Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Analysis of the impact of high temperature on the change in tensile strength of cement mortars with or without polypropylene fibres added

Drzymala T., Reszka M.

Scientific Journal of the Military University of Land Forces

|

2018

|

Vol. 50, No. 3(189)

109--126

EN

When evaluating concrete, its strength is the most important feature from the practical point of view. In compliance with technological requirements, the strength of concrete depends primarily on its composition, mainly on the content and strength of cement slurry. This is because this concrete component is most susceptible to changes in working conditions in a construction, including high temperature impact on concrete during the fire. The paper presents the results of tests performed on the cement mortar with and without the addition of polypropylene fibers. This treatment allowed for the elimination of the effect of the coarse aggregate by reason of the accuracy of the tested strength characteristics. The studies concerned the impact of high temperature on the change in tensile strength of cement mortars modified with the addition of polypropylene fibers. The analysis of available literature shows that one of the main causes of concrete’s thermal spalling is seen in high tensile stresses. The results of many tests prove that the addition of polypropylene fibers can have a positive effect on the behavior of concrete structures at high temperatures and help reduce spalling. The polypropylene fibers present in a composite may also positively influence the increase in tensile strength. This article discusses the purpose and scope of research, research methods, the experiment plan, test benches, and test results as well. The conclusions of the study were formulated in the final part of the article.

2

Wpływ wysokiej temperatury na zmianę wytrzymałości na zginanie zapraw cementowych modyfikowanych dodatkiem włókien polipropylenowych

Drzymała T., Zegardło B., Jackiewicz-Rek W., Sowiński D.

Bezpieczeństwo i Technika Pożarnicza

|

2018

|

Vol. 51, iss. 3

26--39

PL

Cel: Celem artykułu jest określenie wpływu oddziaływania wysokiej temperatury na zmianę wytrzymałości na zginanie zaprawy cementowej z dodatkiem oraz bez dodatku włókien polipropylenowych (PP) zgodnie z założoną procedurą badawczą. Ze względu na niejednorodny charakter oraz wrażliwość na wzrost temperatury kruszywa grubego zawartego w betonie, materiał ten w badaniach zastąpiono zaprawą cementową z dodatkiem oraz bez dodatku włókien polipropylenowych. Wprowadzenie: Przeprowadzone badania miały na celu ocenę, jak dodatek włókien polipropylenowych wpływa na zmianę wytrzymałości analizowanych materiałów na zginanie. Ta cecha wytrzymałościowa w dużym stopniu wpływa na zjawisko termicznego eksplozyjnego odpryskiwania betonu (ang. thermal spalling). W ramach pracy wykonano serię badań polegających na pomiarze wytrzymałości na zginanie uprzednio wygrzanych próbek w zakresie temperatur od 20 do 600°C z dodatkiem oraz bez dodatku włókien polipropylenowych (PP). Do badań zastosowano jeden typ włókna dla wszystkich wariantów badań wytrzymałościowych, zgodnie z założonym planem eksperymentu. Metody: Artykuł opracowano w oparciu o pomiary spadków wytrzymałości na zginanie dla prostopadłościennych beleczek o wymiarach 40 × 40 × 160 mm. Porównano wyniki badań dla kompozytów cementowych z dodatkiem oraz bez dodatku włókien, wygrzewanych w podwyższonych temperaturach. Zestawienie otrzymanych wyników przedstawiono na wykresach. Wyniki: Porównanie wyników badania próbek z dodatkiem oraz bez dodatku włókien prowadzi do wniosku, że dodatek włókien wpływa na poprawę wytrzymałości na zginanie kompozytów cementowych w podwyższonych temperaturach. Wnioski: W całym zakresie temperatur od 20 do 600°C zaprawy cementowe z dodatkiem włókien polipropylenowych wykazały się wyższą wytrzymałością na zginanie. Wygrzewanie badanych zapraw bez dodatku oraz z dodatkiem włókien polipropylenowych spowodowało wyraźny spadek ich wytrzymałości na zginanie wraz ze wzrostem temperatury. Dodatek włókien polipropylenowych (PP) w ilości 1,8 kg/m3 może znacząco ograniczać powstawanie rys i pęknięć w pierwszej fazie dojrzewania betonu. Wykonane badania potwierdzają zasadność stosowania włókien polipropylenowych do zaprawy cementowej, ponieważ dodatek ten miał wpływ na poprawę wytrzymałości badanego kompozytu cementowego na zginanie zarówno w wysokich temperaturach, jak i w temperaturze normalnej (pokojowej). Pozytywny wpływ włókien polipropylenowych potwierdzają również badania przeprowadzone w kraju i za granicą.

EN

Aim: The aim of this paper is to determine the effect of high temperature on changes in the flexural strength of cement mortar with and without the addition of polypropylene fibres (PP), following a predefined test procedure. In order to eliminate the effect of coarse aggregate on the flexural strength of the composite, cement mortar with the addition of polypropylene fibres was used in the tests. Due to the fact that coarse aggregate is inhomogeneous and sensitive to temperature increases, it could significantly distort the results. Introduction: The aim of the study was to show how the addition of polypropylene fibres influenced changes in the flexural strength. Due to the fact that this strength has a significant impact on the phenomenon of thermal spalling, it was the main focus of the study. As part of the study, a range of tests were performed to measure the flexural strength of samples with and without the addition of polypropylene fibres, pre-heated at temperatures ranging from 20°C to 600°. One type of fibre was used for all the variants of strength tests, in line with the plan of the experiment. Methods: The paper is based on measurements of the flexural strength reductions for rectangular-prism bars sized 40 x 40 x 160 mm. The test results for composites with and without the addition of fibres heated at different temperatures were compared and presented in detailed diagrams. Results: A comparison of the results of tests involving samples with and without the addition of PP fibres leads to the conclusion that the addition of PP fibres significantly improves the flexural strength of cementitious composites. Conclusions: In the entire temperature range from 20°C to 600°C, cement mortars with polypropylene fibres showed higher flexural strengths. The heating of mortars with and without the addition of polypropylene fibres resulted in a significant decrease in their tensile strengths as the temperature increased. The addition of 1.8 kg/m3 in polypropylene fibres can significantly reduce the cracking in the first phase of concrete hardening. The tests confirmed the applicability of polypropylene fibres in cement mortar, as their addition significantly improves the flexural strength at both high and normal temperatures. The positive effect of polypropylene fibres is also confirmed by other studies conducted in Poland and abroad.

3

On reliable predicting risk and nature of thermal spalling in heated concrete

Gawin D., Pesavento F., Castells A. G.

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2018

|

Vol. 18, no. 4

1219--1227

EN

Thermal spalling is a deterioration phenomenon which is of fundamental importance during durability analysis of concrete structures exposed to high temperature, e.g. during a fire. To assess the risk of this damage mechanism for a real concrete structure, numerical simulations are usually applied since experimental tests are very costly. Some aspects related to predicting thermal spalling by means of numerical modelling of chemo-hygro-thermal and damage processes in heated concrete, are presented in this work. First, we propose a spalling index, validate it with some experimental results and show how it can be used in the quantitative assessment of spalling risk. Then, the results of numerical simulations of a slab, made of two types of concrete (NSC and HPC), heated with three different rates, are discussed from the energetic point of view in order to indicate the main physical causes and predict the nature of thermal spalling: slow, rapid or violent. The presented results allow to assess the contribution of energy due to constrained thermal strains and compressed pore gas into the thermal spalling for different types of concrete heated with different rates.

4

Zagrożenie występowania eksplozyjnego odpryskiwania betonu w czasie pożaru w tunelach komunikacyjnych

Bednarek Z., Drzymała T.

Logistyka

|

2010

|

nr 6

PL

W artykule przedstawiono przyczyny i skutki eksplozyjnego odpryskiwania betonu, które może mieć miejsce w tunelach komunikacyjnych w czasie pożaru. Zjawisko to stwarza poważne zagrożenie dla ekip ratowniczych oraz w znacznym stopniu obniża wytrzymałość i bezpieczeństwo konstrukcji. Szczególną uwagę zwrócono na zastosowanie do betonu dodatku w postaci włókien polipropylenowych jako antidotum na eksplozyjne odpryskiwanie betonu narażonego na działanie wysokich temperatur.

EN

The article discusses causes and effects of concrete thermal spalling, which may occur in traffic tunnels during a fire. This phenomenon constitutes a serious threat to emergency teams and it significantly reduces strength and safety of the construction. The article details in particular use of polypropylene fibres as an additive preventing thermal spalling of concrete exposed to high temperatures.

5

Prediction of the thermal spalling risk of concrete structures exposed to high temperatures

Gawin D., Pesavento F.

Architecture Civil Engineering Environment

|

2009

|

Vol. 2, no. 1

49-60

EN

A very characteristic mode of concrete damage at high temperature, especially for the materials characterized by a low intrinsic permeability, like for example HPC or UHPC, is so called thermal spalling. In this paper the results of simulations performed with a mathematical model, which considers concrete as multiphase porous material, are applied to define some spalling indexes based on various collapse mechanisms. A validation of the quantities proposed, carried out by means of a comparison with some experimental test results, is presented. Moreover, the results of a simulation dealing with a structural element exposed to a parametric fire, including a cooling phase, usually not considered in analyses, is described and discussed.

PL

Termiczne odpryskiwanie betonu (ang. thermal spalling) jest bardzo charakterystyczną formą zniszczenia tego materiału pod wpływem wysokiej temperatury. Zagrożone są zwłaszcza materiały o niskiej przepuszczalności, jak na przykład betony wysokiej i bardzo wysokiej wytrzymałości. W niniejszej pracy, bazując na modelu matematycznym betonu, traktowanego jako wielofazowy materiał porowaty, zdefiniowano pewne liczby kryterialne (tzw. indeksy spallingu), które charakteryzują niebezpieczeństwo wystąpienia termicznego odpryskiwania betonu, przy założeniu różnych mechanizmów zniszczenia materiału. Przedstawiono także wyniki eksperymentalnej weryfikacji zaproponowanych kryteriów zniszczenia betonu w wysokiej temperaturze. Ponadto opisano i przedyskutowano wyniki symulacji dotyczących betonowych elementów konstrukcyjnych, poddanych działaniu parametrycznego pożaru, z uwzględnieniem fazy studzenia konstrukcji.