Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Wpływ wysokiej temperatury na wybrane cechy wytrzymałościowe drobnokruszywowego fibrokompozytu

Głodkowska Wiesława, Lehmann Marek, Laskowska-Bury Joanna

Materiały Budowlane

|

2024

|

nr 1

1--6

PL

W artykule przedstawiono analizę wpływu wysokiej temperatury na wybrane właściwości mechaniczne drobnokruszywowego mineralnego kompozytu ze stalowym zbrojeniem rozproszonym. Zaprojektowany fibrokompozyt charakteryzuje się właściwościami zbliżonymi bądź lepszymi niż beton zwykły i może być z powodzeniem wykorzystany do wykonywania nośnych elementów żelbetowych. Zmianę wytrzymałości na ściskanie i wytrzymałości resztkowych na rozciąganie przy zginaniu fibrokompozytu określono w temperaturze pokojowej i wyznaczonej wg krzywej pożarowej imitującej narastanie temperatury w trakcie rzeczywistego pożaru. Program badawczy obejmował także ocenę ubytku masy próbek fibrokompozytu wygrzewanych w piecu. Badania wykazały, że dodatek włókien stalowych do mieszanki kompozytu w ilości 1,2% przyczynia się do zachowania jego właściwości mechanicznych po wystawieniu na działanie temperatury do 550°C z powodu pożaru, a tym samym jest w stanie poprawić jego stabilność strukturalną w wysokiej temperaturze. Włókna stalowe znacznie poprawiają ognioodporność drobnokruszywowego kompozytu.

EN

The paper presents an analysis of the influence of high temperature on selected mechanical properties of finely aggregated mineral composite with dispersed steel reinforcement. The designed fibrecomposite has properties similar to or better than ordinary concrete and can be successfully used to make load-bearing reinforced concrete elements. The change in compressive strength and residual tensile strength during bending of the fibrecomposite was determined at room temperatures and determined according to the fire curve imitating the temperature build-up during a real fire. The research program also included the assessment of the weight loss of fibrecomposite samples annealed in the furnace. Studies have shown that the addition of steel fibers to the composite mix in the amount of 1.2% contributes to the preservation of its mechanical properties when exposed to temperatures up to 550°C due to fire, and thus is able to improve its structural stability at high temperature. Steel fibers significantly improve the fire-retardant properties of the fine-aggregate composite.

2

Adaptive DLC coatings with different MoS2 content

Osada Piotr, Kot Marcin, Zimowski Sławomir, Wiązania Grzegorz, Lackner Jürgen

Tribologia

|

2023

|

nr 4

43--51

EN

DLC coatings are widely used in engineering as they are resistant to abrasive wear. However, they exhibit an increased coefficient of friction at temperatures of around 300°C. Soft MoS2 coatings are known to maintain a low coefficient of friction at temperatures up to about 350°C, but suffer from relatively high abrasive wear. Publications from the last decade report a synergistic improvement in the tribological performance of a coating consisting of both these materials. The aim of this study was to investigate the wear resistance of coatings composed of different a-C and MoS2 contents applied by magnetron sputtering on steel. The results obtained in tribological tests conducted using the ball-and-disk method showed at least 20% better adhesion to the substrate of the two-component nanocomposite coating and its increased wear resistance from 15% to as much as 700%, compared to single-component coatings in tests conducted at 20°C and 250°C. The tests showed no deterioration of the two-component coating's coefficient value compared to DLC.

PL

Powłoki DLC znajdują szerokie zastosowanie w technice, ponieważ są odporne na zużycie ścierne. Jednak wykazują podwyższony współczynnik tarcia w temperaturach rzędu 300°C. Miękkie powłoki MoS2 są znane z utrzymywania niskiego współczynnika tarcia w temperaturach do około 350°C, jednak ulegają relatywnie dużemu zużyciu ściernemu. Publikacje z ostatniej dekady podają synergiczne polepszenie parametrów tribologicznych powłoki składającej się z obu tych materiałów. Celem pracy było badanie odporności na zużycie powłok złożonych z różnej zawartości a-C i MoS2 nanoszonych techniką rozpylania magnetronowego na stali. Wyniki uzyskane w testach tribologicznych prowadzonych metodą kula–tarcza wykazały co najmniej 20% lepszą przyczepność do podłoża dwuskładnikowej powłoki nanokompozytowej oraz jej zwiększoną trwałość na zużycie ścierne od 15% do nawet 700%, porównując z jednoskładnikowymi warstwami w badaniach prowadzonych w temperaturze 20°C i 250°C. Badania nie wykazały pogorszenia wartości współczynnika powłoki dwuskładnikowej w porównaniu do DLC.

3

Wpływ popiołów ze spalania komunalnych osadów ściekowych na cechy wytrzymałościowe betonu zawierającego recyklingowe kruszywo ceramiczne

Szulej Jacek, Ogrodnik Paweł, Powęzka Aleksandra, Sumorek Andrzej

Materiały Budowlane

|

2023

|

nr 12

42--46

PL

Świadomość ekologiczna społeczeństwa, a przede wszystkim konieczność dążenia do zrównoważonego rozwoju w gospodarce powoduje, że wpływ betonu na środowisko naturalne jest coraz częściej omawiany. Wpisuje się to jednocześnie w szeroko rozumiany trend gospodarki o obiegu zamkniętym, w której ogranicza się do minimum możliwości powstawania odpadów także w budownictwie. Podejmowane są liczne badania mające na celu zmniejszenie energochłonności rozwiązań dla sektora budowlanego oraz zmniejszenia ilości wytwarzanych odpadów. W artykule przedstawiono wybrane wyniki badań cech mechanicznych betonu zawierającego odpadowe kruszywo ceramiczne i popiół lotny ze spalania osadów ściekowych. Określono także wpływ podwyższonej temperatury 300, 450 i 600°C na właściwości wytrzymałościowe betonu. Przeprowadzone badania jednoznacznie wykazały możliwość stosowania kruszywa recyklingowego pochodzącego z przekruszenia ceramiki szlachetnej oraz popiołów lotnych ze spalania osadów ściekowych w betonach konstrukcyjnych.

EN

The ecological awareness of society and, above all, the need to base the country's economy on sustainable development mean that the issue of impact on the natural environment is an issue that is increasingly discussed by concrete technologists. At the same time, it fits into the broadly understood trend of a closed-loop economy, in which the possibility of generating waste, also in construction, is minimized. Numerous studies are being undertaken to reduce the energy consumption of solutions for the construction sector and to reduce the amount of waste generated. The article presents selected results of tests on the mechanical properties of concrete containing waste ceramic aggregate and fly ash from the combustion of sewage sludge. The influence of increased temperatures of 300, 450 and 600°C on the strength properties of concrete was also determined. The conducted research clearly demonstrated the possibility of using recycled aggregate from the crushing of fine ceramics and fly ash from the combustion of sewage sludge in construction concrete.

4

Właściwości mechaniczne i struktura betonów konopnych w warunkach oddziaływania wysokiej temperatury

Horszczaruk Elżbieta, Rychtowski Piotr, Łukowski Paweł

Materiały Budowlane

|

2023

|

nr 5

1--4

PL

W artykule przedstawiono analizę wpływu wysokiej temperatury na wytrzymałość mechaniczną i strukturę betonów konopnych. Jako kruszywo zastosowano paździerze konopne. Ich udział objętościowy w betonach był stały - współczynnik spoiwo/konopie wynosił 1,3. Betony wykonano przy użyciu trzech różnych spoiw: wapiennego, cementowo-wapiennego i cementowego. Program badawczy obejmował badania wytrzymałości na ściskanie i ubytku masy próbek betonów konopnych po wygrzewaniu w piecu do temperatury 450°C. Wykonano również analizę termograwimetryczną paździerzy i badanych betonów. Wykazano, że wytrzymałość betonów konopnych w temperaturze 450°C i wyższej zależy od zastosowanego spoiwa.

EN

The paper presents an analysis of the influence of high temperature on the mechanical strength and structure of hemp concrete. Hemp shives were used as an aggregate. The volumetric content of the hemp shoves in concrete was constant; the binder-to-hemp shives ratio was 1.3. Concrete specimens were prepared using three types of binders: lime, cement-lime and Portland cement. The research program covered testing the concrete’s compressive strength and mass loss after heating up to 450°C. The thermogravimetric analysis of the hemp shives and tested concrete specimens have also been carried out. It has been demonstrated that the hemp concrete’s strength at the temperature up to 450°C depends on the binder used.

5

Influence of elevated temperature on the engineering properties of ultra-high-performance fiber-reinforced concrete

Abadel Aref A., Khan M. Iqbal, Masmoudi Radhouane

Materials Science Poland

|

2023

|

Vol. 41, No. 1

140--160

EN

This paper investigates the effect of high temperatures on the compressive strength, flexural strength, and splitting tensile strength of ultra-high-performance concrete (UHPC), and ultra-high-performance, fiber-reinforced concrete (UHPFRC). The experimental variables in this study were fiber type, fiber content, and high-temperature exposure levels. Three different types of fibers were evaluated, including steel fibers, polypropylene (PP), and polyvinyl alcohol (PVA) fibers. Six concrete mixes were prepared with and without different combinations of fibers. One mix was made with no fibers. Others were made with either steel fibers alone; a hybrid of steel fibers and PVA; and a hybrid system of steel, PP, and PVA fibers. These mixes were tested under a range of temperatures and compared for strength. The UHPC and UHPFRC were exposed to high temperatures at 100°C, 300°C, 400°C, and 500°C for 3 hours. The results showed that UHPFRC did not exhibit any significant degradation when exposed to 100°C. However, reductions of approximately 18% to 25%, 12% to 22%, and 14% to 25% in the compressive strength, splitting tensile strength, and flexural strength were observed when the UHPFRC was exposed to 400°C. UHPFRC made of steel fibers showed higher mechanical properties after exposure to 400°C compared to UHPFRC made of PP and PVA fibers. The results also demonstrate the use of PVA and/or PP fibers, along with steel fiber, to withstand the effects of highly elevated temperature and prevent spalling of UHPC after exposure to elevated temperature. The observed spalling was a direct result of the melting and evaporation of PVA and/or PP fibers when exposed to high temperature, an effect that was confirmed using scanning electron microscopy.

6

Anti-Seismic Behavior of Welded Box Section Column Considering Welding Residual Stress at High Temperature

Fu Yadi, Dai Xueyu, Zhang Huidi, Wang Yimin

Archives of Metallurgy and Materials

|

2023

|

Vol. 68, iss. 1

5--13

EN

To study the anti-seismic performance of steel structure under high temperature, the finite element analysis software ABAQUS was used to study the seismic performance of Q235 steel welded box section column at service stage under normal temperature and high temperature fire. The effects of welding residual stress, slenderness ratio, width thickness ratio and axial load level on the hysteretic behavior of columns were analyzed and the stable bearing capacity and hysteretic performance of the column under high temperature were investigated. The results show that the maximum bearing capacity of the column decreases with the increase of the residual stress peak value. With the increase of temperature, a decrease in the maximum bearing capacity of columns under constant axial force and horizontal cyclic load and an increase in the ductility occur.

7

A Novel Approach for Durability Evaluation of Metal Protective Coatings in Dynamic Interplay with the Liquid Alloy

Pałka Paweł, Boczkal Grzegorz, Hotloś Agnieszka, Mrówka-Nowotnik Grażyna

Archives of Foundry Engineering

|

2023

|

Vol. 23, iss. 4

40--48

EN

The article describes a new test method to quickly evaluate the durability of a protective coating to dynamic contact with liquid metal. The essence of the method is the movement of a drop of liquid metal inside a rotating ring, covered from the inside with the protective coating under test. The parameters determined in the test are analogous to the classic pin-on-disk tribological test. The method was tested for the system: liquid alloy 2017A vs. AlTiN coating on a copper substrate. The test temperature was 750°C, and exposure times ranged from 30 to 90 minutes. Sliding path equivalent for the metal droplet/coating system ranged from 31.6 to 95 m. The study, which included visual evaluation of the surface of the samples, followed by phase and microstructural analysis, showed the high efficiency of the method for assessing the lifetime of protective coatings on contact with liquid metal. The investigated issue was also analyzed from the model side taking into account changes in the diffusion coefficient at the contact of liquid metal with the substrate, occurring with the progressive degradation of the protective coating.

8

Odkształcenia, relaksacja i zmniejszenie wytrzymałości stali sprężającej w temperaturze pożarowej. Wskazówki na temat praktycznego wykorzystania modelu Eurokodu 2-1-2

Kowalski Robert, Juchnowicz-Bierbasz Bogumiła, Wróblewska Julia

Przegląd Budowlany

|

2022

|

R. 93, nr 5-6

123--129

PL

W artykule przedstawiono wskazówki na temat wykorzystania modelu pogorszenia właściwości mechanicznych stali sprężającej w wysokiej temperaturze, podanego w EC2‑1-2, przydatne do oszacowania zmniejszenia siły sprężającej w elementach narażonych na warunki pożarowe. Adekwatne oszacowanie tej siły ma kluczowe znaczenie podczas obliczeń nośności ogniowej elementów sprężonych. Przyjęcie do analiz wyłącznie obniżenia wytrzymałości stali określonego na podstawie modelu EC2-1-2 może być przyczyną znacznego niedoszacowania zmniejszenia siły sprężającej w warunkach pożaru. Do adekwatnego oszacowania tej siły konieczne jest zsumowanie odkształcenia cięgien sprężających powstałego na skutek pogorszenia ich właściwości mechanicznych pod wpływem wysokiej temperatury i swobodnego wydłużenia termicznego stali.

EN

The paper gives guidance on the use of the EC2 1-2 model of deterioration of the mechanical properties of prestressing steel at high temperature useful for estimating the loss of prestressing force in elements exposed to fire. Adequate estimation of this force is crucial when calculating the fire resistance of prestressed members. If only the reduction in steel strength determined on the basis of the EC2-1-2 model is considered for the analysis, it may cause a significant underestimation of the prestress loss under fire conditions. In order to adequately estimate this force, it is necessary to sum up the strain of the prestressing tendons resulting from the deterioration of their mechanical properties under the influence of high temperature and the free thermal elongation of the steel.

9

O wpływie wysokiej temperatury na stateczność giętno-skrętną stalowych blachownic ze smukłym środnikiem

Woźniczka Piotr

Inżynieria i Budownictwo

|

2022

|

R. 78, nr 7-8

332--336

PL

W artykule przedstawiono wybrane rezultaty badań eksperymentalnych dotyczących wpływu wysokiej temperatury na stateczność giętno-skrętną stalowych blachownic ze smukłym środnikiem. Wyznaczone wartości temperatury krytycznej oraz przemieszczeń poziomych porównano z wynikami zaawansowanych symulacji komputerowych. Podano także oszacowane eksperymentalnie wartości współczynników redukcyjnych właściwości mechanicznych stali.

EN

The selected results of experimental research on the influence of high temperature on the flexural-torsional stability of steel plate girders with a slender web are presented in this paper. Estimated values of critical temperature and horizontal displacements have been compared with the results of advanced numerical simulations. Moreover, experimentally evaluated reduction factors for steel mechanical properties at elevated temperature are given.

10

Aggregate Type Influence on Microstructural Behavior of Concrete Exposed to Elevated Temperature

Belkadi Ahmed Abderraouf, Kessal Oussama, Bensalem Sara, Aggoun Salima, Amouri Chahinez, Khouadjia Mohamed Lyes Kamel

Civil and Environmental Engineering Reports

|

2022

|

Vol. 32, no. 1

19--42

EN

Exposure of concrete to high temperatures affects its mechanical properties by reducing the compressive strength, bending… etc. Factors reducing these properties have been focused on by several studies over the years, producing conflicting results. This article interested an important factor, that is the type of aggregates. For this, an experimental study on the behavior of concrete based on different types of aggregates: calcareous, siliceous and silico-calcareous subjected to high temperatures. In addition, the particle size distribution of the aggregates was chosen to be almost identical so that the latter does not affect the behavior of the concrete. Aggregates and concrete samples were subjected to a heating/cooling cycle of 300, 600 and 800°C at a speed of 1°C/ min. The mechanical and physical properties of concrete before and after exposure to high temperatures were studied. In addition, a microstructural study using a scanning electron microscope and a mercury porosimeter was performed. Thus, a comparative study between various researches on the mechanical properties of concrete exposed to high temperatures containing different types of aggregates was carried out. The compressive strength test results showed that the concrete based on siliceous aggregates (C-S) has better mechanical performance up to 300°C. However, above 300°C, the compressive strength decreases faster compared to calcareous-based concrete (C-C). According to the mercury porosimeter test, at 600°C, C-SC and C-S concretes have the highest number of pores compared to C-C concretes. The microstructure of concrete at high temperatures was influenced mainly by the aggregate’s types and the paste-aggregate transition zone. This study reinforces the importance of standardizing test procedures related to the properties of concrete in a fire situation so that all the results obtained are reproducible and applicable in other research.

11

Ocena schładzania zapraw cementowych narażonych na działanie wysokiej temperatury za pomocą piany gaśniczej

Dinler Ebru

Cement Wapno Beton

|

2022

|

R. 27, nr 6

427--437

PL

Celem niniejszej pracy było zbadanie efektów szybkiego chłodzenia zapraw z cementu portlandzkiego poddanych działaniu wysokiej temperatury, syntetyczną lekką pianą gaśniczą. W niniejszym badaniu próbki zaprawy z cementu portlandzkiego CEM I 42,5R, piasku Rilem-Cembureau i wody wodociągowej poddano najpierw dojrzewaniu w wodzie przez 28, 90 i 180 dni, a następnie poddano działaniu temperatury odpowiednio 20°C, 150°C, 300°C, 500°C i 700°C przez 3 godziny. Zaprawy cementowe wystawione na działanie wysokiej temperatury schładzano syntetyczną pianą gaśniczą lekką, a następnie oceniano wytrzymałość na zginanie i ściskanie w zależności od czasu hydratacji i temperatury, na której działanie były wystawione. Następnie 180-dniowe zaprawy cementowe wystawione na działanie wysokiej temperatury schładzano różnymi metodami: powietrzem, wodą i pianą. Stwierdzono, że przy zastosowaniu metody chłodzenia powietrzem uzyskano większą wytrzymałość na ściskanie, niż przy chłodzeniu wodą lub pianą. W dalszej kolejności dokonano analizy wytrzymałości na zginanie, wytrzymałości na ściskanie, szybkości przejścia fali ultradźwiękowej oraz procentowego ubytku masy, próbek zapraw otrzymanych w wyniku zastosowania różnych temperatur oraz metod chłodzenia. Stwierdzono, że próbki poddane działaniu temperatury 500°C, chłodzone pianą gaśniczą dały o 9% większą wytrzymałość na ściskanie, w porównaniu do chłodzenia wodą. Uzyskano i przeanalizowano obrazy mikrostruktury 180-dniowych zapraw z cementu portlandzkiego poddanych działaniu temperatury 20°C, 300°C i 700°C, a następnie schładzanych odpowiednio powietrzem, wodą i pianą.

EN

The purpose of this study was to investigate the effects of cooling Portland cement mortars exposed to high temperature, with synthetic high-expansion firefighting foam. In this experimental study, mortar samples produced with Portland cement CEM I 42,5R, Rilem-Cembureau sand and tap water were first subjected to water curing for 28, 90 and 180 days and then exposed to 20°C, 150°C, 300°C, 500°C and 700°C for 3 hours, respectively. Cement mortars exposed to high temperatures were cooled with high expansion firefighting foam and the resulting flexural strength and compressive strengths were evaluated according to hydration period and temperature parameters. Subsequently, 180-day cement mortar samples exposed to high temperature were cooled using air, water, and foam cooling methods. It was determined that the air cooling method resulted in a higher compressive strength than water or foam cooling. The flexural strength, compressive strength, ultrasonic pulse velocity, and mass loss percentage values, obtained by the different cooling methods and exposure temperatures employed, were then analysed. It was determined that samples exposed to 500°C, cooling with firefighting foam, yielded a compressive strength of 9% higher, compared to water cooling. SEM images of 180-day Portland cement mortars exposed to 20°C, 300°C and 700°C and subsequently air, water and foam cooled, respectively, were obtained and analysed.

12

Efekty oddziaływań gorącego ośrodka sypkiego w żelbetowym silosie prostopadłościennym

Prusiel Jolanta Anna, Kotomska Marta Dominika

Builder

|

2022

|

R.26, nr 4

75--79

PL

W pracy przedstawiono wpływ sprzężonych oddziaływań statycznych i termicznych na zmianę wartości sił wewnętrznych w żelbetowej ścianie silosu prostopadłościennego. Metodą elementów skończonych przeprowadzono obliczenia silosu o wysokości komory H = 25 m i grubości ściany t = 0,20 m oraz trzech wymiarach przekroju poprzecznego: 3 x 3 m, 4 x 4 m i 6 x 6 m. Silosy analizowano w fazie pracy statycznej po napełnieniu gorącym klinkierem cementowym o temperaturach: T1 = 90°C i T2 = 110°C. Analiza numeryczna silosów prostopadłościennych potwierdziła wpływ oddziaływań termicznych od gorącego klinkieru na przyrost sił wewnętrznych w żelbetowej ścianie silosu. Na podstawie uzyskanych wyników opracowano nomogram do określenia przyrostu poziomych momentów zginających w ścianie silosu prostokątnego od obciążenia termicznego.

EN

The paper presents the effect of coupled static and thermal actions on the change of internal forces in the reinforced concrete wall of a rectangular silo. The finite element method was used to calculate a silo with a chamber height H = 25 m and wall thickness t = 0.20 m and three cross-sectional dimensions: 3 x 3 m, 4 x 4 m and 6 x 6 m. The silos were analysed in the static operation phase after filling with hot cement clinker with temperatures: T1 = 90°C and T2 = 110°C. Numerical analysis of rectangular silos confirmed the influence of thermal actions from hot clinker on the increase of internal forces in the reinforced concrete silo wall. Based on the obtained results, a nomogram was developed to determine the increase on horizontal bending moments in the wall of a rectangular silo from the temperature action.

13

Fire resistance of FRP strengthening concrete beams at elevated temperature using ABAQUS

Keong Ng Chee, Kadir Mariyana Aida Ab, Zuhan Nurizaty, Mastor Muhammad Najmi Mohamad Ali, Alel Mohd Nur Asmawisham

Archives of Civil Engineering

|

2022

|

Vol. 68, nr 2

105--123

EN

Mechanical properties of FRP such as strength and stiffness as well as the bonding interface between FRP and concrete will be badly deteriorated when exposed to high temperature. Furthermore, the effect of thickness of insulation with different type of concrete strength has not yet been studied elsewhere in numerical studies. Therefore, this study is to assess the thermal-structural behaviour of insulated FRP strengthened RC beam exposed to elevated temperature using ABAQUS. The proposed numerical model of 200×300 mm RC beam subjected to 2 hours standard fire curve (ISO 834) had been validated with the analytical solution. The validated numerical model then is used in parametric study to investigate the behaviour of fire damaged normal strength concrete (40 MPa) and high strength concrete (60 MPa) of RC beam strengthened with CFRP using various fire insulation thickness of 12.5 mm, 25 mm and 40 mm, respectively. The result of steel characteristic strength reduction factor is compared with analytical using 500°C Isotherm methods. The parametric studies indicated that the fire insulation layer is essential to provide fire protection to the CFRP strengthened RC beams when exposed to elevated temperature. The insulation layer thickness of 25 mm had been found to be the optimum thickness to be used as it is able to meet the criteria of temperature distribution and displacement requirement. In conclusion, the numerical model developed using ABAQUS in this study is to carry out assessment on the thermal-structural behaviour of the insulated CFRP-strengthened RC beams at elevated temperature.

14

Assessment of long-term performance of foam glass as an insulating sub-base in varying humidity and temperature conditions

Wierzbicki Stanisław, Siennicki Mirosław, Giżejowski Marian A.

Archives of Civil Engineering

|

2022

|

Vol. 68, nr 3

155--175

EN

The research focuses on the properties of foam glass, popular insulation material used in various industries and applications, including construction, chemistry and defence, after several years of use under varying load, thermal and humidity conditions. The material used as an insulating sub-base underneath industrial steel tank, which had failed with a threat of leakage of the stored high-temperature medium (200ºC), was tested. After macroscopic and material evaluation of the foam glass samples, their compressive strength, water absorption, and behaviour under complex conditions including loading, high temperature, and moisture were examined experimentally. Absorption of water considerably affects reducing the foam glass performance. Investigations show that the foam glass generally does not reach the declared compressive strength. If this surface is additionally heated to high temperature, the foam glass undergoes destruction by chipping or crushing just at stresses several times lower than the limits for this material, and even with no applied load. The test results show that foam glass exposed to simultaneous action of water and high temperature undergoes progressive deterioration, resulting in a decrease in declared parameters and losing its usability. Therefore, effective and durable protection from water is of critical importance to ensure reliability of foam glass exposed to high temperatures.

PL

W artykule przedstawiono ocenę właściwości szkła piankowego, popularnego materiału izolacyjnego stosowanego w różnych gałęziach przemysłu, m.in. w budownictwie, chemii i obronności, po kilku latach użytkowania w zmiennych warunkach obciążenia, temperatury i oddziaływania wody. Badaniom poddano materiał zastosowany jako podłoże izolacyjne pod stalowym zbiornikiem przemysłowym, który uległ awarii grożącej wyciekiem magazynowanego medium o temperaturze 200ºC. Po dokonaniu oceny makroskopowej i materiałowej próbek szkła piankowego, zbadano jego wytrzymałość na ściskanie, absorpcję wody oraz zachowanie się w złożonych warunkach obciążeniowych, termicznych i wilgotnościowych. Wyniki badań wykazały, że szkło piankowe poddane jednoczesnemu działaniu wody i podwyższonej temperatury ulega stopniowej degradacji, co skutkuje obniżeniem deklarowanych parametrów technicznych i utratą przydatności użytkowej. Oznacza to, że zapewnienie niezawodności szkła piankowego eksploatowanego w warunkach wysokich temperatur wymaga bezwzględnie skutecznego i trwałego zabezpieczenia tego materiału przed działaniem wody. Brak takiej ochrony może doprowadzić do poważnych i trudnych do usunięcia uszkodzeń nie tylko samego szkła piankowego, ale również konstrukcji, do izolacji której szkło piankowe zostało zastosowane.

15

Performance and microstructure analysis of high‑strength concrete incorporated with nanoparticles subjected to high temperatures and actual fires

Tobbala D. E., Rashed A. S., Tayeh Bassam A., Ahmed Tamer I.

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2022

|

Vol. 22, no. 2

art. no. e85, 1--9

EN

Currently, nanoparticles are used as admixtures to reduce the thermal deterioration of concrete after exposure to fire. How-ever, the influence of high temperature on high-strength concrete (HSC) containing silica fume and nanoparticles has not been investigated well. In this study, various HSC mixes incorporated with 1%, 2%, 3% and 4% nanosilica (NS) or 1% and 2% nanoferrite (NF) were prepared to produce HSC with high enduring strength after being subjected to high temperatures of up to 800 °C and actual fires. The specimens were assessed via scanning electron microscopy, compression and splitting tensile tests, modulus of elasticity test, and water permeability coefficient analysis. Results showed that using NS and NF percentages of up to 3% and 2%, respectively, in HSC improved the mechanical properties and water permeability coefficient at elevated temperatures. The compressive strength of the heated specimens with 3% NS was better than those with 2% NF at temperatures 200°C 800°C. With regard to the microstructure feature, the results confirmed that NS acted as an adequate filling material, which produced a condensed microstructure with extra compressed hydration outputs. This may be associated to higher pozzolanic reaction of NS with high distribution that formed additional calcium silicate hydrate gel. The specimens with 3% NS had no cracks until the temperature of 800°C, but their porosity increased slightly.

16

Fire performance of ultra‑high performance concrete: effect of fine aggregate size and fibers

Zhang Dong, Tan Kang Hai

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2022

|

Vol. 22, no. 3

art. no. e116

EN

This study conducted a thorough investigation on the combined effects of fine aggregate (FA) size, steel fiber, and polypropylene (PP) fiber on the spalling behavior and mechanical properties of ultra-high-performance concrete (UHPC) at high temperature. FAs with 0.6, 2.36, and 4.75 mm were incorporated with steel fibers or PP fibers in UHPC. Test results showed that the synergistic enhancement in spalling prevention of UHPC at high temperature was only found in the combination of PP fiber and large-sized FA. Large-sized FA not only increased the fraction of microcracks but also enhanced their connectivity in UHPC with PP fibers, thus increasing the permeability and improving the spalling resistance at high temperature. This reduced the required PP fiber content for spalling prevention. Besides, steel fibers and large-sized FAs had a combined negative effect on mechanical properties above 600 °C, resulting in even lower mechanical properties at 900 °C compared to UHPC without any fiber and UHPC with PP fibers. Microstructural observation also found that the degradation of steel fibers and microcracks generated by expansion of aggregate both severely damaged the microstructures of UHPC at 900 °C. By contrast, adding PP fibers reduced compressive strength of UHPC below 600 °C due to the voids left by the decomposition of PP fibers, but it did not affect compressive strength at 900 °C, as the cracks in the matrix was enlarged, which reduced the negative effect of PP fibers.

17

Confinement effectiveness of CFRP strengthened ultra-high performance concrete cylinders exposed to elevated temperatures

Abadel Aref A., Alharbi Yousef R.

Materials Science Poland

|

2021

|

Vol. 39, No. 4

478--490

EN

Fire-related damage is an alarming concern to reinforced concrete (RC) structures throughout their service lives. When exposed to extreme temperatures, concrete can endure severe damage. Given that a complete replacement and/or demolition of fire-damaged structures can be an economic waste, a more viable option for extending the service life of the damaged structures involves repairing or strengthening the damaged members. Due to its more efficient qualities over conventional concrete, the use of concrete, such as ultra-high-performance concrete (UHPC) in the building industry, has dramatically grown in recent years. However, limited information is available about the confinement behavior of the unheated and heated UHPC members, particularly when wrapped with fiber-reinforced polymers (FRP). This paper investigates the effect of carbon fiber reinforced polymer (CFRP) sheet strengthening on the compressive strength of both UHPC and ultra-high-performance fiber reinforced concrete (UHPFRC). In this study, strengthening has been considered for the UHPC cylinders before and after they were subject to an elevated temperature of 400°C, and they were left to cool by air cooling. Six UHPC mixes, which were made without the use of fibers, steel fibers (SF) alone, a hybrid system of SF and polyethylene alcohol (PVA), in addition to a hybrid system of steel, PVA, and polypropylene (PP) fibers were tested. Regarding the plain and various fiber-reinforced UHPC both at room temperature and after being exposed to 400°C, the ultimate compressive strength of CFRP-confined concrete has shown an increase by 25% to 33% and 52% to 61%, respectively compared with the unheated specimens.

18

Diagnostyka konstrukcji betonowych po działaniu wysokich temperatur pożarowych (cz. 2)

Plechawski Stanisław

Budownictwo i Prawo

|

2021

|

R. 24, nr 4

32--36

PL

W artykule zaprezentowano wybrane metody określania wpływu wysokich temperatur pożarowych na nośność konstrukcji betonowych – diagnostykę oraz uszkodzenia powstające po działaniu tych temperatur. Istotną kwestią poruszoną w artykule jest wpływ pożaru na odporność betonu na pękanie i jej zależność od wysokich temperatur. Destrukcje powstające pod wpływem wysokich temperatur pożarowych definitywnie wpływają na mechanikę pękania betonu, a ich wielkość może być oceniana za pomocą współczynnika intensywności naprężeń. W artykule opisano wybrane metody diagnostyki elementów konstrukcyjnych z betonu uszkodzonych przez pożar.

EN

The article presents selected methods of determining the effect of high fire temperatures on the load-bearing capacity of concrete structures – diagnostics and damage occurring after the application of these temperatures. An important issue discussed in the article is the influence of fire on the cracking resistance of concrete and its dependence on high temperatures. Failures occurring under the influence of high fire temperatures definitely affect the fracture mechanics of concrete, and their magnitude can be assessed by means of the stress intensity factor. This paper describes selected methods for diagnosing structural elements made of concrete damaged by fire.

19

Diagnostyka konstrukcji betonowych po działaniu wysokich temperatur pożarowych (cz. 1)

Plechawski Stanisław

Budownictwo i Prawo

|

2021

|

R. 25, nr 3

7--10

PL

W artykule zaprezentowano wybrane metody określania wpływu wysokich temperatur pożarowych na nośność konstrukcji betonowych – diagnostykę oraz uszkodzenia powstające po działaniu tych temperatur. Istotną kwestią poruszoną w artykule jest wpływ pożaru na odporność betonu na pękanie i jej zależność od wysokich temperatur. Destrukcje powstające pod wpływem wysokich temperatur pożarowych definitywnie wpływają na mechanikę pękania betonu, a ich wielkość może być oceniana za pomocą współczynnika intensywności naprężeń. W artykule opisano wybrane metody diagnostyki elementów konstrukcyjnych z betonu uszkodzonych przez pożar.

EN

The article presents selected methods of determining the effect of high fire temperatures on the load-bearing capacity of concrete structures – diagnostics and damage occurring after the application of these temperatures. An important issue discussed in the article is the influence of fire on the cracking resistance of concrete and its dependence on high temperatures. Failures occurring under the influence of high fire temperatures definitely affect the fracture mechanics of concrete, and their magnitude can be assessed by means of the stress intensity factor. This paper describes selected methods for diagnosing structural elements made of concrete damaged by fire.

20

In-situ Observation of High-Temperature Fracture Behaviour of 347 Stainless Steel Subjected to Simulated Welding Process

Ko Seok-Woo, Park Hyeonwoo, Yoo Il, Kim Hansoo, Lee Joonho, Hwang Byoungchul

Archives of Metallurgy and Materials

|

2021

|

Vol. 66, iss. 4

1019--1022

EN

In-situ study on the high-temperature fracture behaviour of 347 stainless steel was carried out by using a confocal laser scanning microscope (CLSM). The welding microstructures of the 347 stainless steel were simulated by subjecting the steel specimen to solution and aging treatments. Undissolved NbC carbides were present within grains after solution treatment, and M23C6 carbides were preferentially formed at grain boundaries after subsequent aging treatment. The M23C6 carbides formed at grain boundaries worked as stress concentration sites and thus generated larger cracks during high-temperature tensile testing. In addition, grain boundary embrittlement was found to be a dominant mechanism for the high-temperature fracture of the 347 stainless steel because vacancy diffusion in the Cr-depleted zones enhances intergranular fracture due to the precipitation of M23C6 carbides at grain boundaries.