PL EN


Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników
Tytuł artykułu

Impact of operating conditions on the strength and frequency of destruction of fibre-cement composites

Treść / Zawartość
Identyfikatory
Warianty tytułu
PL
Wpływ warunków eksploatacyjnych na wytrzymałość i częstotliwości niszczenia kompozytów cementowo-włóknistych
Języki publikacji
EN
Abstrakty
EN
The paper examines the impact of possible operational factors on strength and frequency parameters generated by bending of fibre-cement panels. The tests were performed on elements cut out of a standard commercially available panel. The samples were exposed to factors described as environmental (soaking in water, bath-drying cycles, freeze-thawing cycles) and unique (flame ignition and high temperature exposure) and then subjected to three-point bending tests. Acoustic emission (AE) signals were acquired during the external load application. After the measurements were completed, the strength of individual elements was determined and the frequencies generated during bending were calculated. The obtained results were analysed statistically. Comparing the results obtained for a group of samples subjected to environmental and unique factors, significant differences between them were noted. It was noted that the decrease in the strength of the samples is related to the emission of lower frequency sounds. It was found that the application of the presented methodology allows to determine the condition of the fibre-cement boards in use.
PL
W artykule przedstawiono wyniki testów trzypunktowego zginania dla elementów włóknisto-cementowych poddanych działaniu czynników środowiskowych i wyjątkowych z jednoczesną akwizycją sygnałów AE. Analizie poddano wartości wytrzymałości na zginanie oraz częstotliwości generowanych przed momentem zniszczenia. Na podstawie otrzymanych wyników wyciągnięto następujące wnioski: Obniżenie wytrzymałości elementów włóknisto-cementowych wiąże się z generowaniem niższych częstotliwości przy zginaniu w odniesieniu do próbek o niezmienionych parametrach mechanicznych. Zastosowanie metody emisji akustycznej umożliwia śledzenie częstotliwości powiązanych z powstawaniem różnego rodzaju zmian w strukturze materiału. Przebieg procesu niszczenia struktury płyty cementowo-włóknistej jest mechanizmem złożonym i powiązanym w sposób ścisły z obecnością włókien zbrojących oraz stopniem wiązania pomiędzy zbrojeniem a matrycą. Częstotliwości generowane przez zmiany zachodzące w strukturze włókno-cementu są ściśle powiązane z obecnością zbrojenia w postaci włókien oraz stopniem wiązania między zbrojeniem a matrycą. Zastosowanie techniki emisji akustycznej umożliwia skuteczne wykrywanie i monitorowanie inicjacji zmian w strukturze wpływających na obniżenie parametrów mechanicznych płyt. Otrzymane rezultaty dają możliwość zastosowania metody AE do oceny stanu pełnowymiarowych elementach cementowo-włóknistych.
Rocznik
Strony
67--83
Opis fizyczny
Bibliogr. 34 poz., il., tab.
Twórcy
  • Kielce University of Technology, Faculty of Civil Engineering and Architecture, Kielce, Poland
  • Kielce University of Technology, Faculty of Civil Engineering and Architecture, Kielce, Poland
Bibliografia
  • [1] A. Akhavan, J. Catchmark, F. Rajabipour, “Ductility enhancement of autoclaved cellulose fibre reinforced cement boards manufactured using a laboratory method simulating the Hatschek process”, Constr. Build. Mater. 135: 251-259, 2017. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2017.01.001
  • [2] L. Fernández-Carrasco, J. Claramunt, M. Ardanuy, “Autoclaved cellulose fibre reinforced cement: effects of silica fume”, Constr. Build. Mater. 66: 138-145, 2014. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2014.05.050
  • [3] T. Horikoshi, A. Ogawa, T. Saito, H. Hoshiro, G. Fischer, V. Li, “Properties of polyvinyl alcohol fiber as reinforcing materials for cementitious composites”, Proceedings of the International RILEM Workshop on High Performance Fiber Reinforced Cementitious Composites in Structural Applications, 145-153, 2006.
  • [4] M. Ardanuy, J. Claramunt, R.D. Toledo Filho, “Cellulosic fibre reinforced cement-based composites: a review of recent research”, Constr. Build. Mater. 79: 115-128, 2015. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2015.01.035
  • [5] J. Liu, C. Li, J. Liu, G. Cui, Z. Yang, “Study on 3D spatial distribution of steel fibres in fibre reinforced cementitious composites through micro-CT technique”, Constr. Build. Mater. 48: 656-661, 2013.
  • [6] M. Jawaid, H. P. S. Abdul Khalil, “Cellulosic/synthetic fibre reinforced polymer hybrid composites: a review”, Carbohydr. Polym. 86: 1-18, 2011. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2011.04.043
  • [7] A. Adamczak-Bugno, G. Świt, A. Krampikowska, “Assessment of destruction processes in fiber-cement composites using the acoustic emission method and wavelet analysis”, IOP Conference Series-Earth and Environmental Science 214: 1-9, 2018. https://doi.org/10.1088/1757-899X/471/3/032042
  • [8] A. Adamczak-Bugno, G. Świt, A. Krampikowska, “Scanning electron microscopy in the tests of fibre-cement boards”, MATEC Web Conf. 174: 1-10, 2018. https://doi.org/10.1051/matecconf/201817402015
  • [9] M.E.A. Fidelis, F.A. Silva, R.D. Toledo Filho, “The influence of fiber treatment on the mechanical behavior of jute textile reinforced concrete”, Key. Eng. Mater. 600: 469-674, 2014. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/KEM.600.469
  • [10] V.D. Pizzol, L. M. Mendes, H. Savastano, M. Frías, F.J. Davila, M.A. Cincotto, V.M. John, G.H.D. Tonoli, “Mineralogical and microstructural changes promoted by accelerated carbonation and ageing cycles of hybrid fibre-cement composites”, Constr. Build. Mater. 68: 750-756, 2014. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2014.06.055
  • [11] A. Adamczak-Bugno, T. Gorzelańczyk, A. Krampikowska, M. Szymków, “Non-destructive testing of the structure of fibre-cement materials by means of a scanning electron microscope”, Badania Nieniszczące i Diagnostyka 3: 20-23, 2017. (In Polish)
  • [12] A. Adamczak-Bugno, A. Krampikowska, “The basics of a system for evaluation of fiber-cement materials based on acoustic emission and time-frequency analysis”, Mathematical Biosciences and Engineering 17(3): 2218-2235, 2020. https://doi.org/10.3934/mbe.2020118
  • [13] J. Claramunt, M. Ardanuy, J.A. García-Hortal, “Effect of drying and rewetting cycles on the structure and physicochemical characteristics of softwood fibres for reinforcement of cementitious composites”, Carbohydr. Polym. 79: 200-205, 2010. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2009.07.057
  • [14] B.J. Mohr, H. Nanko, K.E. Kurtis, “Durability of kraft pulp fibre-cement composites to wet/dry cycling”, Cem. Concr. Compos. 27: 435-448, 2005. https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2004.07.006
  • [15] V.D. Pizzol, L.M. Mendes, H. Savastano, M. Frías, F.J. Davila, M.A. Cincotto, V.M. John, G.H.D. Tonoli, “Mineralogical and microstructural changes promoted by accelerated carbonation and ageing cycles of hybrid fibre-cement composites”, Constr. Build. Mater. 68: 750-756, 2014. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2014.06.055
  • [16] Z. Li, X. Zhou, S. Bin, “Fibre-Cement extrudateswith perlite subjected to high temperatures”, J.Mater. Civ. Eng.3: 221-229, 2004.
  • [17] R. Drelich, T. Gorzelańczyk, M. Pakuła, K. Schabowicz, “Automated control of cellulose fibre cement boards with a non-contact ultrasound scanner”, Autom. Constr. 57: 55-63, 2015. https://doi.org/10.1016/j.autcon.2015.04.017
  • [18] K. Schabowicz, T. Gorzelańczyk, “A non-destructive methodology for the testing of fibre cement boards by means of a non-contact ultrasound scanner”, Constr. Build. Mater. 102: 200-207, 2016. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2015.10.170
  • [19] W. Stark, “Non-destructive evaluation (NDE) of composites: Using ultrasound to monitor the curing of composites”, In Non-Destructive Evaluation (NDE) of PolymerMatrix Composites. Techniques and Applications, 1st ed. https://doi.org/10.1533/9780857093554.1.136
  • [20] P. Berkowski, G. Dmochowski, J. Grosel, K. Schabowicz, Z. Wójcicki, “Analysis of failure conditions for a dynamically loaded composite floor system of an industrial building”, J. Civ. Eng. Manag. 19: 529-541, 2013. https://doi.org/10.3846/13923730.2013.779319
  • [21] J. Hoła, K. Schabowicz, “State-of-the-art non-destructive methods for diagnostic testing of building structures - Anticipated development trends”, Arch. Civ. Mech. Eng. 10: 5-18, 2010. https://doi.org/10.1016/S1644-9665(12)60133-2
  • [22] A. Davis, B. Hertlein, K. Lim, K. Michols, “Impact-echo and impulse response stress wave methods: Advantages and limitations for the evaluation of highway pavement concrete overlays”, In Proceedings of the Conference on Nondestructive Evaluation of Bridges and Highways, Scottsdale, AZ, USA, 88-96, 1996.
  • [23] T. Chady, K. Schabowicz, M. Szymków, “Automated multisource electromagnetic inspection of fibre-cement boards”, Autom. Constr. 94: 383-394, 2018. https://doi.org/10.1016/j.autcon.2018.07.018
  • [24] T. Chady, K. Schabowicz, “Non-destructive testing of fibre-cement boards, using terahertz spectroscopy in time domain”, Badania Nieniszczące i Diagnostyka 1-2: 62-66, 2016. (In Polish)
  • [25] K. Schabowicz, Z. Ranachowski, D. Józwiak-Niedźwiedzka, Ł. Radzik, S. Kudela, T. Dvorak, “Application of X-ray microtomography to quality assessment of fibre cement boards”, Constr. Build. Mater. 110: 182-188, 2016. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2016.02.035
  • [26] T. Gorzelańczyk, K. Schabowicz, M. Szymków, “Non-destructive testing of fibre-cement boards, using acoustic emission”, Przegląd Spawalnictwa 88: 35-38, 2016. (In Polish)
  • [27] Z. Ranachowski, D. Józwiak-Niedźwiedzka, A. M. Brandt, T. Dębowski, “Application of acoustic emissionmethod to determine critical stress in fibre reinforced mortar beams”, Arch. Acoust. 37: 261-268, 2012. https://doi.org/10.2478/v10168-012-0034-3
  • [28] M. Jawaid, H.P.S.A. Khalil, “Cellulosic/synthetic fibre reinforced polymer hybrid composites: A review”, Carbohydr. Polym. 86: 1-18, 2011. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2011.04.043
  • [29] A. Marzec, P. Lewicki, Z. Ranachowski, T. Debowski, “The influence of moisture content on spectral characteristic of acoustic signals emitted by flat bread samples”, In Proceedings of the AMAS Course on Nondestructive Testing of Materials and Structures, Centre of Excellence for Advanced Materials and Structures 127-135, 2002.
  • [30] B. Goszczyńska, G. Świt, W. Trąmpczyński, “Application of the IADP acoustic emission method to automatic control of traffic on reinforced concrete bridges to ensure their safe operation”, Arch. Civ. Mech. Eng. 16: 867-875, 2016. https://doi.org/10.1016/j.acme.2016.06.003
  • [31] B. Goszczyńska, G. Świt, W. Trąmpczyński, “Analysis of the microcracking process with the acoustic emission method with respect to the service life of reinforced concrete structures with the example of the RC beams”, Bull. Polish Acad. Sci.: Tech. Sci. 63: 55-65, 2015. https://doi.org/10.1515/bpasts-2015-0007
  • [32] B. Goszczyńska, “Analysis of the process of crack initiation and evolution in concrete with acoustic emission testing”, Arch. Civ. Mech. Eng. 2: 134-143, 2014. https://doi.org/10.1016/j.acme.2013.06.002
  • [33] A. Krampikowska, R. Pała, I. Dzioba, G. Świt, “The Use of the Acoustic Emission Method to Identify Crack Growth in 40CrMo Steel”, Materials 12: 2140-2154, 2019. https://doi.org/10.3390/ma12132140
  • [34] PN EN 12467 FIBRE-CEMENT FLAT SHEETS - PRODUCT SPECIFICATION AND TEST METHODS
Uwagi
Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).
Typ dokumentu
Bibliografia
Identyfikator YADDA
bwmeta1.element.baztech-badba9c4-a684-4295-b0a4-e5e23ab74176
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.