Wyniki wyszukiwania - Biblioteka Nauki

1

Cement paste microporosity analysis: a comparison of different experimental techniques

100%

Bednarska D. , Koniorczyk M.

Technical Transactions

|

2019

|

tom Vol. 116, iss. 9

71--80

EN

Microstructure defines almost all material physical properties of a substance. Thus, its proper identification is essential for the assessment of material durability. Porous materials constitute the vast majority of those applied in civil engineering. The most important parameters describing a porous structure are the specific surface area, the shape and volume of pores and the pore size distribution. There are several methods which provide such results; however, each of them has some drawbacks. The main purpose of this paper is to compare results obtained by means of various methods commonly applied to the investigation of microstructure. These methods are mercury intrusion porosimetry (MIP), low temperature sorption of nitrogen and thermoporometry (TPM). The experimental research is conducted on aluminium oxide, which is characterised by unimodal pore size distribution and hardened cement paste prepared using portland cement (CEM I 42.5R with water-cement ratio equal to 0.5. The results obtained by the above-mentioned methods are thoroughly described and compared in this paper. Each of the presented approaches has some limitations; therefore, in order to receive a reliable description of porous microstructure, one has to apply at least two different experimental methods.

PL

Wśród materiałów budowlanych przeważającą większość stanowią materiały porowate. Dokładna znajomość mikrostruktury jest kluczowa w ocenie ich wytrzymałości i trwałości. Istnieje wiele metod eksperymentalnych służących do analizy struktur porowatych. W niniejszym opracowaniu porównane zostały następujące techniki: porozymetria rtęciowa (MIP), niskotemperaturowa adsorpcja azotu oraz termoporometria (TPM). Badaniom eksperymentalnym poddano dwa materiały. Pierwszy z nich, tlenek glinu, jest materiałem referencyjnym o unimodalnym rozkładzie porów. Zgodnie z deklaracją producenta dominująca średnica porów wynosi 7.3 nm. Drugim zastosowanym materiałem jest zaczyn cementowy przygotowany na bazie cementu portlandzkiego CEM I 42,5R. Stwardniały zaczyn charakteryzuje się skomplikowanym rozkładem porów. Opisane techniki analizy mikrostruktury są komplementarne. Aby uzyskać wiarygodny opis struktury wewnętrznej materiałów o skomplikowanym rozkładzie porów należy zastosować co najmniej dwie metody badawcze.

2

Wpływ cyklicznego zamrażania i rozmrażania betonu nienapowietrzonego na przepuszczalność gazów

80%

Wieczorek A. , Bednarska D. , Koniorczyk M.

Cement Wapno Beton

|

2020

|

tom R. 25, nr 5

358--366

PL

Za miarę zniszczenia mrozowego betonu przyjęto zwiększenie przepuszczalności dla gazów. Przeprowadzone badania dotyczyły betonów o różnym stosunku wodno-cementowym: 0,4 i 0,5, bez domieszki napowietrzającej. Dodatkowo badano również zmianę wytrzymałości na ściskanie próbek, po przeprowadzeniu założonej liczby cykli zamrażania i rozmrażania. Badanie zmian rozkładu wielkości porów, wykonano za pomocą porozymetrii rtęciowej na zaprawach cementowych. W przypadku próbek o w/c=0,50 stwierdzono zwiększenie właściwości transportowych materiału, a w szczególności przepuszczalności właściwej. Dla próbek o w/c=0,40 nie stwierdzono wpływu cyklicznego zamarzania wody na zmianę mikrostruktury materiału. Wraz ze wzrostem liczby cykli zamrażania i rozmrażania nie odnotowano również pogorszenia własności transportowych zapraw.

EN

The damage of concrete was characterized by the permeability evolution due to cyclic water freezing. The measurements have been performed on concrete specimens with different water-cement ratios [w/c = 0.4 and 0.5] without air-entraining admixtures. The change of compressive strength was also controlled along with freezing cycles. The alteration of pore size distribution was investigated for cement mortars [w/c = 0.4 and 0.5] by means of mercury intrusion porosimetry test. In the case of w/c = 0.50, one can observe an increase in transport parameters such as the intrinsic permeability coefficient. For w/c = 0.40, it can be noticed a lack of ice-induced microstructure degradation. With the increasing number of freeze and thaw cycles, no further destruction of the transport properties was noticed.

3

Wpływ szybkości chłodzenia na stan odkształcenia w zamarzającym betonie

80%

Koniorczyk M. , Bednarska D. , Konca P. , Giergiczny Z.

Materiały Budowlane

|

2023

|

tom nr 3

5--10

PL

W artykule zaprezentowano analizę wpływu szybkości chłodzenia na odkształcenia zamarzającego betonu. Badania eksperymentalne dotyczyły pomiaru odkształceń materiału poddanego cyklom chłodzenia-ogrzewania realizowanym z rożną szybkością. Analizę uzupełniono o badania porozymetryczne i kalorymetryczne. Otrzymane wyniki jednoznacznie potwierdzają teorię Powersa mówiącą, iż odkształcenia betonu zwiększają się wraz ze wzrostem szybkości chłodzenia. Maksymalne odkształcenia obserwowane w betonie napowietrzonym były znacznie mniejsze niż w betonie referencyjnym, co potwierdza zasadność stosowania domieszek napowietrzających w składzie betonu narażonego na agresję spowodowaną zamrażaniem/rozmrażaniem.

EN

The main purpose of the manuscript was to analyze the influence of cooling rate on deformation of concrete while freezing. Experimental studies concerned the measurement of strains generated during cooling-heating cycles carried out at different rates. The analysis was supplemented with porosimetric and calorimetric tests. The obtained results unambiguously confirm the Powers theory that concrete deformations rise with the increase of the cooling rate. The maximum strains observed in the air-entrained concrete were much lower compared to the reference material, which confirms the validity of the use of admixtures increasing the frost resistance of the material.

4

Freezing of fully and partly saturated cement paste

80%

Koniorczyk M. , Bednarska D. , Wieczorek A. , Konca P.

Archives of Civil Engineering

|

2021

|

tom Vol. 67, nr 2

383--396

EN

The main purpose of the present paper is to distinguish water located in various types of pores contained within cement paste. The water sorption isotherm is the starting point of the experimental analysis. The investigation was conducted employing the conventional gravimetric method on cement paste composed with w/c=0.5. The investigation was conducted for the following relative humidity values: 11%, 54%, 75%, 84%, 93%, 97% and 100%. Once samples reached the equilibrium water content they were investigated by means of differential scanning calorimetry (DSC), which enabled us to record exothermic peaks corresponding to the crystallization of different water portions. Moreover, we intended to investigate the thermodynamic characteristics of the liquid phase confined within cementitious materials. Hence, the artificial pore solution was prepared. In order to determine the phase transition temperature and the amount of formed ice, the solution was used to saturate silica gel, which is a chemically passive material. Then the thermal analysis was conducted.

PL

Materiały cementowe charakteryzują się złożoną strukturą wewnętrzną zawierającą pory o szerokim zakresie średnic. Głównym celem przedstawionych badań jest analiza właściwości termodynamicznych wody zlokalizowanej w poszczególnych obszarach matrycy cementowej. Rozważania oparte są na równaniu Gibbsa-Thompsona [1], które opisuje zależność pomiędzy temperaturą przejścia fazowego płynu, a promieniem wypełnionego pora. Wyniki zinterpretowano wykorzystując model mikrostruktury zaczynu cementowego zaproponowany przez Jenningsa [2]. Przedmiotem badań jest zaczyn cementowy wykonany z cementu Portlandzkiego CEM I 42.5N-NA o wskaźniku w/c=0.5. Pierwszym etapem analizy eksperymentalnej było wyznaczenie izotermy sorpcji badanego zaczynu. W tym celu zastosowano tradycyjną metodę eksykatorową. Technika polega na kondycjonowaniu próbek w eksykatorach wyposażonych w nasycone roztwory soli nieorganicznych, które zapewniają stabilne warunki wilgotnościowe. W przeprowadzonym badaniu zastosowano następujące wilgotności względne powietrza: 11%, 54%, 75%, 84%, 93%, 97% and 100%. Po osiągnięciu przez próbki stanu równowagi, przeprowadzono analizę termiczną zaczynu za pomocą różnicowej kalorymetrii skaningowej. Dodatkowo zbadano również próbki będące w stanie pełnego nasycenia. Dalsza analiza oparta została na termogramach zarejestrowanych w trakcie chłodzenia poszczególnych próbek do temperatury -65ºC z prędkością 0.5ºC/min, rys. 1.A. Uzyskane wyniki stanowią wartości średnie z trzech pomiarów. W przypadku próbek przechowywanych w powietrzu o wilgotności 11% i 54% nie odnotowano żadnej przemiany. W trakcie chłodzenia pozostałych próbek zarejestrowano dwa, wyraźnie oddzielone, egzotermiczne piki, z których pierwszy rozpoczyna się poniżej 0ºC, a drugi w temperaturze ok -35ºC. Pierwszy pik odzwierciedla przemianę fazową wody znajdującej się w porach kapilarnych badanego zaczynu. Jest on dominujący jedynie w przypadku próbek o pełnym nasyceniu oraz przechowywanych nad wodą (RH≈100%). Dla RH≈97% wydzielone ciepło jest znacznie mniejsze i główna część przemiany zachodzi w niższej temperaturze (ok. -5ºC), natomiast dla wilgotności RH≈93%, 84%, 75% pierwszy pik jest zaniedbywalnie mały. Ta tendencja jest potwierdzona przez zestawienie mas lodu powstałego w trakcie poszczególnych przemian fazowych, rys. 1.B. W porach kapilarnych próbki nasyconej powstało 0,035 grama lodu na gram suchej próbki. Masa lodu znacząco się zmniejsza wraz ze spadkiem wilgotności względnej powietrza, w którym próbki były przechowywane. Druga zarejestrowana przemiana rozpoczyna się w temperaturze ok. -35ºC, która, zgodnie z równaniem Gibbsa-Thompsona [1], odpowiada średnicy porów wynoszącej ok. 5-6nm. Drugi pik odzwierciedla zatem krystalizację wody wypełniającej pory żelowe materiału. Jego intensywność jest na niemal stałym poziomie dla w pełni nasyconych próbek oraz tych, przechowywanych w powietrzu o wilgotności od 84% do 100%. Uzyskane wyniki są zgodne z modelem mikrostruktury matrycy cementowej zaproponowanym przez Jenningsa [2]. W trakcie chłodzenia próbek o zróżnicowanej wilgotności zarejestrowano dwie główne przemiany fazowe wody wypełniającej badany materiał. Pierwsza przemiana (bezpośrednio poniżej 0ºC) zachodzi w wodzie kapilarnej, natomiast druga (poniżej 35ºC) w porach żelowych. Stosując techniki analizy termicznej należy pamiętać, iż niezamarzająca warstwa cieczy pokrywa ścianki porów nawet w bardzo niskich temperaturach [3]. Dlatego też, zgodnie z podziałem Jenningsa, najmniejsze pory, które można analizować za pomocą kalorymetrii skaningowej to tzw. duże pory żelowe, o średnicy powyżej 5nm. Niemniej jednak, kalorymetria skaningowa jest narzędziem pozwalającym na jakościową ocenę rozkładu wilgoci w próbkach zaczynu cementowego.

5

Właściwości betonu zawierającego przetworzone maseczki ochronne wykorzystywane podczas pandemii koronawirusa SARS-CoV-2

70%

Koniorczyk M. , Bednarska D. , Omrani I. A. N. , Masek A. , Cichosz S.

Cement Wapno Beton

|

2022

|

tom R. 27, nr 1

2--13

PL

Wybuch pandemii COVID-19 spowodował tragiczne konsekwencje dla zdrowia publicznego oraz zwiększył produkcję odpadów medycznych, które mogą przyczyniać się do dalszego rozprzestrzeniania wirusa, zagrażać zdrowiu obywateli oraz środowisku naturalnemu. W celu ograniczenia tych problemów zaproponowano metodę przetwarzania maseczek ochronnych, w sposób umożliwiający ich powtórne użycie podczas produkcji betonu. W artykule przedstawiono wyniki badań opisujące wpływ dodatku przetworzonego odpadu medycznego na właściwości zawierającego go betonu. Wyznaczono wytrzymałość na ściskanie i rozciąganie betonu sporządzonego z dodatkiem przetworzonych maseczek oraz betonu referencyjnego. Wykonano badania przepuszczalności właściwej przed i po ekspozycji na wysoką temperaturę w celu sprawdzenia, czy materiał otrzymany z recyklingu charakteryzuje się podobnymi właściwościami co stosowane włókna polipropylenowe. Dodatkowo wykonano badanie wpływu przetworzonych maseczek na ciepło hydratacji.

EN

Alongside with all its difficulties and tragic consequences, the outbreak of the COVID-19 pandemic has also caused a drastic increase in the amount of the generated healthcare wastes. Healthcare wastes can accelerate the further spread of the virus and threaten the health of citizens and the environment. In order to deal with this lateral problem of the on-going pandemic, facemask wastes were processed and recycled in concrete materials. The objective of this research was to investigate the influences of recycled facemask products on the performance of concrete. To do so, the compressive and splitting tensile strength tests were performed to assess the mechanical behaviour of concrete with and without of the recycled facemask products. Moreover, gas permeability test was conducted on the designed samples before and after exposure to fire temperature, to verify whether the proposed addition provides a similar effect like conventional polypropylene fibres, or not. The results were supplemented with the heat of cement hydration measurements.

6

Wpływ zamarzania na właściwości dojrzewających betonów

70%

Koniorczyk M. , Bednarska D. , Wieczorek A. , Grzelak N. , Czyż M.

Inżynieria i Budownictwo

|

2022

|

tom R. 78, nr 11-12

499--502

PL

W artykule przedstawiono analizę wpływu jednokrotnego zamarzania wody na właściwości zapraw i betonów. Betony wykonano z dwóch rodzajów spoiwa, tj. cementu CEM I 42,5R oraz mieszaniny 50% CEM I 42,5R i 50% granulowanego żużla wielkopiecowego. Próbki betonowe przemrożono we wczesnym etapie dojrzewania, a następnie wyznaczono wytrzymałość na ściskanie po 7, 14, 21 i 28 dniach. Dla próbek z dodatkiem żużla oznaczenie wykonano również po 90 dniach. Przeanalizowano wpływ jednokrotnego oddziaływania niskiej temperatury po 1, 2, 3, 7, 14 i 21 dniach na sieczny moduł sprężystości i wytrzymałość na ściskanie zaprawy cementowej. Dodatkowo wykonano pomiar rozwoju mikrostruktury zaczynu cementowego za pomocą porozymetrii rtęciowej. Oznaczono zawartość zamarzanej wody w funkcji temperatury dla zaczynu cementowego w różnym wieku.

EN

The article presents an analysis of the impact of single freezing of water on the properties of mortars and concretes. The concretes were made of two types of binder - CEM I 42.5R cement and a mixture of 50% CEM I 42.5R with 50% granulated blast furnace slag. Concrete samples were frozen in the early stage of maturation and then the compressive strength was determined after 7, 15, 21 and 28 days. For samples with the addition of slag, the determination was also performed after 90 days. The effect of a single impact of low temperature after 1, 2, 3, 7, 14, 21 and 28 days on the web of the modulus of elasticity and compressive strength of the cement mortar was analyzed. Additionally, the development of cement slurry wet structures was measured using mercury porosimetry. The contents of frozen water were determined as a function of temperature for the cement slurry at different ages.

7

Mikrobiologiczne wytrącanie kalcytu jako alternatywna metoda uszczelniania powierzchniowego kompozytu cementowego

61%

Zygmunt M. , Bednarska D. , Wieczorek A. , Drzewiecka D. , Koniorczyk M. , Batog M. , Bakalarz J.

Materiały Budowlane

|

2022

|

tom nr 7

38--42

PL

W artykule przedstawiono zastosowanie mikrobiologicznego wytrącania kalcytu jako alternatywnej metody wzmacniania powierzchniowego kompozytów cementowych. Opisano procedury wytrącania kalcytu (ang. microbiologically induced calcium carbonate precipitation, MICP) oraz przedstawiono wyniki pilotażowych badań laboratoryjnych zastosowania tej metody. Wykazano duży potencjał zastosowania mikrobiologicznego wytrącania kalcytu w budownictwie, co w porównaniu z metodami tradycyjnymi jest procesem ekologicznie przyjaznym oraz energooszczędnym. Uzyskane wyniki wskazują, że zastosowanie wytrącania kalcytu prowadzi do wyraźnej poprawy właściwości badanych próbek i ich uszczelnienia. Planowane jest kontynuowanie i rozszerzenie badań, sprawdzające inne procedury zastosowania MICP.

EN

In this article, an application of MICP is examined, as an alternative method of surface strengthening in cement composites. Several MICP procedures and results out of some reference lab testing are shown in this paper. The high potential of MICP building application is shown based on the obtained results - the surface strengthening and sealing are improved. Additionally, the examined method is more ecologically friendly and energy-efficient compared with the standard procedures of surface strengthening. It is planned to continue research on MICP application in concrete elements.