Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Jak długo można użytkować obiekty budowlane wykonane z autoklawizowanego betonu komórkowego?

Walczak Paweł

Materiały Budowlane

|

2024

|

nr 6

71--72

2

Durability limit states in the design of reinforced concrete structures

Zybura Adam, Śliwka Andrzej

Ochrona przed Korozją

|

2023

|

nr 1

2--12

EN

The Model Code for Service Life Design developed by the European FIB organization, provides a method for ensuring the durability of designed reinforced concrete structures based on meeting the conditions defining the reinforcement depassivation limit state. The article presents the principles of this design procedure for concrete carbonation and chloride-induced degradation. The required thickness of the reinforcement cover is determined according to the diffusion equation, while the characteristics of the material are included in the coefficients used in the equation. These coefficients are determined based on the results of accelerated tests, a statistical description of the behaviour of concrete in the expected environment, and climatic conditions at the location of the erected structure.

PL

W ramach europejskiej organizacji FIB opracowano Model Code for Service Life Design, w którym opisano metodę zapewnienia trwałości projektowanym konstrukcjom żelbetowym na podstawie spełnienia warunków stanu granicznego depasywacji zbrojenia. W artykule przedstawiono zasady tego postępowania projektowego w przypadku karbonatyzacji betonu i działania chlorków. Wymaganą grubość otuliny zbrojenia określa się zgodnie z rozwiązaniem równania dyfuzji, natomiast charakterystyki materiałowe są ujęte we współczynnikach do obliczeń. Współczynniki te wyznacza się na podstawie wyników przyśpieszonych badań, statystycznego opisu zachowania się betonu w przewidywanym środowisku oraz informacji o warunkach klimatycznych w miejscu lokalizacji wznoszonego obiektu.

3

Zastosowanie cyfrowej analizy obrazu jako metody oceny postępu karbonatyzacji zapraw cementowych - wpływ dystorsji na wyniki badań próbek rzeczywistych oraz modelowych

Szydłowski Jakub

Cement Wapno Beton

|

2023

|

R. 28, nr 2

92--104

PL

Obecnie, ze względu na stosowanie aktywnych dodatków do cementu, badania postępu karbonatyzacji są kluczowe dla zapewnienia bezpieczeństwa konstrukcji. Proces pomiarowy zakłada użycie suwmiarki do wyznaczenia frontu karbonatyzacji. Tak wyznaczone wartości uśrednia się i na ich podstawie szacuje postęp korozji. Ze względu na to, że podejście normowe zakłada użycie metody nieciągłej wyznaczenia głębokości karbonatyzacji, pomiar może być obarczony błędem. Ponadto jego wykonanie, szczególnie dla wielu próbek, jest czasochłonne. Alternatywną metodą wyznaczania głębokości karbonatyzacji może być pomiar ciągły, z użyciem komputerowej analizy obrazu, który wyznacza rzeczywistą głębokość karbonatyzacji, ponieważ analizie poddawany jest cały obszar próbki. Komputerowa analiza obrazu jest zatem podejściem bardziej precyzyjnym i wygodnym. Nie jest ona natomiast podejściem ujętym w normach, jednak może stanowić pomoc w ocenie poprawności wyznaczenia głębokości karbonatyzacji. Głównym problemem proponowanej metody może okazać się błąd wynikający ze sferyczności obrazu, związany z dokładnością aparatu fotograficznego. Brak również prostopadłości układu optycznego aparatu względem próbki przy utrwalaniu jej obrazu, związanej z niewłaściwym ustawieniem aparatu fotograficznego. Problemem przy wykorzystaniu analizy komputerowej może okazać się również jakość uzyskanego obrazu W przeprowadzonych badaniach analizowano wpływ dystorsji obrazu na wyznaczenie powierzchni analizowanego obszaru, wykorzystując program ImageJ. Uzyskane wyniki pokazują, że komputerowa analiza obrazu jest dokładniejsza niż tradycyjna, a dystorsja spowodowana pochyleniem obrazu nie wpływa na uzyskiwane wartości w stopniu większym niż dokładność pomiaru tradycyjnego.

EN

Nowadays, because of the use of active additives in cement, studies on carbonation progress are crucial to ensure the safety of structures. Carbonation depth measurement involves the use of a calliper to determine the front of the carbonation. The values determined in this way are averaged, and the corrosion progress is estimated based on these values. Due to the fact that the standard approach assumes the use of a discrete method for determining the carbonation depth, the measurement may be subject to error, and its execution, especially for many samples, is time-consuming. An alternative method for determining the depth of carbonation may be continuous measurement, which determines the actual depth of carbonation since the entire sample area is analysed. Therefore, digital image analysis is the more precise and convenient approach. Unfortunately, it is not an approach, covered by the standards, but may help to assess the correctness of the determination, the carbonation depth. The problem with the use of digital analysis in proposed method may be the quality of the image obtained. The main problem may be the sphericity of the image, related to the nature of the camera, but also the lack of perpendicularity of the optical system of the camera to the sample when fixing its image, related to incorrect positioning by the camera operator. The results show that the digital image analysis is more accurate than the traditional approach, and that the distortion caused by the tilt of the image does not affect the obtained values to a greater degree than the measurement accuracy of the traditional approach.

4

Karbonatyzacja betonu produkowanego z użyciem CO2 jako domieszki

Kazmi Md Athar, Meesaraganda Lakshmi Vara Prasad

Cement Wapno Beton

|

2023

|

R. 28, nr 6

364--374

PL

W istniejącej praktyce CO2 wprowadzany jest do betonu głównie poprzez przyspieszoną karbonatyzację, która ma wiele ograniczeń, takich jak mała szybkość dyfuzji i wymaganie dużej szczelnej komory, co ogranicza ją tylko do elementów prefabrykowanych. Aby pokonać te ograniczenia, niniejsza praca prezentuje nowatorskie wykorzystanie CO2 w produkcji betonu poprzez mineralizację z użyciem CO2. CO2 jest sekwestrowane do zawiesiny materiału cementowego bogatego w wapń w pierwszym etapie tego procesu, a następnie mieszany z pozostałymi materiałami, aby w drugim etapie wytworzyć beton. Dwuetapowy proces mineralizacji w niniejszej pracy upraszcza wprowadzenie CO2 do betonu i pozwala na uzyskanie 99% efektywności wykorzystania stosowanego CO2. CO2 reaguje z materiałami cementowymi bogatymi w wapń, tworząc korzystnie wpływający na hydratację betonu węglan wapnia w nano-skali. Analiza mikrostrukturalna sugeruje, że węglany rozpoczynają hydratację i przyczyniają się do rozwoju silniejszej mikrostruktury. Z tych powodów odporność na karbonatyzację utwardzonego betonu i wytrzymałość na ściskanie są poprawione. Wyniki opisywanych badań doświadczalnych pokazują, że optymalna ilość CO2 wprowadzona do betonu poprawia wytrzymałość na ściskanie o 18,2%, 18,8% i o 17,9% zmniejsza karbonatyzację po 180 dniach testów. Ponadto główny gaz cieplarniany, CO2, może być wykorzystywany, przyczyniając się do zrównoważonej i przyjaznej dla środowiska produkcji betonu i praktyk budowlanych.

EN

In the existing practice, CO2 is mainly added to concrete through accelerated carbonation, which has many limitations, such as a low diffusion rate and the requirement of a large airtight chamber, which applies to pre-cast elements only. To overcome these limitations, this paper presents a novel beneficial use of CO2 in concrete production through the mineralization of CO2. CO2 is sequestered into a slurry of calcium-rich cementitious material in the first step of this process and then blended with the remaining materials to make concrete in the second step. The two-step mineralization process in the present work simplifies the CO2 mineralization into concrete and reaches 99% efficiency of applied CO2. The CO2 reacts with calcium-rich cementitious materials to form nano-scale calcium carbonate beneficially impacted concrete hydration. Microstructural analysis suggests that the carbonates seed the hydration and contribute to developing a stronger microstructure. For these reasons, the carbonation resistance of hardened concrete and the compressive strength is improved. The finding of the experimental investigation of the present research shows that an optimum amount of CO2 mineralization into concrete improves compressive strength by 18.2%, 18.8%, and 17.9% less carbonation at 180 days of testing. Furthermore, the major greenhouse gas, CO2, can be utilized, contributing towards sustainable and environmentally friendly production of concrete and construction practices.

5

Carbonation of concrete cover of reinforcement as a cause of loss of durability of structures

Kłos Kaja, Adamczewski Grzegorz, Woyciechowski Piotr, Łukowski Paweł

Archives of Civil Engineering

|

2023

|

Vol. 69, nr 1

119--129

EN

The article discusses the physical and chemical mechanisms of the carbonation phenomenon itself, as well as points out the synergistic effect of frost destruction and concrete carbonation on reinforced concrete elements. Examples of structural damage from engineering practice in the diagnosis of reinforced concrete structures are presented. Two cases of frost and carbonation damage of precast reinforced concrete elements are analyzed. It was noted that the most common cause of damage to concrete structures is the lack of frost resistance. Carbonation of concrete leads to deprivation of the protective properties of the concrete lagging against the reinforcing steel. The examples cited include precast elements that, for technical reasons, had a relatively small lagging thickness. The first one relates to the thin walled elevation elements, which are exploited during 60 years and the second relates to the energetic poles with very advanced concrete corrosion damage. The examples given of corrosion of concrete and reinforcement of elements indicate that synergistic environmental interactions can intensify the destruction of elements.

PL

W artykule omówiono mechanizmy fizyczne i chemiczne samego zjawiska karbonatyzacji, jak również zwrócono uwagę na synergiczne działanie destrukcji mrozowej i karbonatyzacji betonu na elementy żelbetowe. Przedstawiono przykłady uszkodzeń strukturalnych z praktyki inżynierskiej w zakresie diagnostyki konstrukcji żelbetowych. Przeanalizowano dwa przypadki uszkodzeń mrozowych i karbonatyzacyjnych prefabrykatów żelbetowych. Zauważono, że najczęstszą przyczyną uszkodzeń konstrukcji betonowych jest brak mrozoodporności. Karbonatyzacja betonu prowadzi do pozbawienia właściwości ochronnych otuliny betonowej względem stali zbrojeniowej. Przytoczone przykłady dotyczą elementów prefabrykowanych, które ze względów technicznych miały stosunkowo niewielką grubość otuliny. Pierwszy z nich dotyczy cienkościennych elementów elewacji, eksploatowanych w okresie 60 lat, a drugi dotyczy słupów energetycznych z bardzo zaawansowanymi uszkodzeniami korozyjnymi betonu. Podane przykłady korozji betonu i zbrojenia elementów wskazują, że synergiczne oddziaływania środowiskowe mogą intensyfikować destrukcję elementów.

6

Methodology for measuring the carbonation depth of concrete - standard and non-standard aspects

Woyciechowski Piotr, Kępniak Maja, Pawłowski Jędrzej

Structure and Environment

|

2022

|

Vol. 14, no. 3

88--95

EN

Carbonation of concrete is a complex phenomenon, depending on many factors, including the heterogeneity of concrete, which results in an uneven carbonation front. The assessment of the depth of the carbonation front depends on the measurement technique adopted. The article summarizes the standard techniques for measuring the depth of carbonation and proposes an alternative measurement technique based on the measurement of the fields of the carbonated and noncarbonated surfaces, and then converting to the averaged depth of carbonation. For an example sample, the results obtained with different standard techniques and the proposed off-standard technique were compared.

PL

Karbonatyzacja betonu jest zjawiskiem złożonym, zależnym od wielu czynników, między innymi niejednorodności betonu, z czego wynika nierównomierny front karbonatyzacji. Ocena głębokości frontu karbonatyzacji zależy od przyjętej techniki pomiaru. W artykule podsumowano normowe techniki pomiaru głębokości karbonatyzacji oraz zaproponowano alternatywną technikę pomiaru opartą na pomiarze pól powierzchni skarbonatyzowanej i nieskarbonatyzowanej, a następnie przeliczeniu na uśrednioną głębokość karbonatyzacji. Dla przykładowej próbki porównano wyniki otrzymane różnymi technikami normowymi oraz zaproponowaną techniką pozanormową.

7

Wpływ napowietrzenia na odporność na karbonatyzację zapraw i trwałość mrozową betonów z cementów modyfikowanych TiO2

Marczewska Julia, Piasta Wojciech

Przegląd Budowlany

|

2022

|

R. 93, nr 9-10

149--153

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań karbonatyzacji zapraw napowietrzonych i nienapowietrzonych oraz wyniki badań napowietrzonych betonów poddanych zamrażaniu/rozmrażaniu w roztworze 3% NaCl. Badania przeprowadzono, stosując innowacyjne cementy portlandzki biały i portlandzki żużlowy zawierające dwutlenek tytanu. Największą trwałość w obu środowiskach wykazała zaprawa z innowacyjnego cementu białego CEM I 52,5R. Ponadto na podstawie wyników badań stwierdzono, że napowietrzenie zapraw znacząco przyspiesza ich karbonatyzację.

EN

The article presents the results of tests on the carbonation of air-entrained and non-aerated mortars as well as the results of tests of air-entrained concretes subjected to freezing/thawing in a 3% NaCl solution. The research was carried out with the use of innovative white Portland and slag Portland cements containing titanium dioxide. The mortar made of the innovative white cement CEM I 52.5R showed the greatest durability in both environments. Moreover, based on the tests results, it was found that air entrainment of the mortars significantly accelerates their carbonation.

8

Znaczenie cementów niskoklinkierowych w kształtowaniu trwałości elementów żelbetowych

Bajorek Grzegorz, Drabczyk Michał, Nowicka-Semen Justyna

Materiały Budowlane

|

2022

|

nr 9

66--69

PL

Artykuł zawiera analizę możliwości stosowania cementów nisko klinkierowych CEM IV/B (V) 42,5N LH/NA oraz CEMV/A(S-V) 42,5N LH/HSR/NA w betonach odpornych na korozję spowodowaną karbonatyzacją i chlorkami niepochodzącymi z wody morskiej (klasa ekspozycji XC4, XD1), wg PN-EN 206. Przedstawiono w nim wyniki badań przeprowadzonych zgodnie z aktualnymi normami, ich analizę oraz wnioski, które potwierdzają równoważne właściwości betonów z cementami nisko klinkierowymi z właściwościami betonów z cementem CEM II/B-V 42,5R HSR.

EN

The article involves an analysis of the possibility of using low-clinker cements CEM IV/B (V) 42.5N LH/NA and CEM V/A (S-V) 42.5N LH/HSR/NA in concrete resistant to corrosion caused by carbonation and chlorides other than from sea water (XC4, XD1), according to PN-EN 206. It presents the results of tests carried out in accordance with the current standards, analysis and conclusions that confirm the equivalent performance of concretes with low-clinker cements with the properties of concretes with cement CEM II/B-V 42.5R HSR.

9

Badania betonu w górnym pierścieniu kopuły Hali Stulecia we Wrocławiu

Moczko Andrzej, Moczko Mateusz

Materiały Budowlane

|

2022

|

nr 11

174--176

PL

W artykule przedstawiono wyniki badania jakości betonu w górnym pierścieniu kopuły Hali Stulecia we Wrocławiu, przeprowadzonego w ramach prac remontowych tego obiektu. Obejmowało ono określenie rzeczywistej wytrzymałości betonu na ściskanie na podstawie badania odwiertów rdzeniowych oraz z wykorzystaniem metody „pull-out”, a także oznaczenie nasiąkliwości oraz ocenę stopnia jego karbonatyzacji. Uzyskane wyniki wykazały, że badany beton charakteryzuje się zaskakująco dobrymi cechami fizyczno-mechanicznymi. Jego parametry wytrzymałościowe odpowiadają obecnym wymaganiom stawianym klasie wytrzymałości C20/25, a bardzo dobrą jakość badanego betonu potwierdziły także wyniki nasiąkliwości, której wartości były zbliżone do 5%. Zbadane parametry są z jednej strony unikatowym źródłem informacji o jakości betonu z początku XX wieku, a z drugiej pozwalają na ocenę trwałości tego tworzywa po upływie stulecia.

EN

The paper presents results of the concrete quality tests in the upper ring of the Centennial Hall dome in Wroclaw, carried out as part of the renovation works of this facility. The tests included the determination of the actual compressive strength of concrete on the basis of core drilling tests and the "pull-out" measurements, as well as determination of the water absorption of the tested concrete and assessment of its carbonation degree. The obtained results showed that the tested concrete is characterized by surprisingly good physical and mechanical properties. Its strength parameters correspond to the current requirements for the C20/25 strength class, and the high quality of the tested concrete was also confirmed by the results of the water absorption determination, the values of which were close to 5%. The obtained results are, on the one hand, a unique source of information about the quality of concrete from the beginning of the 20th century, and, on the other hand, allow for the assessment of the conditions of durability of this material after a century.

10

Modyfikacja betonu dodatkiem SAP - wybrane aspekty trwałości

Woyciechowski Piotr, Sokołowska Joanna Julia, Kalinowski Maciej

Inżynieria i Budownictwo

|

2022

|

R. 78, nr 9-10

406--409

PL

Modyfikacja betonu polimerem superabsorpcyjnym (SAP), który po nasyceniu wodą zarobową stanowi środek pielęgnacji wewnętrznej, jest stosunkowo nowym rozwiązaniem w technologii betonu. Z uwagi na stosunkowo niedługi czas stosowania polimerów SAP jako komponentu betonu wpływ takiej modyfikacji na trwałość betonu nie został jeszcze jednoznacznie rozpoznany. W niniejszym artykule podjęto próbę syntetycznej oceny efektów obecności polimerów superabsorpcyjnych, zastosowanych w funkcji nośników wody i środków pielęgnacji wewnętrznej betonu, na wybrane właściwości betonu, które znacząco determinują jego trwałość. Analizowano wpływ SAP na skurcz autogeniczny betonu, mrozoodporność betonu oraz odporność betonu na karbonatyzację, tj. cechy istotne z punktu widzenia warunków eksploatacji betonu w Polsce.

EN

The modification of concrete with superabsorbent polymers (SAP), which, after saturation with water, as considered a means of internal curing, is a relatively new approach in concrete technology. The presence of this type of polymer in the concrete composition results in the modification of the microstructure of the cement matrix (formation of additional quasi-pores), and thus - may have a significant impact on the technical properties and durability of concrete. The influence of such modification on the durability of concrete has not yet been unequivocally recognized. This article attempts to synthetically evaluate the effects of the presence of superabsorbent polymers, used as water carriers and internal concrete curing agents, on selected properties of concrete, which significantly determine its durability. The impact of SAP on concrete autogenous shrinkage, freeze/thaw resistance and resistance to carbonation, i.e. features significant from the point of view of concrete exploitation conditions in Poland, was analyzed.

11

Czynniki kształtujące odporność na karbonatyzację betonu zawierającego cementy niskoemisyjne

Giergiczny Zbigniew, Dziuk Damian, Tałaj Michał, Wandoch Karol

Inżynieria i Budownictwo

|

2022

|

R. 78, nr 9-10

379--382

PL

W artykule przedstawiono wpływ czynników materiałowo-technologicznych na kształtowanie odporności na karbonatyzację betonów wykonanych z cementów niskoemisyjnych (o maksymalnym udziale klinkieru portlandzkiego wynoszącym 56% masy) zawierających w swoim składzie mielony granulowany żużel wielkopiecowy, popiół lotny krzemionkowy oraz wapień. Przeanalizowano wpływ zawartości klinkieru portlandzkiego w składzie cementu, stosunku wodno-cementowego, czasu dojrzewania oraz pielęgnacji wilgotnościowej na głębokość karbonatyzacji betonów. Na podstawie uzyskanych wyników określono wytyczne dotyczące kształtowania odporności na karbonatyzację betonów niskoemisyjnych.

EN

The paper presents the influence of material and technological factors on the formation of resistance to carbonation of concretes made of low-emission cements (with a maximum proportion of Portland clinker of 65% by weight) containing ground granulated blast furnace slag (S), silica fly ash (V) and limestone (LL). The influence of Portland clinker content in the cement composition, water-cement ratio, maturation time and moisture care on the depth of concrete carbonation was analyzed. On the basis of the obtained results, guidelines for the development of resistance to carbonation of low-emission concretes were defined.

12

Wpływ różnej zawartości cementu i wskaźnika wodno-cementowego na głębokość karbonatyzacji i prawdopodobieństwo karbonatyzacji w betonie

Hassan Mostafa, Amleh Lamya, Othman Hesham

Cement Wapno Beton

|

2022

|

R. 27, nr 2

126--143

PL

Infrastruktura jest narażona na oddziaływanie dwutlenku węgla a co za tym idzie karbonatyzację betonu, która w przypadku mostów z żelbetu może powodować korozję stalowego zbrojenia. Dwutlenek węgla ma duży wpływ na głębokość karbonatyzacji betonu. Zawartość cementu i wskaźnik wodno-cementowy mają duży wpływ na głębokość karbonatyzacji betonu. Niniejsze badanie ma na celu zbadanie wpływu zmian klimatycznych na głębokość karbonatyzacji przez rozważenie różnych scenariuszy RCP [ang. Representative Concentration Pathway - reprezentatywnych ścieżek stężenia CO2]. Ponadto zbadano wpływ wytrzymałości betonu na ściskanie na głębokość karbonatyzacji. Dodatkowo zbadano wpływ różnych zawartości cementu na prawdopodobieństwo korozji, wywołanej karbonatyzacją. Rozważane są dwa parametry, a mianowicie zawartość cementu [400 kg/m3, 350 kg/m3 i 250 kg/m3] oraz stosunek wody do cementu [0,45 i 0,55]. W badaniu tym uwzględniono różne stężenia CO2 przy użyciu scenariuszy RCP. Scenariusze RCP [2.6, 4.5, 6 i 8.5] zostały wykorzystane przez Międzyrządowy Zespół ds. Zmian Klimatu [IPCC], do przedstawienia odpowiednio ścieżki niskiej, średniej i wysokiej emisji. Głębokość karbonatyzacji oszacowano za pomocą równań Yoona i Stewarta. Ponadto zbadano prawdopodobieństwo korozji wywołanej karbonatyzacją za pomocą symulacji Monte Carlo i metody niezawodności pierwszego rzędu, przy różnych zawartościach cementu [FORM] dla RCP 8.5. Określono procentowy wzrost głębokości karbonatyzacji przy użyciu Yoona w porównaniu z równaniami Stewarta, dla mieszanek betonowych o różnych proporcjach wody do cementu i zawartości cementu w latach 2025 i 2100, zarówno dla RCP 2.6, jak i RCP 8.5. Ostatecznie prawdopodobieństwo diokorozji wywołanej karbonatyzacją przeprowadzonej przez FORM dla zawartości cementu 250 kg/m3, wzrosło o 118% w porównaniu z prawdopodobieństwem karbonatyzacji z zawartością cementu wynoszącą 400 kg/m3, dla roku 2100.

EN

Nowadays transportation infrastructure is subjected to a high percentage of carbon dioxide emissions. CO2 greatly affects the carbonation depth of concrete, which can affect the deck for reinforced concrete bridges causing corrosion to steel reinforcement. Cement content and water to cement ratio greatly influence the carbonation depth of concrete. This study aims to investigate the effect of climate change on carbonation depth by considering different Representative Concentration Pathways [RCPs]. In addition, the effect of different compressive strengths on the carbonation depth was investigated in this research. Additionally, the effect of different cement contents on the probability of carbonation-induced corrosion has been investigated. Two parameters are considered, namely, the cement content [400 kg/m3, 350 kg/m3, and 250 kg/m3] and, the water to cement ratio [0.45 and 0.55]. This study RCPs for CO2 concentrations. The RCP [2.6, 4.5, 6, and 8.5] trajectory was used by the Intergovernmental Panel on Climate Change [IPCC], which represents low emission pathways, intermediate emission pathways, and high emission pathways, respectively. Carbonation depth has been estimated using Yoon’s and Stewart’s equations. Furthermore, the probability of carbonation-induced corrosion has been investigated using Monte Carlo simulation and the first-order reliability method at different cement contents for RCP 8.5. The percentage increase in the carbonation depth using Yoon’s compared to Stewart’s equations for concrete mixes which consist of different water to cement ratios and cement content for the years 2025 and 2100 for both RCP 2.6 and RCP 8.5 were calculated. Finally, the probability of carbonation-induced corrosion conducted by FORM for cement content of 250 kg/m3 has been increased by 118% compared to the probability of carbonation including cement content equal to 400 kg/m3 for the year 2100.

13

Efektywność fotokatalitycznego rozkładu NOx przez kompozyty cementowe z TioCem® w różnych warunkach środowiskowych

Pichór Waldemar, Szołdra Paulina, Jasionowska Patrycja, Zawada Kornelia, Stępień Piotr

Budownictwo, Technologie, Architektura

|

2022

|

nr 4

64--69

PL

W większości przypadków kompozyty cementowe z dodatkiem TiO2 wykazują znacznie niższą efektywność rozkładu NOx w warunkach rzeczywistych, niż wynika to z badań laboratoryjnych. Dodatkowo obserwuje się dalsze pogorszenie właściwości fotokatalitycznych po dłuższym okresie użytkowania. W pracy przedstawiono badania oceny spadku efektywności rozkładu NOx przez kompozyty cementowe z dodatkiem TiO2 po karbonatyzacji związanej z symulowaną ekspozycją środowiskową. Autorzy wskazali na istotny wpływ wilgotności na poziom aktywności fotokatalitycznej kompozytów przed i po karbonatyzacji. Postuluje się, że zmiany są spowodowane zarówno postępującym zagęszczaniem osnowy przez produkty hydratacji, jak i jednoczesną depozycją węglanu wapnia na powierzchni materiału.

EN

In most cases, cement composites with the addition of TiO2 show a much lower efficiency of NOx decomposition in real conditions than it results from laboratory tests. Additionally, a further deterioration of the photocatalytic properties is observed after a long period of use. The paper presents studies of the reduction of NOx decomposition efficiency by cement composites with TiO2 addition after carbonation associated with simulated environmental exposure. The authors indicated a significant influence of humidity on the level of photocatalytic activity of composites, also before and after carbonation. It is postulated that the changes are caused both by the progressive compaction of the matrix by the hydration products and the simultaneous deposition of calcium carbonate on the material surface.

14

Wykorzystanie koncepcji równoważnych właściwości użytkowych w klasach ekspozycji XC oraz XD

Bajorek Grzegorz, Drabczyk Michał, Lasek Bogusław, Zakrzewski Marcin

Budownictwo, Technologie, Architektura

|

2021

|

nr 4

64--67

PL

W artykule przedstawiono przykład praktycznego zastosowania koncepcji równoważnych właściwości użytkowych w procesie akceptacji receptur betonu, w odniesieniu do oczekiwanej trwałości w warunkach agresywnego środowiska. Metoda dopuszczona jest normą, ale warunkiem jej użycia jest wykonanie trwałościowych badań porównawczych. W prezentowanym przykładzie są to badania karbonatyzacji (dotyczące klasy ekspozycji XC) oraz badania migracji jonów chlorkowych (dotyczące klasy ekspozycji XD). Ich wyniki pozwoliły potwierdzić możliwość zastosowania ocenianego cementu w warunkach ekspozycji XC3, XC4 i XD1, w których inne reguły normowe go wykluczały.

EN

The article presents an example of the practical application of the concept of equivalent performance properties in the process of accepting concrete recipes in relation to the expected durability in an aggressive environment. The method is admitted as a standard, but the condition for its use is performance of comparative durability tests. In the presented example, these are carbonation tests (related to exposure class XC) and chloride ion migration tests (related to exposure class XD). Their results allowed to confirm the possibility of using the assessed cement in XC3, XC4 and XD1 exposure conditions, in which other standard rules excluded it.

15

Karbonatyzacja betonu: trwałość vs sekwestracja CO2

Woyciechowski Piotr

Budownictwo, Technologie, Architektura

|

2021

|

nr 2

56--63

PL

Karbonatyzacja betonu – chemiczna interakcja dwutlenku węgla i hydratów cementu zagrażająca ochronie zbrojenia przed korozją – jako proces nieunikniony w konstrukcjach z betonu w większości środowisk eksploatacyjnych, jest jednym z kluczowych czynników determinujących trwałość i stanowi kryterium projektowania materiałowego betonu i projektowania konstrukcyjnego elementów. Jednocześnie reakcja CO2 z wodorotlenkiem wapnia w betonie stanowi skuteczną formę sekwestracji dwutlenku węgla, korzystnie modyfikującą bilans CO2 w przyrodzie oraz zmniejszającą ślad węglowy cementu i betonu. W artykule rozważono oba aspekty karbonatyzacji, w kontekście poszukiwania bezpiecznej równowagi pomiędzy zapewnieniem wymaganej trwałości konstrukcji i wykorzystaniem potencjału sekwestracyjnego betonu, z uwzględnieniem pełnego cyklu życia cementu/betonu, w tym okresu porozbiórkowego. Przedstawiono także przykład takiego bilansu dla fragmentu hipotetycznej konstrukcji – wiaduktu drogowego.

EN

Concrete carbonation – the chemical interaction of carbon dioxide and cement hydrates threatening the protection of the reinforcement against corrosion – as an inevitable process in concrete structures in most exploitational environments, is one of the key factors determining durability and is a criterion for concrete design and structural design of elements. At the same time, the reaction of CO2 with calcium hydroxide in concrete is an effective form of carbon dioxide sequestration, favorably modifying the CO2 balance in nature and reducing the carbon footprint of cement and concrete. The article considers both aspects of carbonation in the context of the search for a safe balance between ensuring the required durability of the structure and the use of the sequestration potential of concrete, taking into account the full life cycle of the cement/concrete, including the post-demolition period. An example of such a balance is also presented for a fragment of a hypothetical structure - a road viaduct.

16

Influence of sand substitution with waste lime powder on the concrete carbonation

Kępniak Maja, Woyciechowski Piotr

Archives of Civil Engineering

|

2021

|

Vol. 67, nr 4

383--392

EN

The concept of sustainability requires that waste-modified materials also demonstrate adequate sustainability. This paper examines the effect of modifying cement concrete with waste lime dust on the course of concrete carbonation. The waste dust comes from the dedusting of aggregate for use in HMA - Hot Mixture Asphalt. The aim of the study was to examine whether the partial replacement of sand with waste powder would have a negative effect on the potential durability of a reinforced concrete element made of this concrete. To determine the extent of carbonation, an experimental plan was prepared including the execution of concretes with varying levels of substitution and a variable water/cement ratio. In order to identify long term influence the test was performed as indicated in EN 12390-12, but with the test time extended to 560 days. The results obtained were statistically analysed and the predicted maximum extent of carbonation depending on the level of substitution and the water/cement ratio was determined. The analysis indicates that it is possible to substitute sand with waste limestone dust without having a negative impact on the extent of carbonation, and thus on the durability of the reinforced concrete structure.

PL

Koncepcja zrównoważonego rozwoju wymaga, aby materiały modyfikowane odpadami również wykazywały odpowiednią trwałość. W niniejszej pracy zbadano wpływ modyfikacji betonu cementowego odpadowym pyłem wapiennym na przebieg karbonatyzacji betonu. Analizowany pył odpadowy pochodzi z odpylania kruszywa przeznaczonego do stosowania w mieszankach MMA - Mieszanek Mineralno-Asfaltowych. Celem pracy było zbadanie, czy częściowe zastąpienie piasku pyłem odpadowym będzie miało negatywny wpływ na potencjalną trwałość elementu żelbetowego wykonanego z tego betonu. W celu określenia stopnia karbonatyzacji przygotowano plan eksperymentu obejmujący wykonanie betonów o różnym stopniu substytucji i zmiennym stosunku wodno-cementowym. W celu określenia wpływu długiego czasu ekspozycji badanie przeprowadzono zgodnie z normą PN-EN 12390-12, ale z wydłużonym czasem badania do 560 dni. Uzyskane wyniki poddano analizie statystycznej i określono przewidywany maksymalny stopień karbonatyzacji w zależności od poziomu substytucji i stosunku wody do cementu. Przeprowadzona analiza wskazuje, że możliwe jest zastąpienie piasku odpadowym pyłem wapiennym bez negatywnego wpływu na stopień karbonatyzacji, a tym samym na trwałość konstrukcji żelbetowej.

17

Influence of agricultural biomass fly ash cement substitution on the carbonation of cement and polymer-cement composites

Stańczak Dominika, Jaworska Beata

Structure and Environment

|

2020

|

Vol. 12, no. 2

66--71

EN

Practical use of a new type of combustion waste such as an agricultural biomass fly ash in the building materials requires an assessment of its performance. The paper presents the investigation results on the influence of cement substitution (5% and 30%) by this ash on the cement and polymer-cement composites resistance to carbonation. The composites resistance was assessed on the basis of carbonation process over time (up to 360 days) using the phenolphthalein method. It was found that fly ash from agricultural biomass increases the susceptibility to carbonation of polymer-cement composites to a lesser extent than cement composites compared to composites containing siliceous coal fly ash.

PL

Praktyczne wykorzystanie w materiałach budowlanych nowego odpadu, jakim jest popiół lotny z biomasy rolniczej, wymaga oceny jego właściwości użytkowych. W pracy zaprezentowano wyniki badań wpływu substytucji cementu (5% i 30%) tym popiołem na odporność kompozytów cementowych i polimerowo-cementowych na karbonatyzację. Odporność kompozytów oceniono na podstawie przebiegu procesu karbonatyzacji w czasie (do 360 dni) za pomocą metody fenoloftaleinowej. Na podstawie wyników stwierdzono, że popiół lotny z biomasy rolniczej powoduje zwiększenie podatności na karbonatyzację kompozytów polimerowo-cementowych w mniejszym stopniu niż kompozytów cementowych w porównaniu do kompozytów zawierających popiół lotny krzemionkowy.

18

Wpływ modyfikacji betonu polimerem superabsorpcyjnym (SAP) na przebieg karbonatyzacji oraz właściwości mechaniczne

Woyciechowski Piotr, Kalinowski Maciej

Materiały Budowlane

|

2020

|

nr 10

40--43

PL

Modyfikacja składu betonu polimerem superabsorpcyjnym (w postaci granulek absorbujących znaczną ilość wody zarobowej), stanowi metodę pielęgnacji wewnętrznej, prowadzącą do znacznej redukcji skurczu betonu. Wpływ takiej modyfikacji na inne właściwości betonu jest przedmiotem wielu badań prezentowanych w najnowszej literaturze światowej, natomiast nieliczne są doniesienia o przebiegu karbonatyzacji tak zmodyfikowanego betonu. W artykule przedstawiono wyniki badań karbonatyzacji w warunkach przyspieszonych oraz cech mechanicznych betonów wysokowartościowych modyfikowanych dodatkiem SAP w różnych wariantach.

EN

Concrete’s modification with a superabsorbent polymer (in the form of granules absorbing a significant amount of mixing water), is a method of internal curing leading to a significant reduction in concrete shrinkage. The impact of such modification on other properties of concrete is the subject of many studies presented in the latest world literature while there are few reports on the course of carbonation of such modified concrete. The article present the results of carbonation tests under accelerated conditions and the mechanical properties of high-performance concretes modified with the addition of SAP in various variants.

19

A study on alkali resistant glass fibre concrete and its exposure to elevated temperatures

Hussain S., Yadav J. S.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2020

|

Vol. 103, nr 1

5--15

EN

Purpose: Cement concrete is characterized as brittle in nature, the loading capacity of which is completely lost once failure is initiated. This characteristic, which limits the application of the material, can in one way be overcome by the addition of some small amount of short randomly distributed fibers (steel, glass, synthetic). Design/methodology/approach: The present study deals with the inclusion of alkali resistant glass fibers in concrete by percentage weight of cement. The mechanical properties such as compressive strength and split tensile strength have been studied after exposing the concrete samples to elevated temperatures of up to 500°C. Water binder ratios of 0.4, 0.45, 0.5, 0.55 and 0.6 have been used to prepare design mix proportions of concrete to achieve a characteristic strength of 30 MPa. The depth of carbonation post elevated temperature exposure has been measured by subjecting the concrete samples to an accelerated carbonation (5%) condition in a controlled chamber. Findings: Conclusions have been drawn in accordance to the effect of fiber replacement and temperature increment. The concrete mixes with fiber content of 1% by weight of cement had shown better strength in compression and tension compared to the other dosages and conventional concrete (without fiber). Microcracking due to internal stream pressure reduced the mechanical strengths of concrete at elevated temperatures. Also, from TGA it was observed that the amount of calcium carbonate in samples with fiber added, post carbonation was less than the mixes without fiber in it. Research limitations/implications: The present study has been limited to alkali resistant glass fibers as the conventional glass fibers undergo corrosion due to hydration. Practical implications: The glass fiber reinforced concrete can be used in the building renovation works, water and drainage works, b ridge and tunnel lining panels etc. Originality/value: Based upon the available literature, very seldom the studies are addressing the behaviour of alkali resistant glass fiber concrete and its exposure to elevated temperatures.

20

Wpływ nanocząsteczek grafitu na wytrzymałość i odporność na karbonatyzację zaprawy cementowej

Zheng Xiaoqing

Cement Wapno Beton

|

2020

|

R. 25, nr 6

495--504

PL

Wytrzymałość i odporność na karbonatyzację to dwa główne problemy w przypadku porowatych materiałów cementowych, narażonych na działanie atmosfery o zwiększającym się stężeniu CO2. W ostatnich dziesięcioleciach przeprowadzono szerokie badania nad wzmacniaczami węglowymi. Praktyczne ich zastosowanie jest jednak utrudnione przez duże koszty. W niniejszym artykule wykorzystano tanie nanocząstki grafitu do poprawy właściwości zaprawy cementowej. Oceniono wytrzymałość na ściskanie i odporność na karbonatyzację. Przeprowadzono badania składu fazowego i mikrostruktury w celu analizy mechanizmów działania. Wyniki wykazały, że efekty działania nanocząstek grafitu różniły się zależnie od dozowania. Dodatek nanocząstek grafitu w ilości 0,5% masowego znacznie zwiększył odporność na karbonatyzację, podczas gdy nieznacznie pogorszyła się wytrzymałość na ściskanie. Dodatek 1,0% zwiększył zarówno odporność na karbonatyzację jak i wytrzymałość zaprawy cementowej po karbonatyzacji.

EN

Strength and carbonation performance are two main concerns in porous cementitious materials exposed to the atmosphere with an increasing concentration of CO2. Carbon-based reinforcers have been widely investigated in recent decades. However, practical applications have been impeded by their high cost. In this paper, inexpensive graphite nanoparticles were used to improve cement mortar. The compressive strength and carbonation performance were evaluated. XRD and SEM-EDX tests were conducted to further analyse the mechanisms. The results showed that the effects of graphite nanoparticles differed in dosage. The addition of graphite nanoparticles in the amount of 0.5% by mass significantly enhanced the performance against carbonation, while slightly worsened the compressive strength. On the contrary, 1.0% addition enhanced both the performance against CO2 penetration and strength of cement mortar after carbonation.