MB-2017-09

Modyfikacja polipropylenowego zbrojenia rozproszonego do betonu za pomocą silnego utleniacza

mgr inż. Daniel Wiliński, Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej
mgr inż. Łukasz Kraiński, Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej

Autor do korespondencji e-mail: Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.

DOI: 10.15199/33.2017.09.05

W artykule omówiono wpływ modyfikacji powierzchni włókien polipropylenowych (PP) na efektywność ich działania w stwardniałej mieszance betonowej. Modyfikacji dokonano przez utlenienie powierzchni polimeru, wykorzystując do tego celu kwas chromowy. Badano wpływ zmodyfikowanych włókien PP na właściwości mechaniczne betonu, takie jak wytrzymałość na zginanie oraz wytrzymałość na ściskanie. Otrzymane wyniki wytrzymałości na zginanie pokazują, iż modyfikacja powierzchni włókien PP przez utlenianie może mieć znaczny wpływ na cechy wytrzymałościowe cementowego kompozytu włóknistego (beton zawierający 0,38% objętościowo modyfikowanych włókien polipropylenowych po 28 dniach osiągał wytrzymałość na zginanie 5,55 ± 0,16 MPa, podczas gdy beton z niemodyfikowanymi włóknami PP: 5,01 ± 0,24 MPa). Przeprowadzone badania wykazały, iż modyfikacja powierzchni polimerów niepolarnych, np. przez utlenianie, może być skutecznym sposobem poprawy efektywności działania włókien polimerowych w matrycy cementowej.

Słowa kluczowe: włókno polipropylenowe, modyfikacja przez utlenianie, adhezja do matrycy cementowej, beton wzmocniony włóknami.

* * *

Oxidation modification of surface of polypropylene fiber reinforcement

The aim of this research is the study of the effect of polypropylene (PP) fibers surface oxidation modification on mechanical properties of fibre-reinforced concrete. The surface modification of PP fibers was achievedby chrome acid treatment. The influence of the addition of modified polymer fibers to the concrete matrix was investigated using a bending test which determined the flexural strength of concrete samples and compressive strength test.The results of flexural strength show, that oxidation modification can have a significant impact on the mechanical properties of fibre-reinforced concrete composite (concrete with 0,38% vol. additive of modified PP fibers after 28 days exhibited flexural strength of 5,55 ± 0,16 MPa, whereas the concrete with unmodified PP fibers: 5,01 ± 0,24 MPa). Our experiments demostrate that non-polar polymers surface modifications, e.g. by oxidation, can be efficiently used for enhancing fiber reinforced concrete properties.

Keywords: polypropylene fiber, oxidation modification, adhesion to cement matrix, fiber reinforced concrete.

Literatura
[1] Hager Izabela, Tomasz Tracz. 2009. „Wpływ wysokiej temperatury na wybrane właściwości betonu wysokowartościowego z dodatkiem włókien polipropylenowych”. Cement Wapno Beton (1): 3 – 10.
[2] Horszczaruk Elżbieta,Aleksandra Pacewicz. 2016. „Wpływ włókien polipropylenowych na wybrane właściwości podwodnych zapraw naprawczych”. Materiały Budowlane 531 (11): 114 – 115. DOI: 10.15199/33.2016.11.49.
[3] Machovic Vladimír, Lubomír Kopecký, Jirí Nìmecek, František Kolár, Jaroslava Svítilová, Zdenek Bittnar, Jana Andertová. 2008. „Raman micro-spectroscopy mapping and microstructural and micromechanical study of interfacial transition zone in concrete reinforced by poly (ethylene terephthalate) fibres”. Ceramics – Silikaty 52: 54 – 60.
[4] Novák Igor, Anton Popelka, Ivan Chodák, Ján Sedliačik. 2012. „Study of adhesion and surface properties of modified polypropylene”. Polypropylene, Fatih Dogan (Ed.). InTech.
[5] PN-EN 12390-5:2011. Badania betonu. Wytrzymałość na zginanie próbek do badania.
[6] PN-EN 14889-2:2007. Włókna do betonu – część 2. Włókna polimerowe – definicje, wymagania i zgodność.
[7] Wiliński Daniel. 2012. „Zastosowanie odpadowego PET do wzmacniania betonu”. Materiały Budowlane 477 (5): 22 – 24.
[8] Wiliński Daniel, Paweł Łukowski, Gabriel Rokicki. 2016. „Application of fibres from recycled PET bottles for concrete reinforcement”. Journal of Building Chemistry (1): 1 – 9. DOI: 10.17461/j.buildchem.2016.101.

Otrzymano: 29.06.2017 r.

Przeczytaj cały artykuł >>

Materiały Budowlane 9/2017, str. 22-24 (spis treści >>)

Krótkie włókna polimerowe jako mikrozbrojenie kompozytów cementowych

dr inż. Agnieszka Ślosarczyk, Politechnika Poznańska, Wydział Budownictwa i Inżynierii Środowiska
mgr inż. Dominik Szulc, Politechnika Poznańska, Wydział Budownictwa i Inżynierii Środowiska

Autor do korespondencji e-mail: Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.

DOI: 10.15199/33.2017.09.04

W przeciwieństwie do powszechnie stosowanych rozwiązań, w których fibra polimerowa jest stosowana głównie w ilości mniejszej niż 0,1% obj., w artykule przedstawiono wyniki badań kompozytów cementowych modyfikowanych włóknem polimerowym o udziale objętościowym 1%. Jako mikrozbrojenie kompozytów cementowych zastosowano dwa rodzaje krótkiego włókna polipropylenowego o różnym przekroju oraz włókna poliamidowe o długości 12 mm. Wyniki badań poszerzono o fizykomechaniczną charakterystykę kompozytu cementowego z dodatkiem włókien stalowych o tym samym udziale objętościowym. Wykazano, że w całym okresie badawczym włókna polimerowe poprawiały odporność matrycy cementowej na pękanie, a uzyskane wartości energii zniszczenia kompozytu były przynajmniej kilkakrotnie większe niż czystej zaprawy.

Słowa kluczowe: kompozyty cementowe, włókna polimerowe, włókna stalowe, właściwości fizykomechaniczne.

* * *

Short polymer fibers as micro-reinforcement of cement composites

Contrary to generally accepted solutions, where polymer fibers are used in the amounts below 0.1 vol. %, in the presented article the results of research on cement composites modified with polymer fibers in 1.vol.% were showed. As microreinforcement of cement composites, two types of polypropylene fibers differing in cross-section and polyamide fibers with length of 12 mm were applied. The research results expanded by the physical and mechanical characterization of cement composites with the addition of steel fibers in the same volume share. It was indicated that in whole research period, polymer fibers improved the flexural toughness of cement matrix, and obtained values of destruction energy of composite were at least several times higher than corresponding values obtained for pure mortar.

Keywords: cement composites, polymer fibers, steel fibers, physical and mechanical properties.

Literatura
[1] Banthia N., J. Sheng. 1996. „Fracture Toughness of Micro-Fiber Reinforced Cement Composites”. Cement and Concrete Composites (18): 251 – 259.
[2] Jasiczak Józef,Agnieszka Ślosarczyk. 2013. „Alternative ways of reinforcing cement composites”. Composites Theory and Practice (12): 266 – 271.
[3] Karwowska Julita,Andrzej Łapko. 2011. „Przydatność stosowania nowoczesnych kompozytów fibrobetonowych w konstrukcjach budowlanych”. Budownictwo i Inżynieria Środowiska: 41 – 46.
[4] Zheng Z., D. Feldman. 1995. „Synthetic Fibre-Reinforced Concrete”. Progress in Polymers Science (20): 185 – 210.

Otrzymano: 07.08.2017 r.

Przeczytaj cały artykuł >>

Materiały Budowlane 9/2017, str. 18-20 (spis treści >>)

Badania efektu wzmocnienia podkładu cementowego wybranymi preparatami do utwardzania betonu

dr hab. inż. Bohdan Stawiski, prof. UZ, Uniwersytet Zielonogórski, Wydział Budownictwa,Architektury i Inżynierii Środowiska;

Autor do korespondencji e-mail: Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.

DOI: 10.15199/33.2017.09.03

Badano, w jakim stopniu można wzmocnić słabe podkłady cementowe pod posadzki. Wybrano dwa preparaty krzemianowe (na bazie krzemianu litu i krzemianu sodu), jeden preparat na bazie drobnocząsteczkowych kopolimerów akrylowych oraz jeden o nieujawnionym składzie. Wszystkie te środki są polecane do utwardzania i uszczelniania betonów. Uzyskano efekty wzmacniające o 30 – 99%. Warstwa wierzchnia może być wzmacniana nawet o przeszło 100%. W przypadku gdy jest jednak słaba, pyląca o wytrzymałości np. 2 MPa, to wzmocnienie o 100% dalej jest niewystarczające. Zalecane jest bezwzględne prowadzenie badań kontrolnych przed i po wzmocnieniu.

Słowa kluczowe: podkłady pod posadzki, wytrzymałość, wzmocnienia.

* * *

Research of cement base reinforcing with selected concrete curing agents

Possible level of poor cement floor underlays strengthening was investigated. Two silicate curing agents (based on lithium silicate and sodium silicate) were selected. One based on small molecular acrylic copolymers and one had undisclosed composition. All these agents are recommended for curing and sealing concrete. 30 to 99% enhancement effect was obtained. The top layer can be reinforced even over 100%. However, when it is weak and dusty, with a strength of eg 2 MPa, the reinforcement by 100% is insufficient. It is advisable to carry out pre-test and post-test checks.

Keywords: underlay for floor, strength, reinforcement.

Literatura
[1] Brandt Andrzej M., Janusz Kasperkiewicz (red.). 2003. Metody diagnozowania betonów i betonów wysokowartościowych na podstawie badań strukturalnych. Warszawa. IPPT PAN.
[2] Jasiczak Józef, Paweł Szymański. 2006. „Technologia i wykonanie posadzek betonowych w aspekcie skurczu i pielęgnacji betonu”. Materiały Budowlane 409(9): 16 – 19.
[3] Poniatowski Stanisław (red.). 1990. „Warunki techniczne wykonania i odbioru robót budowlano-montażowych”. Budownictwo Ogólne t. I. Warszawa. Arkady.
[4] Rajczakowska Magdalena, Bohdan Stawiski. 2015. „Badania wytrzymałości kompozytu cementowego w podkładach podłogowych wykonanych z suchych zapraw”. Materiały Budowlane 519 (11): 111 – 112. DOI: 10.15199/33.2015.11.34.
[5] Stawiski Bohdan. 2009. „Ultradźwiękowe badania betonów i zapraw głowicami punktowymi”. Prace Naukowe Instytutu Budownictwa Politechniki Wrocławskiej, Monografie nr 39.
[6] Stawiski Bohdan. 2011. „Ultradźwiękowe badania wytrzymałości podkładów pod posadzki, formowanych z suchych mieszanek cementowych”. 40 Krajowa Konferencja Badań Nieniszczących Warszawa. Zeszyty Problemowe. Badania Nieiszczące nr 16: 1 – 7.
[7] Ujma Adam (red.). 2006. Warunki techniczne wykonania i odbioru robót budowlanych. Warszawa. Verlag Dashofer.