Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Reducing the Reactive Powder Concrete Weight by Using Building Waste as Replacement of Cement

Abbas Zena K., Al-Baghdadi Hayder A., Mahmood Raghad Sameer, Abd Estabraq Shawqi

Journal of Ecological Engineering

|

2023

|

Vol. 24, nr 8

25--32

EN

The ability of reducing the high weight of reactive powder concrete (RPC) by decreasing the cement content using waste demolished building material to produce the eco-friendly sustainable RPC was the main goal of the experimental lab investigation. The collecting, crushing and grinding to high fineness powder waste of clay brick, window glass and terrazzo tile constituted the best way to dispose without the need for a waste sanitary landfill. Nine RPC mixtures with 5, 10 and 15% partial replacement of cement weight in addition to control mix were prepared to investigate the strength. The slight enhancement strength of the RPC containing 5% of very fine powder clay brick or window glass or terrazzo tile as cement weight replacement cement up to (4.9, 4.2, 4.5)% – brick, (2, 1.8, 1.6)% – glass and (1.5, 0.5, 0.8)% – tile for (compressive – flexural – tensile), respectively, at 28 days compared to the control mix. The percentage of 10% still yielded acceptable strength results, while 15% presented the starting of reduction of (compressive – flexural – tensile) strength.

2

Effect of Waste Fines and Fibers on the Strength and Durability Performance of Silica Fume Based Reactive Powder Concrete

Renisha M., Sakthieswaran N.

Fibres & Textiles in Eastern Europe

|

2022

|

Vol. 30, no. 1 (151)

43--49

EN

The demand and consumption of conventional concrete materials is increasing day by day, which in turn leads to the extinction of natural resources. Certain researchers tend to draw a circle to solve this global problem by finding alternative materials satisfying all aspects, mainly efficiency, eco-friendly and economical. The present research work aimed to study the combined use of coal bottom ash (CBA) and waste concrete powder (WCP) in silica fume based reactive powder concrete (SF-RPC) subjected to thermal curing. The replacement of cement by silica fume was limited to 20% and the fine aggregate quartz sand replaced by CBA and WCP varied from 5% to 25% each. The material composition of SF-RPC involves the exclusion of coarse aggregates and the inclusion of finer materials with micro-steel fibers. The steel fibers played a significant role in order to obtain a ductile and stable product of SF-RPC. The experimental investigation on SF-RPC comprised of the determination of fresh concrete properties such as slump flow and the compaction factor, as well as mechanical properties like compressive strength, flexural strength and split-tensile strength. The study was also extended to investigate durability properties such as water absorption, sorptivity and resistance to acid attack. The results showed that silica fume proves to be a feasible alternative to partially replace cement and also that optimum incorporation of pre-treated and processed CBA and WCP attains better mechanical and durability performance without compromising the necessary qualities.

3

Beton z proszków reaktywnych z zastosowaniem cementu hutniczego

Janus Grzegorz, Grzeszczyk Stefania

Cement Wapno Beton

|

2020

|

R. 25, nr 4

306--315

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań betonu z proszków reaktywnych [BPR], otrzymanego z wykorzystaniem cementu hutniczego CEM III/A 42,5 N LH/HSR/NA zawierającego około 60 % mas. granulowanego żużla wielkopiecowego. Optymalizację składu mieszanki betonowej, mającą na celu uzyskanie największego stopienia upakowania cząstek w kompozycie, przeprowadzono w oparciu o krzywą optymalnego uziarnienia Funka. Mały stosunek wody do spoiwa równy 0,2, uzyskano poprzez stosowanie superplastyfikatora polikarboksylanowego. Wykazano, że jest możliwe uzyskanie, bez obróbki termicznej, betonu BPR z zastosowaniem cementu hutniczego, zawierającego 2,0% obj. włókien stalowych, o wytrzymałości na ściskanie około 200 MPa i wytrzymałości na zginanie 56,7 MPa, po 180 dniach dojrzewania. Nasiąkliwość tego betonu wynosi tylko 2,4%, a wyniki badań mrozoodporności, pozwalają ocenić mrozoodporność tego betonu jako bardzo dobrą wg normy SS 13 72 44. BPR ma zwartą mikrostrukturą, a zidentyfikowana faza C-S-H wykazuje mały stosunek C/S.

EN

The paper presents the results of tests of the reactive powder concrete [RPC] obtained from the CEM III/A 42.5 N LH/HSR/NA blast furnace slag cement, containing about 60 % of granulated blast furnace slag. The optimisation of the concrete mix composition, aimed at obtaining the largest particle packing in the composite, was carried out based on Funk’s optimal particle size distribution curve. A low water to binder ratio of 0.2 was obtained by using a superplasticiser based on polycarboxylates. It has been shown that it is possible to obtain, under normal conditions, RPC with the use of slag cement, containing 2.0% vol. of steel fibres, with a compressive strength of about 200 MPa and a flexural strength of about 57 MPa, after 180 days of curing. The water absorption of this concrete is only 2.4%, and the results of freeze-thaw resistance tests allow to assessing the freeze-thaw resistance of this concrete as very good, according to the standard SS 13 72 44. RPC has a compact microstructure and the identified C-S-H phase shows a low C/S ratio.

4

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.

5

Mikrostruktura betonów z proszków reaktywnych

Grzeszczyk S., Matuszek-Chmurowska A., Černý R., Vejmelková E.

Cement Wapno Beton

|

2018

|

R. 21/83, nr 1

1--15

PL

Przygotowano specjalny skład betonu z proszków reaktywnych zawierający mączkę kwarcową i pył krzemionkowy, a także włókna stalowe. Skład ten pozwolił na osiągnięcie wytrzymałości betonu wynoszącej 145 MPa po dwóch dniach, a 198 MPa po 28 dniach dojrzewania w wodzie. Dodatek włókien stalowych o długości 12 mm pozwolił na osiągnięcie wytrzymałości na zginanie przekraczającej 48 MPa po 2 dniach i 52 MPa po 28 dniach. Zastosowany skład zapewnił bardzo zwartą mikrostrukturę matrycy cementowej oraz bardzo dobre wiązanie fazy C-S-H z ziarnami kwarcu, bez występowania strefy przejściowej.

EN

The produced special composition of reactive powder concrete contained the quartz powder and silicafume as well as steel fibres addition. This composition the compressive strength of 145 MPa after two days and 198 MPa after 28 days of water curing concrete samples. The steel fibres of 12 mm length addition have increased the flexural strength to higher than 48 MPa after 2 days and 52 MPa after 28 days of concrete cured in water. The special concrete composition the very compact microstructure with very good bond of C-S-H phase with quartz grains was caused, without interfacial transition zone.

6

Analiza możliwości zastosowania betonu z proszków reaktywnych w konstrukcji mostowej

Stankiewicz B., Średniawa W.

Cement Wapno Beton

|

2018

|

R. 23/85, nr 6

496--510

PL

Zastosowanie w praktyce, ultra wysokowartościowych betonów z proszków reaktywnych (BPR) prowadzi do zmniejszenia masy własnej elementów konstrukcyjnych do ⅓ lub ½ masy własnej profili konstrukcyjnych z betonu tradycyjnego, zastosowanego w tych samych warunkach obciążenia. Na szczególną uwagę zasługuje rola włókien w BPR, dzięki którym wytrzymałość na ściskanie i rozciąganie elementu kompozytowego wzrasta wyraźnie. Odporność zmęczeniowa jest większa gdyż włókna powstrzymują powstanie rys, w konstrukcjach obciążonych dużymi siłami dynamicznymi. Włókna stalowe powinny stanowić podstawowy składnik przenoszący obciążenia, ale przede wszystkim zapewniać integralność strukturalną. W pracy przeanalizowano wariant wielomodułowej konstrukcji kładki dla pieszych, z dźwigarem nośnym kratownicowym. Pas górny konstrukcji stanowią dwie belki betonowe z BPR, połączone z płytą pomostu również wykonane z BPR. Pas dolny stanowi pojedynczy pręt o przekroju kołowym, również wykonany z BPR, natomiast krzyżulce wykonane są z rur okrągłych, ze stali nierdzewnej.

EN

Practical use of ultra-high-performance reactive powders concretes (RPC) leads to the reduction of the own mass of structural elements to ⅓ or ½, of the own mass of structural profiles from traditional concrete, analyzed under the same load conditions. Particularly noteworthy is the role of fibers in RPC concretes because the compressive and tensile strength of a composite element increases significantly. Fatigue resistance is higher due to the ability of the fiber to reduce crack propagation, in structures loaded under important dynamic forces. Steel fibers are required to act as the primary load bearing component, but above all to ensure structural integrity. In the work the variant of the multimodule structure of the footbridge with a truss carrying girder is analyzed. The top stripe of the structure consists of two concrete beams from RPC connected to the bridge deck with RPC. The lower belt is a single rod with a circular cross section, also made of RPC concrete, while as the crossbars round stainless steel pipes are applied.

7

Betony nowej generacji z proszków reaktywnych

Grzeszczyk S.

Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej

|

2015

|

Vol. 64, nr 3

103-111

PL

W artykule na podstawie obszernego przeglądu literatury przedstawiono charakterystykę nowej generacji kompozytów na bazie cementów, stosowanych w konstrukcjach inżynierskich i rehabilitacji budowli. Omówiono rolę cementu, mikrowypełniaczy, superplastyfikatorów i włókien w tych kompozytach, tj. czynników pozwalających na maksymalne upakowanie cząstek w matrycy cementowej i minimalną objętość porów oraz wzrost wytrzymałości na zginanie kompozytu. Szczególną uwagę zwrócono na kompozyty z proszków reaktywnych (Reactive Powder Concrete), w których zastąpiono kruszywo grube zmielonym kwarcem i piaskiem. Takie kompozyty zawierają aktywne mikrowypełniacze, a stosowane najnowszej generacji superplastyfikatory pozwalają na obni- żenie stosunku wodno-cementowego w kompozycie aż do 0,2. Natomiast dodatek włókien stalowych umożliwia znaczne zwiększenie wytrzymałości na zginanie. Przedstawiono znakomite właściwości Ductalu - kompozytu z proszków reaktywnych, który przy wytrzymałości na ściskanie od 180 do 230 MPa osiąga wytrzymałość na rozciąganie 30 do 50 MPa. Jego stosowanie umożliwia tworzenie cienkich profili i znacznych rozpiętości elementów konstrukcyjnych, wysokich, lekkich i smukłych, jednocześnie trwałych i odpornych na korozję. W pracy podano kilka przykładów zastosowania Ductalu w praktyce.

EN

Based on a broad literature review, this paper presents characteristics of new generation composites on the basis of cements which are applied in engineering structures and in rehabilitation of structures. The role of cement, microfillers, superplasticizers and fibers in the above stated composites i.e. factors which allow for the maximum packing of particles in the cement matrix and a minimum pore volume, and the increase in composite bending strength, have been discussed. Special attention was paid to Reactive Powder Concrete in which coarse aggregate was replaced by ground quartz and sand. Such composites contain active microfillers and the applied new-generation superplasticizers allow us to decrease the water-cement ratio in the composite up to 0.2. Whereas, steel fibre additive allows us to significantly improve the bending strength. The paper presents the properties of the excellent Ductal — a composite from Reactive Powder Concrete, which at compressive strength from 180 to 230 MPa achieves the tensile strength of 30 to 50 MPa. Its application allows us to create slim profiles and tall light and slender, and simultaneously durable and corrosion-resistant structural elements of considerable span. This paper gives a few examples of Ductal application in practice.

8

Betony z proszków reaktywnych i ich zastosowanie w konstrukcjach zespolonych

Denisiewicz A.

Przegląd Budowlany

|

2014

|

R. 85, nr 11

18--23

PL

Pierwsza część pracy o charakterze przeglądowym ma na celu prezentację wciąż mało znanego w naszym kraju materiału, jakim jest beton z proszków reaktywnych (BPR). Omówiono cechy charakterystyczne oraz podstawowe właściwości fizyczne i mechaniczne BPR. Wskazano dotychczasowe i planowane (będące w sferze badań) zastosowania tego materiału w szeroko pojętych konstrukcjach zespolonych. W pracy przedstawiono również wyniki własnych badań doświadczalnych BPR, które miały na celu sprawdzenie możliwości wykonania betonu z proszków reaktywnych w „warunkach placu budowy”, tzn. bez stosowania mieszarek intensywnych lub próżniowych oraz bez wykonywania zabiegów pielęgnacyjnych (obróbka cieplno – wilgotnościowa, ciśnieniowa).

EN

The first part of the paper presents reactive powder concrete (RPC), rather unpopular in Poland. The basic physical and mechanical characteristics of RPC are discussed. The current and planned uses of the reactive powder concrete in the composite constructions are indicated. The second part of the work shows the results of the own RPC experimental research. The tests are to check possibility to produce reactive powder concrete with such parameters that it can be included in the group of high-quality materials with the use of an ordinary freefall concrete mixer without special treatment procedures such as heat-moisture treatment and pressure treatment.

9

New Generation Cementitious Composites with fibres – properties and application

Zych T.

Czasopismo Techniczne. Architektura

|

2014

|

R. 111, z. 8-A

85--102

EN

The paper presents the properties of new generation cementitious composites with fibres, such as "bendable concrete" (ECC, Engineered Cementitious Composites) (plastic, not brittle but resistant to cracking material) with the addition of polyvinyl alcohol (PVA) fibres, high performance concrete (HPC) with glass fibres, reactive powder concrete (RPC) (characterized by ultra-high compressive strength, above 200 MPa) with short steel fibres. The detailed characteristics of the composition of the cement matrix and the role of fibres in the formation of the composite properties are described. Various applications of the composites as structural and architectural materials are also given.

PL

W artykule przedstawiono właściwości najnowszej generacji kompozytów cementowych z dodatkiem włókien, m.in. "betonów zginalnych" (ECC) (plastycznych, a nie kruchych przy zginaniu, odpornych na pękanie) z włóknami polialkoholowinylowymi (PVA), wysokowartościowych betonów (HPC) z włóknami szklanymi, betonów z proszków reaktywnych (RPC) (cechujących się ultrawysoką wytrzymałością na ściskanie − powyżej 200 MPa) z krótkimi włóknami stalowymi. Szczegółowo scharakteryzowano skład matrycy cementowej oraz opisano rolę, jaką spełniają włókna w kształtowaniu właściwości kompozytu. Pokazano możliwości zastosowania kompozytów jako materiałów konstrukcyjnych oraz architektonicznych.

10

Ultra-high performance concrete – properties and technology

Zdeb T.

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2013

|

Vol. 61, nr 1

183-193

EN

The paper deals with information concerning properties and technology of a new generation cementitious composite i.e. Ultra-High Performance Concrete. High performance here means both high strength and high durability under the influence of environmental factors. This group of composites is mainly represented by Reactive Powder Concretes (RPC), which show both outstanding durability and mechanical properties. Characteristic features of RPC are mainly due to the very low water-cement ratio, which involves application of superplasticizer, significant reduction of aggregate grains size as well as hydrothermal treatment. In the first part of the paper selected properties of RPC are compared to ordinary concrete and to other groups of new generation concrete. Moreover, fundamental technological factors influencing properties of RPC are described as well. The second part deals with the RPC developed at Cracow University of Technology. The presented test results are mainly focused on the influence of steel fibres content on mechanical properties of reactive powder concrete and hydrothermal treatment on composites microstructure. The quantitative and qualitative evaluation of this relationship expand the knowledge of the UHPC technology. Finally, the third part presents the most significant and newest structures which have been erected with the use of RPC.

11

The influence of selected material and technological factors on mechanical properties and microstructure of reactive powder concrete (RPC)

Zdeb T., Śliwiński J.

Archives of Civil Engineering

|

2011

|

Vol. 57, nr 2

227-246

EN

The paper deals with the properties and microstructure of Reactive Powder Concrete (RPC), which was developed at Cracow University of Technology. The influence of three different curing conditions: water (W), steam (S) and autoclave (A) and also steel fibres content on selected properties of RPC was analyzed. The composite characterized by w/s ratio equal to 0.20 and silica fume to cement ratio 20%, depending on curing conditions and fibres content, obtained compressive strength was in the range from 200 to 315 MPa, while modulus of elasticity determined during compression was about 50 GPa. During three-point bending test load-deflection curves were registered. Base on aforementioned measurements following parameters were calculated: flexural strength, stress at limit of proportionality (LOP), stress at modulus of rapture (MOR), work of fracture (WF), and toughness indices I5, I10 and I20. Both amount of steel fibres and curing conditions influence the deflection of RPC during bending.

PL

Artykół dotyczy charakterystyki wybranych właściwośći i mikrostruktury Betonów z Proszków Reaktywowanych (BPR), wytworzonych w Politechnice Krakowskiej. Analizie poddano wpływ trzech warunków dojrzewania: dojrzewanie w wodzie (W), naparzanie niskoprężne (S) oraz autoklawizacja (A), a także zawartości włókien stalowych na wybrane właściwości BPR. Kompozyt charakteryzował się stałym współczynnikiem wodno-spoiwowym 0,20 oraz zawartością pyłu krzemionkowego 20% w stosunku do masy cementu. W zależności od warunków dojrzewania i udziału włókien wytrzymałość na ściskanie wahała się w granicach od 200 do 315 MPa, natomiast moduł sprężystości wyznaczany podczas ściskania wynosił około 50 GPa. Podczas trzypunktowego zginania beleczek RPC rejestrowano zależność siła-ugięcie, na podstawie której wyznaczono następujące parametry: wytrzymałość na rozciąganje przy zginanju, wartość naprężenia w punktach LOP i MOR (opis w tekście), energię zniszczenia WF oraz wartości współczynników toughness indices I5, I10 and I20. Zarówno udział włókien stalowych jak i warunki dojrzewania BPR mają wpływ na odkształcalność kompozytu podczas próby zginania.

12

Wpływ rodzaju proszku mineralnego na właściwości betonów z proszków reaktywnych

Kurdowski W., Garbacik A., Szeląg H.

Cement Wapno Beton

|

2009

|

R. 14/76, nr 6

292-300

PL

Zbadano wpływ czterech rodzajów proszków na właściwości betonu z proszków reaktywnych, a mianowicie kwarcowego, korundowego, z granulowanego żużla wielkopiecowego i krzemionkowego popiołu lotnego. Najlepsze wyniki uzyskano w przypadku granulowanego żużla wielkopiecowego i próbki tego betonu miały wytrzymałość od 40 do 60 MPa większą niż pozostałe. Przygotowano także serię próbek z proszkiem żużlowym o większej zawartości cementu i pyłu krzemionkowego. Ten beton osiągnął szczególnie dużą wytrzymałość na zginanie na poziomie około 30 MPa w przypadku próbek po autoklawizacji, a stosunek zginanie/ściskanie był także szczególnie duży.

EN

The influence of reactive powder types on the properties of reactive powders concrete (RPC) was investigated. Four powders were used namely quartz, corundum, siliceous fly ash and granulated blastfurnace slag. The best results were obtained with granulated blastfurnace slag and the strength of this RPC was higher of 40 to 60 MPa than the samples of other concretes. One series of RPC with another composition i.e. higher cement and microsilica content and slag was produced. This RPC showed significantly high bending strength at the level of 30 MPa for autoclaved samples, and the ratio bending to compressive strength was also very high.