is a useful tool for research on the processes of crack propagation in concrete elements. The system is designed for the optical analysis of deformations occuring in test specimens and constructional elements. Significant advantages of the system make it possible, for example, to analyse the development of initial cracks in a specimen in the course of a load application as well as to observe the propagation of cracks in a successive manner. The system provides the possibility of recording the crack propagation process in the form of a film (wmp file). The study presents the research on the fracture toughness of concretes containing 0,20 and 30% additives of fly-ash. The composites containing a 20% additive of fly-ash were characterized by the best fracture toughness. Initial cracks propagated in the specimen at the angles from 0 to 15°. The research results demonstrate the possibilities of the practical application of the ARAMIS system for analysing the development of defects in the structure of concretes containing fly-ash additives. This system can be useful for the macroscopic estimation of crack propagation as well as for determining concrete fracture mechanics that are convergent with the results obtained with the use of traditional methods based on the estimation of press displacement.

Słowa kluczowe

PL

popiół lotny; kompozyt betonowy; odporność na pękanie; rysa pierwotna; system ARAMIS

EN

fly-ash; concrete composite; fracture toughness; initial crack; Aramis system

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Kompozyty
• Rocznik: 2011
• Tom: R. 11, nr 1
• Strony: 3--8
• Opis fizyczny: Bibliogr. 27 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Golewski G.

• Politechnika Lubelska, Wydział Budownictwa i Architektury, ul. Nadbystrzycka 40, 20-618 Lublin,

Bibliografia

• [1] Zuguan J., Wei S., Yunsheng Z., Jinyang J., Jianzhong L., Interaction between sulfate and chloride solution attack of concretes with and without fly ash, Cement and Concrete Research 2005, 37, 1223-1232.
• [2] Kosior-Kazberuk M., Lelusz M., Podatność betonów z dodatkiem popiołu lotnego na wnikanie jonów chlorkowych, Przegląd Budowlany 2006, 6, 27-31.
• [3] Giergiczny Z., Pużak T., Popiół lotny jako składnik betonu z cementów żużlowych, Cement Wapno Beton 2009, 2, 67-64.
• [4] Giergiczny Z., Rola popiołów lotnych wapniowych i krzemionkowych w kształtowaniu właściwości współczesnych spoiw budowlanych i tworzyw cementowych, Seria: Inżynieria Lądowa, Monografia 325, Politechnika Krakowska, Kraków 2006.
• [5] Giergiczny Z., Małolepszy J., Szwabowski J., Śliwiński J., Cementy z dodatkami mineralnymi w technologii betonów nowej generacji, Górażdże Cement, Opole 2002.
• [6] Giergiczny Z., Popiół lotny aktywnym składnikiem cementu, IV Sympozjum Naukowo-Techniczne Reologia w Technologii Betonu, Gliwice 2002, 5-17.
• [7] Lindon K.A., Properties and use of coal fly ash, A valuable industrial by-product, Thomas Telford Ltd, 2001.
• [8] Vejmelkova E., Pavlikova M., Keepert M., Kersner Z., Rovnanikova P., Ondracek M., Sedlmajer M., Cerny R., Wpływ popiołu lotnego na właściwości BWW, Cement Wapno Beton 2009, 4, 189-204.
• [9] Bharatkumar B.H., Raghuprasad B.K., Ramachandramurthy D.S., Narayanan R., Gopalakrishnan S., Effect of fly ash and slag on the fracture characteristics of high performance concrete, Materials and Structures 2005, 38, 63-72.
• [10] Tang W.C., Lo T.Y., Chan W.K., Fracture properties of normal and lightweight high-strength concrete, Magazine of Concrete Research 2008, 60, 237-244.
• [11] Golewski G., Sadowski T., Fracture toughness at shear (mode II) of concretes made of natural and broken aggregates, The Eight International Symposium on Brittle Matrix Composites, Warsaw 2006, 537-546.
• [12] Golewski G.L., Sadowski T.S., Rola kruszywa grubego w procesie destrukcji kompozytów betonowych poddanych obciążeniom doraźnym, IZT Sp. z o.o., Lublin 2008.
• [13] Reinhardt H.W., Ozbolt J., Xu S., Dinku A., Shear of structural concrete members and pure mode II testing, Advanced Cement Based Materials 1997, 5, 75-85.
• [14] Sadowski T., Golewski G., Effect of aggregate kind and graining on modeling of plain concrete under compression, Computational Materials Science 2008, 43, 119-126.
• [15] Van Mier J.G.M., Fracture processes of concrete, Assessment of material parameters for fracture models, CRC Press, Boca Raton, New York, London, Tokyo, Florida 2000.
• [16] Golewski G.L., Mikrostruktura uszkodzeń w kompozytach betonowych z osnowami cementowymi, Kompozyty (Composites) 2008, 1, 93-98.
• [17] Freidenberg P., Freidenberg E., Wpływ popiołów lotnych na wybrane właściwości betonów podwodnych, Przegląd Budowlany 2007, 10, 32-36.
• [18] Freidenberg E., Freidenberg P., Właściwości reologiczne mieszanek do betonowania podwodnego modyfikowanych popiołami lotnymi, Inżynieria i Budownictwo 2009, 5, 278-280.
• [19] PN-EN 450-1, Popiół lotny do betonu, Część 1: Definicje, specyfikacje i kategoria zgodności.
• [20] Giergiczny Z., Popiół lotny składnikiem betonu - normalizacja i praktyka, Budownictwo Technologie Architektura 2009, 1-3, 40-43.
• [21] Malhotra V.M., Ramezanianpour A.A., Fly ash in concrete, Minister of Supply and Services Canada 1994.
• [22] Giergiczny Z., Dodatki do betonu w świetle wymagań normowych, Materiały Budowlane 2007, 11, 10-13.
• [23] Pichór W., Petri M., Właściwości kompozytów cementowo-włóknistych z dodatkiem mikrosfer, Kompozyty (Composites) 2004, 4, 320-325.
• [24] Mogadpalli G.P., Parameswaran V., Determination of stress intensity factor for cracks in orthotropic composite materials Rusing Digital image correlation, Strain 2008, 44, 446-452.
• [25] Watkins J., Fracture toughness for soil-cement samples in mode II, International Journal Fracture, 1983, 23, 135-138.
• [26] ASTM E 1820-01: Test Method for Measurement for Fracture Testing, American Society for Testing and Materials, Philadelphia 1996.
• [27] Golewski G.L., Sadowski T., Marsavina L., Experimental investigation and numerical modeling of microcracking and fracture processes of plain concretes under CS, 20th International Workshop on Computational Mechanics of Materials, Loughorough 2010.