Physical and mechanical characterization of structural lightweight concrete with synthetic aloxite additive

• Autorzy: Ślosarczyk A. , Kantel T. , Walaszkowski M. , Zasada P.

Warianty tytułu

PL

Fizykomechaniczna charakterystyka lekkich betonów konstrukcyjnych z dodatkiem syntetycznego tlenku glinu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The recent years of intensive development in construction as well as growing demands has resulted in much greater attention paid to concretes for special applications, such as lightweight structural concretes. The advantage of lightweight structural concretes lies in the lower weight of the construction elements (the density of lightweight concretes equals less than 2000 kg/m3) and high strength parameters, which further lead to lower production costs. Moreover, lightweight concretes can be considered so-called ”green products”, as lightweight aggregates received from waste materials, such as fly ashes, are used for their production. Conducted research has shown that aloxite usage has a great influence on the physical and mechanical properties of lightweight structural concretes. The best results were achieved for a concrete mix with an additive of fine-grained aloxite particles. The presence of aloxite fine fractions (F280) in concrete contributed to condensation of the cement paste structure and strengthening the interfacial transition zone between the porous lightweight aggregate and cement paste, improving the physical and mechanical properties of the concrete composite. It was shown that the compressive strength of concrete samples with an aloxite additive increases by about 25÷35% in relation to reference samples. Moreover, the aloxite additive improved the resistance to abrasion by about 30÷40% in comparison to concrete made without additives. In addition, the research proved that aloxite particles show a plasticizing effect and facilitate stirring of the concrete mix, especially in the presence of lightweight aggregate, which leads to a more homogeneous structure of concrete and improvement of concrete tightness by about 35÷50% in relation to the reference concrete.

PL

Intensywny rozwój budownictwa w ostatnich latach i rosnące wymagania użytkowe sprawiają, że coraz większą uwagę zwraca się na betony o specjalnych zastosowaniach, takie jak np. betony lekkie. Zaletą stosowania betonów lekkich konstrukcyjnych jest obniżenie wagi elementów konstrukcyjnych przy zachowaniu wymaganych parametrów wytrzymałościowych, co z kolei przekłada się na obniżenie kosztów produkcji. Ponadto betony lekkie można zaliczyć do tzw. „produktów zielonych” z uwagi na zastosowanie do ich wytwarzania lekkich kruszyw otrzymywanych z materiałów odpadowych, np. popiołów lotnych. W przeciwieństwie do powszechnie stosowanych w technologii betonu dodatków pucolanowych, np. popiołów lotnych, w przedstawionych badaniach zastosowano syntetyczny tlenek glinu w dwóch granulacjach. Przeprowadzone badania wykazały, że zastosowanie elektrokorundu zwykłego ma duży wpływ na właściwości fizykomechaniczne lekkich betonów konstrukcyjnych. Najlepsze wyniki uzyskano dla mieszanek betonowych z dodatkiem drobnoziarnistego elektrokorundu. Obecność drobnych frakcji tlenku glinu (F280) przyczyniła się do zagęszczenia struktury zaczynu cementowego i zwiększenia przyczepności matrycy cementowej do kruszywa lekkiego, co z kolei spowodowało wzrost parametrów fizykomechanicznych kompozytu cementowego. Wykazano, że wytrzymałość na ściskanie próbek betonowych z dodatkiem tlenku glinu zwiększa się, w odniesieniu do próbek kontrolnych, średnio o ok. 25÷35%. Ponadto dodatek tlenku glinu zwiększył odporność betonu na ścieranie o około 30÷40% w porównaniu do betonu wykonanego bez żadnych dodatków. Dodatkowo badania wykazały, że tlenek glinu wykazuje działanie uplastyczniające, ułatwia mieszanie mieszanki betonowej szczególnie w obecności kruszywa lekkiego, co pozwala uzyskać jednorodną strukturę betonu oraz wpływa na poprawę szczelności betonów, podwyższając ją nawet o 35÷50% w stosunku do betonów referencyjnych.

Słowa kluczowe

EN

lightweight concrete; aloxite; physical and mechanical properties; SEM analysis

PL

betony lekkie; syntetyczny tlenek glinu; właściwości fizykomechaniczne; analiza SEM

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Materiałów Kompozytowych
• Czasopismo: Composites Theory and Practice
• Rocznik: 2015
• Tom: R. 15, nr 4
• Strony: 209--213
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Ślosarczyk A.

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

autor

Kantel T.

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

autor

Walaszkowski M.

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

autor

Zasada P.

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

Bibliografia

• [1] Neville A.M., Properties of Concrete, Longman, England 1995.
• [2] Mamlouk M., Zaniewski J.P., Materials for civil and construction engineers, Pearson, New Jersey, USA, 2011.
• [3] Merikallio T., Mannonen R., Penttala V., Drying of lightweight concrete produced from crushed expanded clay aggregates, Cem. Concr. Res. 1996, 9, 1423-1433.
• [4] Domagała L., The influence of porous aggregate on microstructure of the interfacial transition zone in lightweight concrete, Cement Wapno Beton 2011, 2, 101-114.
• [5] Laplante P, Aitcin PC, Vezina D., Abrasion resistance of concrete, J. Mater. Civil. Eng. 1991, 1, 19-28.
• [6] Naik T.R., Singh S.S., Hossain M.M., Abrasion resistance of high-strength concrete made with class C fly ash, ACI Mater. J. 1995, 6, 649-59.
• [7] Fwa T.F., Paramasivam P., Thin steel fibre cement mortar overlay for concrete pavement, Cem. Concr. Comp. 1990, 3, 175-184.
• [8] Żenczykowski W., Budownictwo ogólne. Tom IV: Fizyka budowli, Izolacje, Roboty wykończeniowe, Konstrukcje pneumatyczne, Wydawnictwo ARKADY, Warszawa 1970, 800.
• [9] Domagała L., Projektowanie betonów lekkich wysokich wytrzymałości z kruszyw ze spiekanych popiołów lotnych, Cement - Wapno - Beton 2003, 5, 270-273.
• [10] Elsharif A., Cohen M.D., Olek J., Influence of lightweight aggregate on the microstructure and durability of mortar, Cem. Concr. Res. 2005, 35, 1368-1376.
• [11] Husem M., The effects of bond strengths between lightweight and ordinary aggregate-mortar, aggregate-cement paste on the mechanical properties of concrete, Mater. Sci. Eng. A, 2003, A363, 152-158.
• [12] Wasserman R., Bentur A., Interfacial interactions in lightweight aggregate concretes and their influence on the concrete strength, Cem. Concr. Comp. 1996, 18, 67-76.