Optimization of composite materials with cement-fly ash matrix

• Autorzy: Kapelko A. , Kapelko R.

Warianty tytułu

PL

Optymalizacja materiałów kompozytowych o matrycy cementowo-popiołowej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper analyses the issue of optimization of composite materials – Self-Compacting Concrete with cement–fly ash matrix. The characteristic and experimental testing of Self-Compacting Concrete are presented. The issue of optimization is outlined, the objective function is formulated and preferred solu-tion is calculated, i.e. the point from the set of compromises, the one closest to ideal point, using STA-TISTICA (polynomial approximations) and MATHCAD (the least squares method) programs.

PL

Przedstawiono wyniki badania jakości betonów samozagęszczalnych (SCC) o matrycy ce-mentowo-popiołowej. Badano następujące właściwości betonów: wytrzymałość na ściskanie (fc), wytrzymałość na rozciąganie (ft), moduł sprężystości (Ec), nasiąkliwość (Aw), mrozood-porność (F) i wodoszczelność (W) w aspekcie trwałości materiału w środowisku wodnym i w zmiennych temperaturach. Testowane betony charakteryzują się dużą wytrzymałością na ściskanie (odpowiadającą klasom wytrzymałości od C35/45 do C50/55), małą nasiąkliwością (Aw < 5%), dużą odpornością na mróz (stopień mrozoodporności F > F150), małą przepusz-czalnością wody pod ciśnieniem (stopień wodoszczelności W > W12) oraz dużym modułem sprężystości podłużnej (Ec = 3.3 ź 104 – 3.6 ź 104 MPa). Badane betony samozagęszczalne są w pełni przydatne do użytkowania w warunkach koro-zji mrozowej w klasach ekspozycji XF1, XF2, XF3. Na podstawie otrzymanych wyników ba-dań mieszanek betonowych i betonów oraz analizy wyników przeprowadzono optymalizację materiału kompozytowego SCC (Self-Compacting Concrete) o matrycy cementowo-popioło-wej. Sformułowano zagadnienie optymalizacji i określono postać funkcji celu. Korzystając z programu STATISTICA, otrzymano analityczne postacie funkcji, a ich ekstrema znaleziono, stosując program MATHCAD. Otrzymane rozwiązanie optymalizacji betonu SCC o matrycy cementowo-popiołowej umożliwiło ustalenie receptury samozagęszczalnej mieszanki betono-wej.

Słowa kluczowe

EN

self-compacting concrete; cement–fly ash matrix; mechanical and physical properties; optimization

PL

materiały kompozytowe; kompozyty

• Wydawca: Springer ; Wrocław University of Science and Technology
• Czasopismo: Archives of Civil and Mechanical Engineering
• Rocznik: 2005
• Tom: Vol. 5, no 2
• Strony: 25--34
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Kapelko A.

• Wrocław University of Technology, Wybrzeże Wyspiańskiego 27, 50-370 Wrocław

autor

Kapelko R.

• Wrocław University of Technology, Wybrzeże Wyspiańskiego 27, 50-370 Wrocław

Bibliografia

• [1] Okamura H., Ouchi M.: Self-Compacting Concrete, Development, Present and Future, Proc. RILEM Symposium on Self-Compacting Concrete, Stockholm, 1999 September.
• [2] Bouzoubaâ N., Lachemi M.: Self compacting concrete in corporating high-volumes of class F fly ash: preliminary results, Cement and Concrete Research, March 2001,Vol. 31, No. 3, pp. 413–420.
• [3] Ma Jianxin, Dietz J.: Ultra high performance self compacting concrete, Lacer, 2002, No. 7, pp. 33–42.
• [4] XVII and XVIII Conference Materials “JADWISIN 2000” and “JADWISIN 2002”, “Concrete and prefabrication”, Vol. 2, Popowo, 10–13 April, 2000 and Vol. 1, Popowo, 10–12 April, 2002.
• [5] Giergiczny Z., Małolepszy J., Szwabowski J., Śliwiński J.: Cement with mineral additives in technology of new generation concrete, Opole, 2002.
• [6] Neville A.M.: Properties of Concrete, Polski Cement, Kraków, 2000.
• [7] Hoła J., Kapelko A., Schabowicz K.:Non-destructive assessment of the strength of Self-Compacting Concrete, Technologies for sustainable development in regions, TECHSTA 2004, 4-th International Conference, Prague, 18–20 February, 2004, pp. 113–118.
• [8] Brandt A.M.: Optimization methods applied in material design of composites with cement matrices, Komitet Inżynierii Lądowej i Wodnej IPPT PAN, Warszawa, 1994.
• [9] Konderla P., Mokanek T.: Comparision of two methods for the analysis of composite material, Sympozjon Kompozyty, konstrukcje warstwowe, Wrocław–Szklarska Poręba, Polskie Towarzystwo Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej – Oddział we Wrocławiu, 2000, pp. 73–82.
• [10] Kapelko A., Kapelko R.: Optimization of composite materials with cement–fly ash matrix , III Sympozjon Kompozyty, konstrukcje warstwowe. Wrocław–Karpacz, Polskie Towarzystwo Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej – Oddział we Wrocławiu, 2004, pp. 47–54.
• [11] PN-EN 206-1:2003 Concrete – Part 1: Specification, performance, production and con-formity.
• [12] PN-88/B – 06250, Ordinary concrete.
• [13] Stat Soft, Inc. (1997), STATISTICA for Windows [Computer program manual], Tulsa, USA, WEB: http://www.statsoft.com.
• [14] Mathcad User’s Guide with Reference Manual Mathcad 2001 Professional, Bagshot, United Kingdom, WEB: http://www.mathsoft.com.