Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Wpływ spoiwa na strukturę i właściwości mechaniczne kompozytów konopnych o dużej zawartości spoiwa

Strzałkowski Jarosław, Horszczaruk Elżbieta

Materiały Budowlane

|

2023

|

nr 6

1--4

PL

W artykule przedstawiono analizę wpływu spoiwa cementowego i wapiennego na strukturę i wytrzymałość kompozytów, w których jako kruszywo zastosowano paździerze konopne. Celem badań było uzyskanie lekkiego kompozytu o klasie wytrzymałości na ściskanie zbliżonej do najniższej klasy wytrzymałości betonu lekkiego LC8/9. Jak pokazały przeprowadzone badania, zastosowanie paździerzy konopnych jako zamiennika kruszywa pozwala na uzyskanie kompozytów konopnych o wytrzymałości na ściskanie ok. 10 MPa. Poprawa właściwości mechanicznych betonów konopnych wymagała jednak znacznego zwiększenia ilości spoiwa. Zastosowanie dodatku wapna jako mineralizatora wpływa pozytywnie na kształtowanie strefy kontaktowej paździerz - spoiwo.

EN

The paper analyses Portland cement and lime's impact on the structure and strength of the composites containing hemp shives as an aggregate. The research aim was to obtain a lightweight material with a compressive strength class close to the lowest strength class of lightweight concrete, i.e. LC8/9. The tests show that using the hemp shives as the aggregate's substitute allows for manufacturing the hemp composite with a compressive strength of about 10 MPa. However, improving the composite's mechanical performance has required substantially increasing the binder's volume. Using lime as a mineraliser positively shapes the contact zone between hemp shives and binder.

2

Mechanical properties and flexural behaviour of reinforced concrete beams containing recycled concrete aggregate

Dawood Malak H., Al-Asadi Ali K.

Przegląd Naukowy Inżynieria i Kształtowanie Środowiska

|

2022

|

Vol. 31, No. 4

259--269

EN

Increasing waste recycling has become an essential process in the construction industry due to the environmental and economic advantages, such as minimizing waste in landfills, saving natural resources, and decreasing pollution. Crushing and sieving waste from standard compression test cubes is used to produce the recycled concrete aggregate (RCA). A set of standard concrete cylinders, cubes, and beam specimens were made by utilizing coarse aggregate replacement ratios of 0%, 30%, 50% and 70%. At the day 28 stage, the specimens were tested to determine compressive strength, stress–strain relationship, splitting tensile strength, and flexural strength. In addition, four reinforced concrete (RC) beams were cast and tested under a four-point load to evaluate the flexural behaviour of RC beams with partial replacement of the natural aggregate with RCA. One was a natural aggregate (NA) control beam, while the others had varying RCA ratios (30%, 50% and 70%). The results show that the compressive strength of RCA concrete with the replacement by 30%, 50% and 70% decreased by 9.10%, 18.88% and 22.57% respectively, in comparison to the compressive strength of normal concrete (NC). The RCA concrete showed a high strain capacity, which indicated high ductility. The maximum RCA type strains ranged from 0.0056 to 0.0072. Concrete flexural strength showed a slight decrease in comparison to NC (18.83% decrease), where the tensile strength showed a 10.61% decrease in comparison to NC. As for RC beams, the load-carrying capacity decreased by 10.5% with increases in the replacement ratio.

3

Interfacial transition zone in reactive powder concretes (RPC) cured under various hydrothermal conditions

Zdeb T.

Archives of Civil Engineering

|

2020

|

Vol. 66, nr 4

137--152

EN

Reactive powder concrete (RPC), due to its characteristic composition with reduced water quantity, often below a stoichiometric ratio, the addition of pozzolana usually close to or above 20% of the weight of cement and a significantly reduced inclusion rate compared to normal or high performance concrete, has a different nature of the interfacial transition zone between the micro aggregate grains and the binder matrix. Due to the significant influence of RPC curing conditions on the morphology of the interfacial transition zone, the analysis included composites cured in water of Tmax=20°C, subject to low-pressure steam curing Tmax=90°C and autoclaved at Tmax=250°C. The paper presents a qualitative assessment of the interfacial transition zone in reactive powder concretes with the use of a scanning microscope with the use of linear EDS and quantitative analysis by means of stereological analysis of the image obtained with the use of a BSE detector. The results of the study unequivocally confirm the lack of portlandite crystallisation at the phase interface and the different phase composition in the interfacial transition zone in relation to the mean mass composition.

PL

Ewolucję opisu strefy przejściowej w kompozytach cementowych prześledził Kurdowski w publikacji „Chemia Cementu i Betonu”, gdzie scharakteryzował jej ogólnie przyjęte modele zróżnicowane pod względem występujących kolejno po sobie stref, jak i pod względem ich składu fazowego. Ponadto rozwój metodyki badań strefy przejściowej pozwala obecnie coraz ściślej opisywać właściwości oraz budowę tej newralgicznej części cementowych kompozytów ziarnistych. Stosuje się tutaj najczęściej metodę mikroskopii zarówno optycznej jak i skaningowej wraz ze stereologiczną analizą obrazu, analizę EDS, XRD, a także w celu rozpoznania różnic we właściwościach mechanicznych względem kruszywa i matrycy stosuje się badania metodą nanoindentacji. W przypadku tradycyjnych kompozytów cementowych strefa przejściowa odgrywa ważną rolę w kształtowaniu ich cech mechanicznych ze względu na obszar, w którym najczęściej dochodzi do zainicjowania rys w obciążonym materiale. Z tego względu, jedną z podstawowych idei komponowania składu kompozytów BPR jest homogenizacja tekstury kompozytu, mająca bezpośredni związek z ujednorodnieniem rzeczywistych naprężeń panujących w obciążonym materiale. Godycki-Ćwirko tłumaczy, jak intensywnie na wartość naprężeń rzeczywistych wpływa: wielkość inkluzji, wzajemna odległość pomiędzy jej ziarnami oraz różnica w odkształcalności inkluzji względem matrycy. Ponadto, na charakter strefy przejściowej mają także warunki dojrzewania kompozytu. Z tego powodu w części badawczej niniejszego artykułu scharakteryzowano strefę przejściową pomiędzy matrycą spoiwową i mikrokruszywem kwarcowym w betonach z proszków reaktywnych dojrzewających w zróżnicowanych warunkach hydrotermalnych tj. w wodzie, poddane niskoprężnemu naparzaniu w temperaturze 90°C oraz autoklawizacji w temperaturze 250°C. Warunki te wpływają na reaktywność poszczególnych składników kompozytu i tym samym na skład fazowy strefy przejściowej. W badaniach wykorzystano standardowy skład mieszanek betonów z proszków reaktywnych, które po dojrzewaniu w wyżej wymienionych warunkach hydrotermalnych zostały poddane obserwacjom mikroskopowym SEM wraz z analizą EDS. Badania jakościowe zostały zrealizowane na powierzchni trzech losowo wybranych ziaren piasku kwarcowego, każdorazowo realizując pięć analiz liniowych EDS ukierunkowanych prostopadle do powierzchni ziarna. Pozwoliły one na wyznaczenie proporcji liczby atomów pierwiastków Ca, Si, Al i Fe w całym przyjętym zakresie długości linii i tym samym w każdym jej punkcie z rozdzielczością około co 0,05 μm. Na tej podstawie naniesiono chmurę punktów pomiarowych w układzie współrzędnych Ca/Si – Al+Fe/Ca, gdzie zaznaczono także obszary występowania możliwych w kompozycie faz tj. C-S-H, CH, C3S, AFm.

4

Elastic properties of self-compacting concrete modified with nanoparticles: Multiscale approach

Stefaniuk D., Niewiadomski P., Musial M., Lydzba D.

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2019

|

Vol. 19, no. 4

1150--1162

EN

Advances in cementitious composites and nanotechnologies have led to the development of self-compacting concrete (SCC) modified with nanoparticles. SCC with Al2O3 nanoparticles was used in this study. In addition, a reference sample of SCC without an addition of nanoparticles was investigated. First, the micro-mechanical properties of each phase of the composites were examined using the statistical nanoindentation techniques and deconvo-lution. Then, the interfacial transition zone (ITZ) was investigated using line indentation and X-ray microCT. The results indicated that the ITZ played no significant role in the compo-sites. Subsequently, modified Mori–Tanaka and self-consistent homogenization schemes, accounting for random variability of constituent properties, were applied to evaluate the overall elastic properties of the composites. Then, macroscale laboratory (uniaxial compres-sion) tests were carried out to verify the adopted approach. The results of the micro- and macroscale tests showed that the proposed laboratory investigation procedure and homog-enization approach were proper. Finally, the modified Mori–Tanaka scheme was used to verify the influence of material composition on the effective elastic modulus of SCC with Al2O3 nanoparticles.

5

Związek makroskopowej odporności na pękanie z wielkością mikrorys w betonach z dodatkiem popiołów lotnych

Golewski G. L.

Przegląd Budowlany

|

2016

|

R. 87, nr 5

25--27

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań dotyczące wpływu dodatku krzemionkowych popiołów lotnych (Fly ash – FA ), w ilości: 0,20 i 30% masy cementu, na procesy pękania w betonach zwykłych. Analizy przeprowadzono w oparciu o wyniki z badań makroskopowych i mikrostrukturalnych. Odporność na pękanie betonów ustalano na podstawie znajomości współczynników intensywności naprężeń dla wszystkich modeli pękania, a następnie wyznaczano uogólnioną odporność na pękanie Kc. W trakcie badań mikroskopowych oceniano wielkość pęknięć, występujących w warstwie stykowej (Interfacial Transition Zone – ITZ) kruszywa grubego z matrycą cementową. Eksperymenty wykonano po: 3, 7, 28, 90, 180 i 365 dniach dojrzewania.

EN

The paper presents results of tests on the effect of the addition of siliceous fly ashes (FA ) in the amount of: 0,20 and 30% by weight of cement on the fracture processes in plane concretes. The analyses were carried out based on the results of the macroscopic and microstructural tests. Fracture toughness of concretes was determined based on the critical stress intensity factors for all mode fracture, and then a generalized fracture toughness Kc was determined. During microscopic tests, the size of cracks occurring in the Interfacial Transition Zone (ITZ) of coarse aggregate with cement matrix was evaluated. The experiments were carried out after: 3, 7, 28, 90, 180 and 365 days of curing.

6

Analiza rozkładu nanotwardości w warstwie stykowej kruszywo-zaczyn betonów z dodatkiem popiołów lotnych

Golewski G. L.

Materiały Budowlane

|

2016

|

nr 11

38--39

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań nanotwardości w warstwach stykowych kruszywo-zaczyn (Interfacial Transition Zone – ITZ) betonów z dodatkiem: 20 i 30% krzemionkowych popiołów lotnych (FA). Podczas eksperymentów analizowano obszar w ITZ kruszywa grubego z zaczynem w odległości: 5, 25, 50, 100 i 150 μm od granicy ziaren kruszywa grubego. Odciski w betonie wykonywano nanowgłębnikiem Berkovicha z zastosowaniem techniki DSI. Na podstawie rozkładów nanotwardości ustalono, że najbardziej heterogeniczna jest strefa ITZ w odległości 25 μm od ziarna kruszywa. Grubość ITZ wynosi: w betonie FA-20 ok. 50 μm, natomiast w betonie FA-30 – ponad 50 μm.

EN

This paper presents the results of nanohardness in the paste-aggregate Interfacial Transition Zones (ITZ) of concretes with the addition of: 0, 20 and 30% FA. An area in the ITZ of coarse aggregates with paste was analysed in the five measurement points during the experiments, i. e. at the distance of: 5, 25, 50, 100 and 150 μm from the grain boundary. The indents in concrete were create by Berkovich indenter using DSI technique. On the basis of nanohardness distributions in particular concretes, it was found that the most heterogeneous one is the ITZ zone within the distance of 25 μm from the aggregate grain. The Thickness of the ITZ is: in concrete FA-20 approximately 50 μm, while in concrete FA-30 more than 50 μm.

7

Wpływ stopnia wstępnego nasycenia kruszywa z recyklingu na wybrane właściwości i mikrostrukturę betonów recyklingowych

Pawluczuk E., Bołtryk M.

Inżynieria i Budownictwo

|

2016

|

R. 72, nr 8

413--417

PL

Przedstawiono zagadnienie wpływu stopnia wstępnego nasycenia kruszywa z recyklingu wynoszącego 0; 45 i 90% oraz zróżnicowanej kolejności dozowania składników na wytrzymałość na ściskanie, nasiąkliwość i współczynniki absorpcji wody betonów recyklingowych. Podano wyniki badań strefy kontaktowej między nowym zaczynem i kruszywem z recyklingu.

EN

The article presents the influence of the degree of pre-saturation of recycled aggregate 0, 45 and 90%, and the varied order of ingredients addition, on the compression strength, density, water absorbability and the water absorption coefficient of recycled concrete. An analysis of the contact zone between the new paste and the recycled aggregate was conducted.

8

Zastosowanie nanowgłębnika Berkovicha do badań warstw stykowych w betonach z dodatkiem popiołów lotnych

Golewski G. L.

Budownictwo i Architektura

|

2014

|

Vol. 13, nr 2

85--92

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań nanotwardości (HB) w warstwach stykowych (Interfacial Transition Zone - ITZ) betonów z dodatkiem: 0, 20 i 30 % krzemionkowych popiołów lotnych (FA). Do badań wykorzystano kompaktową platformę firmy CSM Instruments. Podczas eksperymentów analizowano obszar w ITZ kruszywa grubego z zaczynem w pięciu punktach pomiarowych, tzn. w odległości: 5, 25, 50, 100 i 150 m od granicy ziarna. Odciski w betonie wykonywano wgłębnikiem Berkovicha z zastosowaniem techniki DSI. Analiza uzyskanych wyników badań wykazała, że 20% dodatek FA powoduje kilkuprocentowy wzrost nanotwardości, natomiast dodatek 30% FA kilkunastoprocentowy spadek HB. Na podstawie rozkładów nanotwardości ustalono, że najbardziej heterogeniczna jest strefa ITZ w odległości 25m od ziarna kruszywa.

EN

The paper presents the results of nanohardness (HB) in the Interfacial Transition Zones (ITZ) of concretes with the addition of 0, 20 and 30% siliceous fly ashes (FA). A compact platform CSM Instruments was used in the testing. An area in the ITZ of coarse aggregates with paste was analysed in the five measurement points during the experiments, i.e. at the distance of: 5, 25, 50, 100 and 150 m from the grain boundary. The indents in concrete were create by Berkovich indenter using DSI technique. Analysis of the results revealed that the 20% additive of FA causes a few percent increase in nanohardness, while 30% FA additive leads to between ten and twenty percent drop of HB. On the basis of nanohardness distributions in particular concretes, it was found that the most heterogeneous one is the ITZ zone within the distance of 25m from the aggregate grain.

9

Numerical mesoscopic analysis of fracture in fine-grained concrete

Skarżyński Ł., Tejchman J.

Archives of Civil Engineering

|

2012

|

Vol. 58, nr 3

331-361

EN

This paper presents numerical two-dimensional results for fine-grained concrete under quasi-static three-point bending at meso-scale. Concrete was modelled as a random heterogeneous three-phase material. The simulations for notched concrete beams were carried out with the standard finite element method using an isotropic damage constitutive model enhanced by a characteristic length of micro-structure by means of a non-local theory. The effect of the volume fraction, shape, size, statistical distribution and stiffness of aggregate was analysed. Moreover, the effect of the bond thickness, notch size and characteristic length of micro-structure on the material behaviour was numerically investigated. The FE results were compared with own laboratory test results and other meso-scale calculations for three-phase concrete elements.

10

Wpływ kruszywa porowatego na mikrostrukturę strefy przejściowej w betonie lekkim

Domagała L.

Cement Wapno Beton

|

2011

|

R. 16/78, nr 2

101-114

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań dotyczące strefy przejściowej kruszywa porowatego, ze spiekanych popiołów lotnych, z zaczynem cementowym. Badania przeprowadzono na betonach wykonanych z kruszywa lekkiego w stanie suchym oraz przy pełnym nasyceniu wodą, przy jednakowym nominalnym wskaźniku wodno-cementowym. Analiza próbek betonów pod mikroskopem elektronowym wykazała brak strefy przejściowej kruszywa popiołoporytowego z zaczynem o odmiennej mikrostrukturze, w porównaniu do zaczynu znajdującego się w większej odległości od powierzchni kruszywa. Ogólnie w analizowanych obszarach strefy przejściowej nie stwierdzono zwiększonej obecności portlandytu. W przypadku betonu z kruszywa wstępnie nasyconego wodą stwierdzono występowanie znacznych ilości ettringitu, w postaci skupisk lub warstewek. Wstępne nasycenie kruszywa wodą lub stosowanie go w postaci suchej, chociaż w widoczny sposób wpłynęło na mikrostrukturę zaczynu w betonie, nie spowodowało jednak zmian w głębokości penetracji zaczynu w pory otwarte w kruszywie lekkim. W obu badanych betonach stwierdzono również występowanie fazy C-S-H w porach wewnętrznych w popiołoporycie.

EN

The results of research of interfacial transition zone (ITZ) between sintered fly ash porous aggregate and cement paste are presented. The tests were carried out on concrete made of initially dry and pre-saturated with water lightweight aggregate, but at the same nominal water-cement ratio. The analysis of concrete specimens under scanning electron microscope revealed the lack of ITZ around sintered fly ash aggregate, considered as a layer of different microstructure in comparison to bulk cement matrix. Generally, the layer of higher portlandite content was not found in the analysed areas around the aggregate grains. However, in the case of concrete made of pre-saturated with water aggregate some areas rich in ettringite was observed. This ettringite formed the agglomerations or the layers, relatively long. Although the initial saturation of aggregate or its lack considerably influenced the microstructure of the paste in concrete, it was out of importance with regard to the depth of cement paste penetration into the open pores of lightweight aggregate. The formation of C-S-H phase in the internal aggregate pores was also observed in the case of both examined concrete.

11

Kształtowanie strefy kontaktowej kruszywo-zaczyn w betonach recyklingowych

Pawluczuk E.

Budownictwo i Inżynieria Środowiska

|

2011

|

Vol. 2, no. 3

369-376

PL

Dotychczasowe badania betonów zawierających kruszywo z recyklingu wskazują głównie na wysoką nasiąkliwość tego kruszywa spowodowaną obecnością w jego składzie starej zaprawy cementowej. Wpływa to między innymi na szybką utratę urabialności mieszanki betonowej. W celu ograniczenia prędkości absorpcji wody przez ziarna kruszywa z recyklingu zrealizowano doświadczenie, w którym zmiennymi były: kolejność dozowania składników mieszanki betonowej oraz stopień wstępnego nasycenia kruszywa z recyklingu przed dodaniem go do mieszanki. Właściwościami analizowanymi w eksperymencie były: wytrzymałość betonu na ściskanie po 28 dniach dojrzewania, nasiąkliwość i współczynnik sorpcji wody. Zaobserwowane, w wyniku przeprowadzonego eksperymentu, korzystne zmiany cech betonów wyjaśniono poprzez obserwacje mikrostruktury strefy kontaktowej kruszywo z recyklingu-zaczyn cementowy.

EN

The paper presents results of experiment with two different factors, like: order of adding of concrete mix components and level of recycled concrete saturation before adding it to concrete mixture. Determination of the influence of this two factors upon selected properties of concrete was the aim of this work. The following features were tested: concrete compressive strength, water absorbability and sorption water coefficient. Essential changes of concrete features under the influence of two factors were explained by examination of interfacial transition zone between recycled aggregate and cement paste. To this aim scanning electron microscopy was used.

12

Alkalicznie aktywowane kompozytowe spoiwa mineralne. Granica kontaktowa pomiędzy stalą a stwardniałym zaczynem

Petri M.

Kompozyty

|

2010

|

R. 10, nr 3

276-281

PL

Alkaliczna aktywacja cementów mieszanych zawierających w swoim składzie żużel wielkopiecowy lub/i popiół lotny jest jedną z metod otrzymywania spoiw specjalnych. Podobnie jak w przypadku betonów tradycyjnych, budowa granicy międzyfazowej pomiędzy stwardniałym zaczynem a kruszywem lub stalą istotnie wpływa na własności otrzymanych z ich zastosowaniem zapraw i betonów. W prezentowanej pracy przedstawiono wyniki mikroskopowych obserwacji i mikroanaliz (SEM, EDS, BSE) strefy kontaktowej stal zbrojeniowa-stwardniały alkalicznie aktywowany zaczyn. Stwierdzono, że w przeciwieństwie do powszechnie przyjętych dla konwencjonalnych betonów modeli w badanej strefie kontaktowej nie zauważono występowania strefy o podwyższonej porowatości ani warstwy krystalicznego portlandytu. Na granicy stal-zaczyn stwierdzono występowanie zbitej mieszaniny faz C-S-H i N-A-S-H, wzbogaconych dodatkowo o jony żelaza, co może świadczyć o chemicznym charakterze tego połączenia. Badania mechaniczne (pull-out test) zdają się potwierdzać powyższą tezę.

EN

Alkaline activation of blended cements containing of slag or/and fly ash is one of the new methods of special binders production. Similarly as in the case of traditional concrete, the interfacial transition zone (ITZ) between cement paste and aggregate or steel strongly influences the mechanical and transport properties of mortar and concrete. This paper presents the results of a mechanical investigation (pull-out test) and microscopic observation of steel-hardened alkali activated cement paste (AAHCP) zone contact. In presented investigation, composite mineral binder consists of: 15% Portland cements CEM I 42, 5, 15% granulated blast furnace slag and 70% fly ash. As alkaline activator, sodium water glass with silicate modulus SiO2/Na2O = 1.5 were used. The two type of samples were prepared, the first for microscopic analyses of ITZ (AAHCP containing commercial steel fibers), and the second (for pull - out test) - concrete cubes (100x100x100) = 6.15 mm, a slight surface) anchorage in matrix. Fwith steel rods ( The steel rods were pulled out from concrete matrix with a displace constants displacement velocity 0.5 mm/min. Backscattered electron images (BSE) obtained by scanning electron microscope and EDS microanalyses were used to characterize the ITZ microstructure. Results obtained for the sodium water glass activated mineral composite binder shows, that in the opposite to steel-portland cement paste system, the zone of increased porosity and crystalline Ca(OH)2 layer was no observed. On the point of contact (steel-AAHCP) the dense mixed phase, C-S-H and N-A-S-H were identified. Also were observed the increase of amounts a Fe ions in described contact zone, especially on the binder hydration products side. It can suggest that connection of steel-AAHCP have a chemical character. The analyzing of stress-strain curves in the pulling out process of steel rods, from a concrete made of alkaline activated binder and compared PC concrete matrix confirms this thesis. In the case where AASC were used, the shear strength of the steel AAHCP bond were about twice more high than in the case of compared portland cement concrete.

13

Badanie wpływu warstwy przejściowej starego i nowego betonu na odporność betonu na pękanie

Kubiszyn J.

Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Budownictwo i Inżynieria Środowiska

|

2000

|

z. 32[180], cz.1

311-318

EN

The article presents a possibility of using fracture mechanics methods for investigation the effect of the contact zone of old and new concrete on the fracture toughness of concrete elements. The investigation according Mode 1 (tension at bending) was carried out on beams formed by mixing several years old concrete and new 28 days old concrete. The research work involved beams with two substantially different contact surfaces: the surface obtained due to natural fracture and the ground one. The results of fracture toughness investigations according Mode 1 using RILEM draft recommendations and guidelines contained in the ASTM STP 410 have been presented. The critical stress intensity factor K slc and K lc as well as critical crack tip opening displacement CTODc have been determined. Based on the obtained investigation results the following conclusions were drawn: *The values of the critical load PQ and those of the stress intensity factor Klc from for secondary beams with a ground contact surface were on average by 35 % lower than those for the beams with a contact zone obtained due to a natural fracture. *The values of the critical factors of stress intensity for secondary beams with natural fracture, calculated according to and were, on average, 30% lower than for the primary beams. *The value of stress intensity factors calculated according to the RELEM draft recommendation is many times as much (3 times) as the values obtained from the Brown and Srawley's formula published so far can not be treated as data of comparison but as those of only visual value. *Based on the comparison of the values of the investigated parameters, one can find out that even in laboratory conditions, where the samples were carefully prepared (cleaned and wetted before the tacking layer was put on) the contact zone of the new and old concrete was the weakest element of the tested beams.