Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

The performance of concrete cover as a thermal insulation for BFRP bars in tension at early stage of fire

Wydra Małgorzata, Sadowski Grzegorz, Dolny Piotr, Turkowski Piotr, Fangrat Jadwiga

Materiały Budowlane

|

2025

|

nr 5

10--15

EN

Despite multiple beneficial mechanical properties and low ecological impact, limited recognition of the properties of relatively new Basalt Fibre Reinforced Polymer (BFRP) reinforcement bars, especially at elevated and high temperature range, still limits the area of their potential applications in building structures. In this study the performance of such bars in tension during heating up to 200°C in steady state regime, and the performance of concrete cover were investigated. Due to limited data available in terms of elasticity modulus values changes for FRP at elevated temperatures, the Digital Image Correlation (DIC) was used for strain analysis in this study. There was no clearly positive influence of concrete cover on the maximum value of observed stresses. This may be attributed to the loss of bond between concrete and BFRP bars, as well as negligible values of registered strains at the concrete surface were registered.

PL

Pomimo wielu korzystnych właściwości mechanicznych i niewielkiego wpływu na środowisko, niedostateczne rozpoznanie właściwości stosunkowo nowych prętów zbrojeniowych z polimeru wzmocnionego włóknem bazaltowym (ang. Basalt Fibre Reinforced Polymer – BFRP), szczególnie w podwyższonej i wysokiej temperaturze, nadal ogranicza obszar ich potencjalnego zastosowania w konstrukcjach budowlanych. W pracy prezentowanej w artykule zbadano charakterystykę takich prętów przy rozciąganiu podczas nagrzewania do 200°C w stanie ustalonym oraz skuteczność ich otuliny betonowej. Ze względu na ograniczoną liczbę dostępnych danych dotyczących zmian wartości modułu sprężystości BFRP w podwyższonej temperaturze, do analizy odkształceń w tym badaniu wykorzystano cyfrową korelację obrazu (ang. Digital Image Correlation – DIC). Nie zaobserwowano pozytywnego wpływu otuliny na maksymalną wartość naprężeń, co można przypisać utracie wiązania między otuliną a prętami BFRP. Ponadto zarejestrowano znikome wartości odkształceń na powierzchni betonu.

2

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.

3

Wpływ temperatury na membrany wstępnego krycia

Patoka Krzysztof

Materiały Budowlane

|

2024

|

nr 12

254--256

4

Badania wytrzymałościowe stali po epizodzie pożarowym

Chliszcz Sara, Puch Igor, Rompa Aleksandra, Rompczyk Zuzanna, Piątkowski Michał

Builder

|

2024

|

R.28, nr 12

14--19

PL

W konstrukcjach stalowych narażonych na działanie wysokiej temperatury wskutek pożaru dochodzi do wielu zmian cech fizycznych i wytrzymałościowych materiału. Zmiany te są związane bezpośrednio nie tylko z wysokością temperatury nagrzania materiału, ale również czasem nagrzewania oraz czasem i sposobem gaszenia pożaru. W artykule pozyskano materiał z obiektu halowego narażonego na pożar w celu przeprowadzenia badań materiałowych. Wyniki badań porównano z materiałem nienagrzanym, który pozyskano z tego samego elementu. Badania doświadczalne przeprowadzono zgodnie ze wskazaniami literatury.

EN

In steel structures exposed to high temperatures due to fire, many changes in the physical and strength properties of the material occur. These changes are directly related not only to the material's heating temperature but also to the heating and fire extinguishing time. In the article, material was obtained from a hall structure exposed to fire in order to conduct material tests. The test results were compared with unheated material obtained from the same element. Experimental tests were carried out in accordance with the literature.

5

Evaluation of different functionalized multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) modified asphalts

He Zhongming, Ou Jianjun, Xie Tangxin, Yang Fangfang, Li Yaqian

Archives of Civil Engineering

|

2024

|

Vol. 70, nr 4

307--322

EN

To improve the aging resistance and prolong the service life of asphalt pavement, this study utilized modified multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) functionalized with carboxyl (MWCNTs-COOH), hydroxyl (MWCNTs-OH), and amino (MWCNTs-NH2) groups. These nanotubes were incorporated into SBS-modified asphalt at a concentration of 1%. The study sought to examine the impact of MWCNTs and their functional groups on asphalt’s rheological and anti-aging characteristics, alongside exploring their modification mechanisms. The findings indicated that rheological tests showed that MWCNTs/SBS composite-modified asphalt, particularly MWCNTs-OH/SBS, exhibited remarkable resistance to high-temperature deformation, a crucial characteristic for asphalt performance in hot climates. Nevertheless, it is important to note that the addition of MWCNTs led to an increase in asphalt’s creep strength and creep rate, which could potentially reduce its resistance to low-temperature cracking. However, the covalent functionalization of MWCNTs mitigated these adverse effects on low-temperature performance. Moreover, the inclusion of MWCNTs in asphalt served as a barrier, impeding the penetration of oxygen molecules and ultraviolet radiation into the asphalt matrix. This proved to be an effective means of inhibiting the aging process, a critical factor in extending the service life of asphalt pavement. Among the different formulations of MWCNTs modified asphalt, the MWCNTs-OH/SBS composite-modified asphalt exhibited notably effective anti-aging properties. Both rheological and anti-aging evaluations demonstrated that hydroxyl functional groups played a pivotal role in enhancing performance, chiefly by fostering interactions with asphalt molecules.

6

A review on the mechanical characteristics of thermally damaged steel and polypropylene hybrid fiber‑reinforced concretes

He Fengzhen, Biolzi Luigi, Carvelli Valter, Feng Xiaowei

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2024

|

Vol. 24, no. 2

art. no. e69, 2024

EN

Steel and polypropylene hybrid fiber-reinforced concretes have been widely considered for structural applications due to its superior mechanical performance compared to plain and mono fiber-reinforced concretes. Fire is one of the most serious potential risks to concrete structures. The fire resistance of the steel and polypropylene hybrid fiber-reinforced concretes cannot be ignored when assessing the safety of concrete structures. This paper reviews the available studies on the mechanical performance of thermally damaged steel and polypropylene hybrid fiber-reinforced concretes. The deterioration mechanism and the influence of the test factors were discussed. The temperature-dependent mechanical properties of the hybrid fiber-reinforced concretes were analyzed, including compressive elastic modulus, compressive strength, flexural strength, and fracture toughness. In addition, the effect of the post-fire re-curing on the mechanical performance of the thermally damaged steel and polypropylene hybrid fiber-reinforced concretes was also reviewed.

7

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.

8

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.

9

Effect of hBN on Wear of AlCrN-Coated Spark Plasma - Sintered TiB2/Ti Composites at Temperatures up to 900°C

Łuszcz Maciej, Michalczewski Remigiusz, Kalbarczyk Marek, Osuch-Słomka Edyta, Molenda Jarosław, Liu Le, Antonov Maksim, Hussainova Irina

Tribologia

|

2022

|

nr 1

43--55

EN

In this work, hexagonal boron nitride powder was used for the lubrication of an interface of TiB2/Ti composite protected by an AlCrN coating and a ceramic Si3N4 ball. The wear behaviour of this tribo-pair in an oscillating motion was studied with an SRV tribotester at the temperature range from room temperature to 900 °C. The action of hexagonal boron nitride as a solid lubricant was analysed with the use of a 3D microscopy and energy-dispersive spectroscopy. The test results confirmed that under high-temperature conditions, the use of hexagonal boron nitride as a solid lubricant does not increase the wear resistance of the TiB2/Ti composite. The use of the AlCrN coating significantly reduces wear at the temperature up to 600 °C only, while the combined use of the AlCrN coating and hBN lubrication provides effective protection against wear even at the temperature up to 900 °C. Therefore, the synergy of the anti-wear action of the coating and the solid lubricant was proved.

PL

W niniejszej pracy wykorzystano heksagonalny azotek boru (hBN) jako smarującą międzywarstwę między podłożem kompozytowym z TiB2/Ti chronionym powłoką AlCrN a przeciwpróbką – kulką ceramiczną wykonaną z Si3N4. Testy tribologiczne wykonano z zastosowaniem stanowiska SRV. Zbadano zużycie ścierne w ruchu oscylacyjnym w zakresie od temperatury pokojowej do 900°C. Rola hBN jako stałego środka smarowego została zbadana z wykorzystaniem mikroskopii 3D oraz spektroskopii rentgenowskiej z dyspersją energii. Wyniki przeprowadzonych badań potwierdziły, że w warunkach wysokich temperatur zastosowanie heksagonalnego azotku boru pełniącego funkcję smaru stałego nie powoduje zwiększenie odporności na zużycie kompozytu TiB2/Ti. Zastosowanie powłoki AlCrN powoduje znaczącą redukcję zużycia jedynie do temperatury 600°C, podczas gdy łączne zastosowanie powłoki AlCrN i smarowania hBN stanowi skuteczną ochronę przed zużyciem nawet do 900°C. Wykazano zatem synergię przeciwzużyciowego działania powłoki i smaru stałego.

10

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.

11

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.

12

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.

13

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.

14

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.

15

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.

16

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.

17

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.

18

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.

19

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.

20

Application of ultrasonic pulse velocity test to concrete assessment in structures after fire

Wróblewska Julia, Kowalski Robert, Głowacki Michał, Juchnowicz-Bierbasz Bogumiła

Archives of Civil Engineering

|

2021

|

Vol. 67, nr 3

395--413

EN

The paper presents the description and results of ultrasonic pulse velocity tests performed on heated beams. The studies aimed to verify the suitability of the UPV method for the assessment of the damaged external layer in the cross-section of RC members after a fire. Four beams heated in a planned way from the bottom (a one-way heat transfer) for 60, 120, 180 and 240 minutes and one unheated beam were examined. The tests were performed using an indirect UPV method (linear measurement on the heated surface). Reference tests were conducted using a direct UPV method (measurement across the member section, parallel to the isotherm layout). Exponential transducers were used for testing concrete surface, which was degraded in high temperature and not grinded. The estimated thicknesses of the destroyed external concrete layer corresponded to the location of the isotherm not exceeding 230°C. Therefore, this test can be used to determine at which depth in the member crosssection the concrete was practically undamaged by high temperature.

PL

W artykule przedstawiono opis i wyniki badań mających na celu sprawdzenie przydatności metody ultradźwiękowej do oceny jakości betonu w konstrukcjach po pożarze. W warunkach pożarowych w przekroju elementów żelbetowych występuje nieustalony przepływ ciepła. Powierzchnia elementów nagrzewa się szybciej niż ich wnętrze. Największa degradacja betonu zachodzi w strefie przypowierzchniowej. W związku z tym podczas oceny konstrukcji po pożarze szczególnie istotne jest określenie grubości zewnętrznej warstwy przekroju elementu, w której beton jest na tyle uszkodzony, że należy go uznać za zniszczony. Metoda ultradźwiękowa jest znormalizowana i powszechnie stosowana do badania betonu in situ. Mierzony jest czas przejścia fali ultradźwiękowej w betonie pomiędzy, umieszczonymi na jego powierzchni, głowicą nadawczą i odbiorczą betonoskopu. W warunkach zwykłych na podstawie prędkości fali można oszacować wytrzymałość betonu na ściskanie, stosując zależności korelacyjne.