Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Review of selected aspects of shaping of physical, mechanical and thermal properties and manufacturing technology of lightweight and ultra-lightweight autoclaved aerated concrete

Yakymechko Yaroslav, Jaskulski Roman, Banach Maciej, Perłowski Piotr

Archives of Civil Engineering

|

2023

|

Vol. 69, nr 1

385--402

EN

The paper provides an overview of selected scientific articles presenting research carried out in recent years on methods for producing autoclaved aerated concrete. Traditional technologies are briefly presented, together with innovative solutions for the production of low-density and ultra-lowdensity materials. In addition to the presentation of the manufacturing methods themselves, the results of research into the properties of the autoclaved aerated concrete obtained and their dependence on the technology used are also presented. A subjective selection and review of articles covering research into the thermal conductivity of concrete, the technological factors influencing them and the ways in which they can be shaped was also carried out. A significant number of the cited articles do not function in the world scientific circulation due to the language barrier (they are mainly in Ukrainian). In the meantime, they contain interesting research results which can inspire further research into the issues discussed concerning the production technology and the thermal and strength properties of autoclaved aerated concrete, with particular emphasis on lightweight and ultra-lightweight concrete.

PL

W artykule dokonano przeglądu wybranych artykułów naukowych prezentujących prowadzone w ostatnich latach badania nad metodami wytwarzania betonu komórkowego. Przedstawiono skrótowo tradycyjne technologie oraz innowacyjne rozwiązania pozwalające uzyskać materiał o niskiej i bardzo niskiej gęstości. Poza prezentacją samych metod wytwarzania materiału przedstawiono także wyniki badań właściwości uzyskiwanego betonu komórkowego i ich zależność od zastosowanej technologii. Dokonano również subiektywnego wyboru i przeglądu artykułów obejmujących badania właściwości cieplnych betonu, czynników technologicznych mających na nie wpływ oraz sposobów ich kształtowania. Znaczna liczba cytowanych artykułów nie funkcjonuje w światowym obiegu naukowym ze względu na barierę językową (są one głównie w języku ukraińskim). Tymczasem zawierają one interesujące wyniki badań, które mogą być inspiracją do dalszych badań nad omawianymi zagadnieniami dotyczącymi technologii produkcji oraz właściwości cieplnych i wytrzymałościowych betonu komórkowego ze szczególnym uwzględnieniem betonu lekkiego i ultralekkiego.

2

Thermal and mechanical properties of lightweight concrete with waste copper slag as fine aggregate

Jaskulski Roman, Dolny Piotr, Yakymechko Yaroslav

Archives of Civil Engineering

|

2021

|

Vol. 67, nr 3

299--318

EN

The article presents the results of investigation of mechanical and thermal properties of lightweight concrete with waste copper slag as fine aggregate. The obtained results were compared with the results of concrete of the same composition in which natural fine aggregate (river sand) was used. The thermal properties tests carried out with the ISOMET 2114 device included determination of the following values: thermal conductivity coefficient, thermal volume capacity and thermal diffusivity. After determining the material density, the specific heat values were also calculated. The thermal parameters were determined in two states of water saturation: on fully saturated material and dried to constant mass at 65°C. Compressive strength, open porosity and bulk density are given as supplementary values. The results of the conducted research indicate that replacing sand with waste copper slag allows to obtain concrete of higher ecological values, with similar mechanical parameters and allowing to obtain significant energy savings in functioning of cubature structures made of it, due to a significantly lower value of thermal conductivity coefficient.

PL

W badaniach opisanych w niniejszej pracy określono właściwości termiczne betonu lekkiego oraz jego właściwości mechaniczne (wytrzymałość na ściskanie i rozciąganie). W części serii zamiast piasku jako kruszywo drobne zastosowano odpadowy żużel pomiedziowy, co umożliwiło określenie wpływu tego materiału na właściwości cieplne betonu lekkiego oraz ocenę, czy wpływ ten jest równie wyraźny jak w przypadku betonu zwykłego i ciężkiego. Zbadano również wpływ ilości użytego cementu (200 kg/m3 i 300 kg/m3) oraz stosunku woda/cement (0,50, 0,55 i 0,60). Wykonano łącznie dwanaście serii betonu. W sześciu z nich jako kruszywo drobne zastosowano piasek rzeczny, a w kolejnych sześciu zastąpiono go odpadowym żużlem pomiedziowym. Wymiany dokonano w stosunku masowym 1:1. Zastosowano cement portlandzki wieloskładniowy CEM II/B-M (V-LL) 32,5 R. Kruszywo grube składało się z dwóch frakcji kruszywa lekkiego. Frakcją 4-8 mm był kruszywo Certyd, a frakcję 8-16 mm stanowił keramzyt. Całkowita ilość wody zastosowanej w recepturach uwzględniała chłonność kruszywa lekkiego, którą badano przed przygotowaniem receptur. Właściwości cieplne badano na próbkach o średnicy 150 mm i grubości ok. 25-30 mm. W celu zbadania właściwości betonu w dwóch różnych stanach granicznego nasycenia, część próbek przechowywano w wodzie do momentu przeprowadzenia badań, a pozostałą część umieszczono w suszarce w temperaturze 65°C do momentu osiągnięcia stabilnej masy. Wytrzymałość na ściskanie badano na kostkach 100 mm. Wpływ rodzaju zastosowanego kruszywa drobnego nie był w tym przypadku jednoznaczny, gdyż w przypadku połowy serii, wymiana piasku na odpadowy żużel pomiedziowy spowodowała wzrost wytrzymałości, a w przypadku pozostałych serii jej spadek. Określono również porowatość materiału. Analiza wyników wykazała, że zwiększa się ona wraz z ilością cementu w betonie i współczynnikiem w/c. Ponadto beton wykonany z wykorzystaniem odpadowego żużla pomiedziowego wykazuje nieco wyższą porowatość niż beton wykonany z wykorzystaniem piasku o tych samych pozostałych parametrach (stosunek w/c i ilość cementu). Właściwości cieplne zmierzono metodą niestacjonarną za pomocą urządzenia ISOMET 2114 wyposażonego w sondę powierzchniową. Uzyskane wartości właściwości cieplnych poddano analizie statystycznej. Ze względu na dużą ilość danych analizę ograniczono do jednoczynnikowej analizy wariancji (ANOVA). Ponieważ w przypadku każdego z rozpatrywanych wariantów analiza wykazała, że otrzymane różnice między seriami są istotne statystycznie, przeprowadzono następnie analizę post hoc. Niezależnie od wymienionych powyżej czynników różnicujących poszczególne serie analizie poddano również wartości otrzymane w przypadku próbek nasyconych wodą i wysuszonych do stałej masy. Wyniki badania współczynnika przewodności cieplnej wskazują na istotne różnice w wartościach tego parametru w zależności od nasycenia betonu. Próbki wysuszone charakteryzują się niższą wartością współczynnika przewodnictwa cieplnego. Większe zróżnicowanie tego parametru w zależności od poziomu nasycenia betonu wodą dało się zaobserwować w przypadku serii z wykorzystaniem piasku. W tej grupie nie ma również korelacji pomiędzy porowatością a zróżnicowaniem wyników uzyskanych na próbkach nasyconych i wysuszonych. Serie betonu wykonane z wykorzystaniem odpadowego żużla pomiedziowego wykazują korelację pomiędzy spadkiem przewodności cieplnej a porowatością. Korelacja ta jest jednak przeciwna od tej, jakiej należałoby się spodziewać. Wraz ze wzrostem porowatości zmniejsza się wpływ stanu nasycenia próbek.

3

Evolutionary identification method for determining thermophysical parameters of hardening concrete

Długosz Adam, Pokorska Iwona, Jaskulski Roman, Glinicki Michał A.

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2021

|

Vol. 21, no. 1

585--598

EN

The kinetics of heat transfer in hardening concrete is a key issue in engineering practice for erecting massive concrete structures. Prediction of the temperature fields in early age concrete should allow for proper control of the construction process to minimize temperature gradients and the peak temperatures, which is of particular importance for concrete durability. The paper presents a method of identification of the thermophysical parameters of early age concrete such as the thermal conductivity, the specific heat, and the heat generated by cement hydration in time. Proper numerical models of transient heat conduction problems were formulated by means of finite-element method, including two types of heat losses. The developed experimental–numerical approach included the transient temperature measurements in an isolated tube device and an in-house implementation of an evolutionary algorithm to solve the parameter identification task. Parametric Bezier curves were proposed to model heat source function, which allowed for identifying such function as a smooth curve utilizing a small number of parameters. Numerical identification tasks were solved for experimental data acquired on hardening concrete mixes differing in the type of cement and type of mineral aggregate, demonstrating the effectiveness of the proposed method (the mean-squared error less than 1 °C). The proposed approach allows for the identification of thermophysical parameters of early age concrete even for mixtures containing non-standard components while omitting drawbacks typical for classical optimization methods.

4

Zastosowanie stanowiska pomiarowego do badań przewodnictwa cieplnego materiałów budowlanych metodą „gorącego drutu”

Prałat Karol, Grabowski Mirosław, Kubissa Wojciech, Jaskulski Roman, Ciemnicka Justyna

Przegląd Naukowy Inżynieria i Kształtowanie Środowiska

|

2019

|

Vol. 28, No. 1

153--160

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań doświadczalnych wyznaczania współczynnika przewodzenia ciepła (?) gipsu. Podczas pomiarów wykorzystano metodę „gorącej nici”, która należy do jednej z najbardziej interesujących metod z powodu swojej prostoty, łatwości realizacji oraz dokładności. W pomiarach wykorzystano platynowy czujnik Pt100, który z układem pomiarowym tworzy precyzyjny przetwornik pomiaru temperatury z wyjściem napięciowym. Pomiary rejestrowano za pomocą komputerowego systemu pomiarowego z czasem próbkowania co 0,01 s.

EN

Results of experimental research have been presented in this article, determining the coeffi cient of thermal conductivity (λ) of gypsum. During measurements, a “hot wire” method was used, which belongs to the most interesting method because of its simplicity, easiness of realization and precision. Platinum Pt100 sensor was used during measurements, which both with measuring system creates precise temperature measuring converter with voltage output. Measurements were registered with the help of computer measuring system, with sampling time every 0.01 s.

5

Influence of selected micro additives content on thermal properties of gypsum

Ciemnicka Justyna, Jaskulski Roman, Kubissa Wojciech, Prałat Karol

Architecture Civil Engineering Environment

|

2019

|

Vol. 12, no. 3

69--79

EN

The presented work focuses on the influence of the micromaterials (microspheres, aerogel and polymer hydroxyethyl methyl cellulose) on thermal properties of gypsum. The polymer and the aerogel are used as additives in the weight fraction, up to 1% of pure gypsum and the microspheres in the weight fraction, up to 10% of gypsum. The water-to-gypsum ratio was at the level of 0.75. Non-stationary method and Isomet 2114 experimental setup were applied for the purpose of measurements of thermal parameters. The coefficient of thermal conductivity λ, the specific heat Cp and the thermal diffusivity a were determined. The gypsum with polymer content resulted in more than 15% lower thermal conductivity in comparison to the specimen without HEMC as a result of the different density and total porosity of the material. The gypsum with aerogel and microspheres content resulted in more than 8% and 7% respectively lower values in comparison to the pure gypsum without micro additives. Decrease in thermal conductivity, thermal diffusivity and density with added micro product were observed as a result of structure modifications of the gypsum product.

6

Evaluation of ecological concrete using multi-criteria ecological index and performance index approach

Kubissa Wojciech, Jaskulski Roman, Chen Jiajian, Ng Pui-Lam, Godlewska Wioletta, Reiterman Pavel

Architecture Civil Engineering Environment

|

2019

|

Vol. 12, no. 1

97--107

EN

This paper proposes a new method of rational and quantitative assessment of ecological concrete in terms of the ecological impact and engineering performance. The concrete mix is evaluated through the multi-criteria Ecological Index (EI) and Performance Index (PI) approach. The EI accounts for the impact of the concrete on environment including the carbon emission and raw materials usage, whereas the PI accounts for the engineering performance of the concrete such as compressive strength and water sorptivity. Depending on the applications of the concrete, different criteria may be chosen for the evaluation. Concrete mixes reported in the literature comprising different types of cement, supplementary cementitious materials and aggregates are analyzed to illustrate the applicability of the proposed multi-criteria assessment method. It is shown that the proposed method is able to effectively reflect the concurrent ecological impact and engineering performance of concrete mixes, and hence facilitate rational design of ecological concrete to suit practical engineering applications.