The impact of the amount and length of fibrillated polypropylene fibres on the properties of HPC exposed to high temperature

• Autorzy: Hager I. , Tracz T.

Warianty tytułu

PL

Wpływ ilości i dlugości fibrylowanych włókien polipropylenowych na właściwości HPC poddanego działaniu wysokiej temperatury

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper presents the results of research on high performance concretes (HPC) modified by the addition of polypropylene fibres (PP fibres). The scope of the research was the measurement of the residual transport properties of heated and recooled concretes: gas permeability and surface water absorption. Seven types of concrete modified with fibrillated PP fibres were tested. Three lengths: 6, 12 and 19 mm and three amounts of fibres: 0, 0.9 and 1.8 kg/m3 were used. The research programme was designed to determine which length of fibres, used in which minimum amount, will, after the fibres melt, permit the development of a connected network and pathway for gases and liquids.

PL

Zachowanie się betonów wysokowartościowych (BWW) w warunkach działania wysokiej temperatury może stanowić poważne ograniczenie ich stosowania w budownictwie. BWW poddane działaniu wysokich temperatur, jakie wystepują np. podczas pożaru, mogą wykazywać skłonność do eksplozyjnego zachowania się (ang. spalling) prowadzącego do odsłonięcia stali zbrojeniowej. Eksplozyjne zachowanie się może stanowić poważne zagrożenie dla nośności elementu żelbetowego. Jak pokazały liczne badania stosowanie włókien polipropylenowych (PP) ogranicza wystąpienie tego zjawiska. W temperaturze około 170 stopni C włókna topią się. Stopiony polipropylen jest częściowo wchłaniany przez matrycę cementową, tworząc sieć porów otwartych wpływających na zwiększenie przepuszczalności, a w konsekwencji powodując zmniejszenie ciśnienia pary wodnej w ogrzewanym betonie. Jednak dokładny mechanizm działania włókien polipropylenowych nie jest jeszcze w pełni wyjaśniony. Z technicznego punktu widzenia, zastosowanie włókien polipropylenowych w ilości 0,1 do 0,2% objętości betonu stanowi skuteczne rozwiązanie ograniczające wystąpienie eksplozyjnego zachowania się w betonach wysokowartościowych, jednak brak jest doniesień jednoznacznie wskazujących jakiej długości włókna są najefektywniejsze. Celem prowadzonych badań była ocena wpływu temperatury wygrzewania na cechy materiału związane z jego zdolnością transportową dla cieczy i gazów. Badano siedem BWW modyfikowanych dodatkiem fibrylowanych włókien polipropylenowych o długościach 6, 12 i 19 mm. Stosowano dodatek włókien w ilości 0, 0,9 i 1,8 kg/m3. Zakres badań obejmował oznaczenie takich cech jak: przepuszczalność dla gazu, nasiąkliwość powierzchniowa oraz mikroporowatość wybranych betonów przed i po wygrzewaniu. Cechy te są najbardziej odpowiednie do ilościowej oceny efektywności stosowania włókien polipropylenowych jako dodatku ograniczającego występowanie spallingu w betonach BWW. Ponadto w badaniach dokonano oceny wpływu temperatury wygrzewania na przebieg zmian resztkowych wartości wytrzymałości na ściskania próbek wygrzewanych do temperatury 600°C.

Słowa kluczowe

EN

high performance concrete; high temperature; spalling; gas permeability; polypropylene fibre

PL

beton wysokowartościowy; temperatura wysoka; zachowanie eksplozyjne; włókno polipropylenowe; przepuszczalność gazu

• Wydawca: Komitet Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN ; Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej
• Czasopismo: Archives of Civil Engineering
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 56, nr 1
• Strony: 57--68
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., il.

Twórcy

autor

Hager I.

autor

Tracz T.

• Institute of Building Materials and Structures, Cracow University of Technology, Poland,

Bibliografia

• 1. Z. P. BAŻANT, Analysis of pore pressure, thermal stresses and fracture in rapidly heated concrete, Int. Workshop on fire performance of high strength concrete, February 1997, NIST Maryland, pp. 13-14.
• 2. K. HERTZ, Limits of Spalling of Fire Exposed Concrete, Fire Safety Journal, 38, pp 103-116, 2003.
• 3. P. KALIFA, F.D. MENNETEAU, D. QUENARD, Spalling and pore pressure in HPC at high temperature, Cement and Concrete Research, August 2000, pp 1915-1927.
• 4. P. KALIFA, G. CHÉNÉ, C. GALLÉ, High-temperature behaviour of HPC with polypropylene fibers: From spalling to microstructure, Cement and Concrete Research, 31, 10, October 2001, pp. 1487-1499.
• 5. A. NISHIDA, N. YAMAZAKI, H. INOUE, U. SCHNEIDER, U. DIEDERICHS, Study on the properties of high strength concrete with short polypropylene fibre for spalling resistance, Concrete Under Severe Conditions Environment and Loading, Vol. 2. 1995.
• 6. A. HOFF, A. BILODEAU, V.M. MALHORTA, Elevated Temperature, Effects on HSC, Residual Strength, Concrete International, pp. 41-47, 2000.
• 7. N. PASQUINI, Polypropylene handbook, 2nd Edition, Hanser Publishers, Munich, 2005.
• 8. I. HAGER, T. TRACZ, Influence of high temperature on selected properties of high performance concrete modified with the addition of polypropylene fibres, Cement Lime Concrete, January / February 2009, nr l, p. 3.
• 9. I. HAGER, T. TRACZ, The impact of the amount and length of fibrillated polypropylene fibres on the properties of HPC exposed to high temperature, Proc. Int. Symp. „Brittle Matrix Composites 9”, eds. A.M.Brandt, J. Olek and I.H. Marshall, Warsaw, October 2009, p. 63-69.
• 10. I. HAGER, T. TRACZ, Residual transport properties of heated HPC modified with polypropylene fibres, Proceedings of 1st International RILEM Workshop on Concrete Spalling Due to Fire Exposure, ed. F. Dehn, E.A.B. Koenders, 3 - 5 September 2009, Leipzig, Germany, pp. 221-228.
• 11. D.P. BENTZ, Fibers, percolation, and spalling of high performance concrete, ACI Journal 97 (3)(2000) pp. 351-359.
• 12. RILEM Technical Recommendation: Tests for gas permeability of concrete, TC 116-PCD: Permeability of concrete as criterion of its durability, Materials and Structures, Vol. 32, April 1999, 174-179.
• 13. I. HAGER (GAWĘSKA), Comportement à haute température des bétons à haute performance - évolution des principales propriétés mecaniques, Praca doktorska, Ecole Nationale des Ponts et Chaussées, listopad 2004, 172 pp.
• 14. RILEM TC 129-MHT : Compressive strength for service and accident conditions, Materials and Structures, 28, pp 410-414, 1995.