dr inż. Krzysztof Klempka, Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie, Wydział Geodezji, Inżynierii Przestrzennej i Budownictwa
dr hab. inż. Piotr Korzeniowski, Politechnika Gdańska, Wydział Inżynierii Lądowej i Środowiska
Autor do korespondencji e-mail: Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.
DOI: 10.15199/33.2017.10.10
Zgodnie z Eurokodem 2 nośność smukłych słupów żelbetowych można obliczać, stosując uproszczone metody uwzględniania efektów drugiego rzędu lub stosując metodę ogólną. W obliczeniach istotną rolę odgrywa wpływ obciążeń długotrwałych, a tym samym pełzanie betonu. Wpływ zjawisk reologicznych uważa się za najmniej rozpoznany. Postanowiono więc zająć się zagadnieniem nośności słupów żelbetowych głównie w aspekcie pełzania betonu. Opracowano modele numeryczne słupów żelbetowych. Pierwszy z modeli jest oparty na modyfikacji zależności σ-ε dotyczącej betonu przez pomnożenie odkształceń przez współczynnik (1 + φ(∞, t0)). W drugim modelu zastosowano prawo pełzania zgodnie z teorią ageing coefficient z modyfikacją współczynnika pełzania φ(∞, t0) (wg wzoru (3.7) Eurokodu 2) do wartości φnl(∞, t0). Porównano wartości nośności obliczone tymi metodami. Uzyskano godność wyników.
Słowa kluczowe: słupy żelbetowe; efekty drugiego rzędu; pełzanie betonu; Eurokod 2.
* * *
The methods of analyses of load bearing capacity of reinforced concrete columns with considering the creep of concrete
According to Eurocode 2 load bearing capacity of reinforced concrete columns can be calculated using the simplified methods taking into account second-order effects, or using the general method. In these calculations, the impact of long-term loads and, thus, creep of concrete, is important. The impact of rheological phenomena is considered to be the least known. Therefore, it was decided to consider the problem of bearing capacity of reinforced concrete columns mainly in the aspect of creep of concrete. Numerical models of reinforced concrete columns were developed. The first of the models is based on modification of σ-ε relationship for concrete by multiplying strain by factor (1 + φ(∞, t0)). The second model uses the ageing coefficient creep law with the modification of the creep coefficient φ(∞, t0) (according to formula (3.7) of Eurocode 2) to the value of φnl(∞, t0). Results of calculations of load bearing capacity according to the developed methods were compared. Good results were obtained.
Keywords: reinforced concrete columns; second order effects; creep of concrete; Eurocode 2.
Literatura
[1] Bulletin d’Information no 136. 1980. Structural Effects of Time-Dependent Behaviour of Concrete.
[2] Bulletin d’Information no 215. 1993. Structural Effects of Time-Dependent Behaviour of Concrete.
[3] EN 1992-1-1:2004 Eurocode 2: Design of concrete structures. Part 1-1. General rules and rules for buildings.
[4] Gałustow Konstanty Z. 2006. Nieliniejnaja teoria połzuczesti betona i rasczot żeliezobietonnych konstrukcji. Fizmatlit. Moskwa.
[5] Gilbert Raymond I., Gianluca Ranzi. 2011. Time-dependent behaviour of concrete structures. London and New York. Spon Press.
[6] Gilbert Raymond I., Gianluca Ranzi. 2011. „In-service deformations of reinforced concrete columns in biaxial bending”. Proceedings of The Twelfth East Asia-Pacific Conference on Structural Engineering and Construction: 410 – 418. Hong Kong.
[7] Hamed Ehab, Cynthia Lai. 2016. „Geometrically and materially nonlinear creep behaviour of reinforced concrete columns”. Structures (5): 1 – 12.
[8] Klempka Krzysztof. 2002. Obliczanie nośności smukłych żelbetowych elementów ściskanych. Praca doktorska. Politechnika Warszawska.
[9] Klempka Krzysztof. 2008. „Obliczanie smukłych słupów o przekroju kołowym według polskiej normy i metodą uściśloną”. Inżynieria i Budownictwo (6): 329 – 332.
[10] Knauff Michał. 2012. Obliczanie konstrukcji żelbetowych według Eurokodu 2. Warszawa. Wydawnictwo Naukowe PWN.
[11] Korzeniowski Piotr. 2000. „Żelbetowe słupy uzwojone”. Badania i teoria. Gdańsk. Wydawnictwo Politechniki Gdańskiej.
Otrzymano: 10.08.2017 r.
Przeczytaj cały artykuł >>
Materiały Budowlane 10/2017, str. 32-34 (spis treści >>)
dr inż. Jacek Kindracki, Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie, Wydział Geodezji, Inżynierii Przestrzennej i Budownictwa
Autor do korespondencji e-mail: Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.
DOI: 10.15199/33.2017.10.09
W artykule omówiono wzmacnianie zarysowanych ścian murowych za pomocą prętów stalowych rozmieszczonych w spoinach wspornych. Dokonano analizy rozkładu naprężeń pomiędzy murem i zbrojeniem, w zależności od długości zakotwienia i średnicy prętów. Bezpieczna długość zakotwienia zbrojenia po każdej stronie rysy nie powinna być mniejsza niż 100 cm.
Słowa kluczowe: ściana murowa; zarysowanie; wzmacnianie; pręty stalowe.
* * *
Repair of cracked masonry walls using steel bars placed in bed joints
The article presents the strengthening of cracked masonry walls using steel bars placed in bed joints. Results of distribution of stresses between brick wall and steel bars depended on length of anchorage and bars’ diameter were presented. Safe anchoring length should not be smaller than about 100 cm.
Keywords: masonry wall; crack; strengthening; steel bars.
Literatura
[1] Katalog firmy HELIFIX Ltd. 1999. Systemy naprawy i wzmacniania konstrukcji murowych. Standardy naprawy. Bytom. Budosprzęt.
[2] Małyszko Leszek, Roman Orłowicz. 2000. Konstrukcje murowe zarysowanie i naprawy. Olsztyn. Wydawnictwo Uniwersytetu Warmińsko-Mazurskiego w Olsztynie.
[3] Rudziński Lech. 2010. Konstrukcje murowe. Remonty i wzmocnienia. Kielce. Politechnika Świętokrzyska.
[4] Stawiski Bohdan. 2014. Konstrukcje murowe. Naprawy i wzmocnienia. Warszawa. Polcen.
[5] Zaleski Stanisław. 1997. Remonty budynków mieszkalnych. Warszawa. Arkady.
Otrzymano: 14.08.2017 r.
Przeczytaj cały artykuł >>
Materiały Budowlane 10/2017, str. 30-31 (spis treści >>)
dr inż. Agnieszka Jabłońska-Krysiewicz, Politechnika Białostocka,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: 10.15199/33.2017.10.08
W artykule przedstawiono analizę nośności spawanego połączenia rurowego typu K za pomocą metody elementów skończonych. Określono jego nośność zgodnie z procedurą opisaną w Eurokodzie 3. Opracowano model numeryczny węzła, w którym zastosowano elementy przestrzenne oraz nieliniowy model materiału. Analiza MES przeprowadzona dla węzłów niewzmocnionych lub wzmocnionych blachą poziomą i pionową pokazała pozytywny wpływ wzmocnienia na stany deformacyjno-naprężeniowe węzła. Wspawanie dodatkowej blachy pionowej ogranicza przemieszczenia wszystkich elementów, lecz nie ma wpływu na redukcję stref przekroczenia granicy plastyczności.
Słowa kluczowe: konstrukcje stalowe; rury stalowe; metoda elementów skończonych; nośność.
* * *
The assessment of the strength of steel RHS connections according to Eurocode 3 and FEM analysis
In the article is presented finite element method analysis of strength of steel welded K-joints made of RHS sections. According to rules described in Eurocode 3 the resistances of connections were calculated. Numerical elastic-plastic 3D finite element models were performed in order to establish the Huber-von Mises stresses maps and deformations in elements of connections. FEM analysis for reinforced joint and joint without flange reinforcing plate have shown that using flange reinforcing plate had positive influence on resistance and lead to decreasing in stresses and deformations in joint elements. In joint with plate between brace members there were observed decreasing in total deformations of elements, but stresses in elements were on the same level.
Keywords: steel structures, RHS elements, finite element method, strength.
Literatura
[1] ANSYS Manual. ANSYS 14.0. Online help.
[2] Bródka Jan, Aleksander Kozłowski. 2013. Projektowanie i obliczanie połączeń i węzłów konstrukcji stalowych. Rzeszów. Polskie Wydawnictwo Techniczne.
[3] Bródka Jan, Mirosław Broniewicz. 2004. Kształtowniki o przekrojach zamkniętych. Poradnik dla projektantów i konstruktorów. Część I i II. Warszawa. Konig Stahl.
[4] Bródka Jan, Mirosław Broniewicz. 2001. Konstrukcje stalowe z rur. Warszawa. Wydawnictwo Arkady.
[5] Dutta Dipak. 1999. Hohlprofile-Konstruktionen. Berlin. Ernst und Sohn. A Willey Company.
[6] Packer Jeffrey A. 1976 – 1978. Theoretical behavior and analysis of welded steel joints with RHS chord sections. Interim reports 1 to 5 and thesis. University of Nottingham.
[7] Packer JeffreyA., J. E. (ed) Tenderson. 1996. Design Guide for Hollow Structural Section Connections. Canadian Institute of Steel Construction.
[8] PN-EN 1993-1-8:2006 + zmiany. Konstrukcje stalowe – Projektowanie węzłów.
[9] Wardenier J. 1982. Hollow Section Joints. Delft. Delft University Press.
[10] Wardenier J., C. H. M. de Konig. Investigation into the static strength of welded lattice girder joints in structural hollow sections. Part 1: Rectangular hollow sections. Part 2: Joints with circular sections and rectangular boom. Stevin Reports 6-76-4 and 6-76-6. Delft University of Technology.
[11] Życiński Jacek, Andrzej Czechowski, Jan Bródka. 1986.Nośność graniczna węzłów w kształcie litery Kwykonanych z rur prostokątnych.Archiwum Inżynierii Lądowej 3. Badania zostały zrealizowane w ramach pracy nr S/WBiIŚ/2/2017 i sfinansowane ze środków na naukę MNiSW
Otrzymano: 01.08.2017 r.
Przeczytaj cały artykuł >>
Materiały Budowlane 10/2017, str. 27-29 (spis treści >>)
dr inż. Grzegorz Dmochowski, Politechnika Wrocławska, Wydział Budownictwa Lądowego i Wodnego
dr inż. Piotr Berkowski, Politechnika Wrocławska, Wydział Budownictwa Lądowego i Wodnego
Autor do korespondencji e-mail: Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.
DOI: 10.15199/33.2017.10.07
W artykule przedstawiono praktyczny przykład zastosowania nowoczesnego systemu łączenia prętów zbrojeniowych do uciąglenia zbrojenia w remontowanym fragmencie żelbetowej płyty fundamentowej budynku mieszkalnego. Z powodu błędów wykonawczych część płyty po wylaniu betonu nie uzyskała odpowiedniej nośności – zastosowany beton nie miał żądanej wytrzymałości. W procedurze naprawy zdecydowano się na usunięcie słabego betonu z fragmentu płyty fundamentowej o niedostatecznej nośności wraz z wycięciem zbrojenia górnego i pozostawieniem dolnego. W związku z tym, że nowe zbrojenie wstawiano pomiędzy i łączono z istniejącymi prętami, najlepszą metodą ich połączenia okazał się system łączników typu zaciskowego. Zastosowanie tego rozwiązania pozwoliło na ograniczenie obszaru rozkuwania dobrego betonu płyty oraz szybkie połączenie nowych prętów zbrojenia z istniejącymi.
Słowa kluczowe: żelbetowa płyta fundamentowa; naprawa; łączenie zbrojenia.
* * *
Repair of RC concrete foundation slab using mechanical splicing system to connect reinforcement
The paper presents a practical example of application of a modern reinforcement bar splicing system to connect old and new rebar in a repaired part of the reinforced concrete slab of a residential building. Due to some operational errors, part of the slab did not have the proper bearing capacity - the concrete used did not have the required strength. In the repair procedure it was decided to remove the weak concrete from the part of the foundation slab with an insufficient bearing capacity cutting off upper reinforcement and leaving the lower layer. Due to the fact that new rods were inserted between and connected to the existing ones, the best solution was to use a reliable clump splicing system. The use of this solution allowed to limit the area of good concrete destruction and to mount new reinforcement bars very quickly.
Keywords: RC foundation slab; repair; rebar splicing.
Literatura
[1] Forbuild S.A. Systemy BarTec do łączenia i kotwienia prętów zbrojeniowych (katalog techniczny).
[2] Halfen Polska. Łączniki prętów zbrojeniowych HALFEN MBT (katalog techniczny).
[3] Jordahl & Pfeifer Technika Budowlana Sp. z o.o. System łączników prętów zbrojeniowych PH PFEIFER (katalog techniczny).
[4] Konieczny Kazimierz, Mariusz Wołyniak. 2015. „Uciąglanie zbrojenia w konstrukcjach żelbetowych”. Materiały Budowlane 519 (11): 33 – 35. DOI: 10.15199/33.2015.11.09.
[5] Pentair Poland. Systemy łączników do prętów zbrojeniowych na gwint stożkowy LENTON (katalog techniczny).
[6] PN-EN 1992-1-1:2004+Ac 2008 Eurokod 2. Projektowanie konstrukcji z betonu. Część 1-1. Reguły ogólne dla budynków.
[7] StarosolskiWłodzimierz.2012.KonstrukcjeżelbetowewgEurokodu2inormzwiązanych.Warszawa.PWN.
Otrzymano: 17.08.2017 r.
Przeczytaj cały artykuł >>
Materiały Budowlane 10/2017, str. 25-26 (spis treści >>)
dr inż. Michał Baszeń, Politechnika Białostocka, Wydział Budownictwa i Inżynierii Środowiska
prof. dr hab. inż. Czesław Miedziałowski, Politechnika Białostocka, 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: 10.15199/33.2017.10.06
Artykuł przedstawia problemy związane z analizą pracy statycznej szkieletowych konstrukcji drewnianych. Zaprezentowano wpływ podatności materiałowej oraz konstrukcyjnej drewna na sposób pracy wybranych elementów konstrukcji, co przekłada się na pracę całego obiektu. Przedstawiono przegląd badań doświadczalnych wykonanych przez autorów. Przeprowadzono testy na elementach konstrukcji szkieletowych w skali naturalnej oraz badania laboratoryjne podatności węzłów i połączeń w tego typu konstrukcjach.
Słowa kluczowe: szkieletowe konstrukcje drewniane; praca statyczna; podatność węzłów.
* * *
Problems of static analysis in light wood-frame
The paper presents problems related to the analysis of static work of light wood-frame structures. The impact of material and structural flexibility on the behaviour of individual structural elements is discussed because of affect on entire building work behaviour. An overview of the experimental studies conducted by the authors is presented. Full-scale testing of wall and floor elements has been carried out, as well as microscale experiments of joint flexibility.
Keywords: light wood-frame buildings; static work; flexibility of joints.
Literatura
[1] Baszeń Michał. 2017. „Semi-rigid Behavior of Joints in Wood Light-frame Structures”. Proceedia Engineering 172: 88 – 95.
DOI: 10.1016/j.proeng.2017.02.022.
[2] Baszeń Michał, Czesław Miedziałowski. 2004. „Experimental tests of light wood-framed construction”, w: Lightweight structures in civil engineering, ed. J. B. Obrębski. Warszawa. Wydawnictwo Naukowe Micro-Publisher.
[3] Blaß Hans Joachim, Patrick Schädle. 2011. „Ductility aspects of reinforced and non-reinforced timber joints”. Engineering Structures 33 (11): 3018 – 3026. DOI: 10.1016/j.engstruct.2011.02.001.
[4] Bródka Jan, Aleksander Kozłowski, Ireneusz Ligocki, Jan Łaguna, Lucjan Ślęczka. 2009. Projektowanie i obliczanie połączeń i węzłów konstrukcji stalowych. Rzeszów. Polskie Wydawnictwo Techniczne.
[5] Dyląg Zdzisław, Eugenia Krzemińska-Niemiec, Franciszek Filip. 1989. Mechanika budowli, t. 1 i 2. Warszawa. PWN.
[6] Lewicki Bohdan. 2003. „Ściany murowe obciążone głównie pionowo”. Prace Instytutu Techniki Budowlanej – Kwartalnik 126 (2): 3 – 18.
[7] Lewicki Bohdan i inni. 1979. Budynki wznoszone metodami uprzemysłowionymi. Projektowanie konstrukcji i obliczenia. Warszawa. Arkady.
[8] Malesza Mikołaj, Czesław Miedziałowski, Jarosław Malesza. 2002. „Badania doświadczalne konstrukcji nośnej szkieletowego
budynku drewnianego”. XLVIII Konferencja Naukowa KILiW PAN i KN PZITB. Tom 3: 163 – 170.
[9] McCutcheon William J. 1985. „Racking Deformation in Wood Shear Walls”. Journal of the Structural Engineering 111 (2): 257 – 269. DOI: 10.1061/(ASCE)0733-9445(1985)111:2 (257).
[10] Miedziałowski Czesław, Mikołaj Malesza. 2006. Budynki o szkielecie drewnianym z poszyciem: podstawy mechaniki konstrukcji oraz zagadnienia konstruowania i realizacji. Warszawa-Białystok. KILiW PAN – Politechnika Białostocka.
[11] PN-EN 1993-1-8. Projektowanie konstrukcji stalowych: Projektowanie węzłów.
Otrzymano: 21.08.2017 r.
Przeczytaj cały artykuł >>
Materiały Budowlane 10/2017, str. 22-24 (spis treści >>)
dr hab. inż. Grzegorz Ludwik Golewski, prof. PL, Politechnika Lubelska, Wydział Budownictwa i Architektury
Autor do korespondencji e-mail: Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.
DOI: 10.15199/33.2017.10.05
W artykule przedstawiono wyniki badań wpływu dodatku krzemionkowych popiołów lotnych (FA) na uogólnioną odporność na pękanie betonu zwykłego. Badania przeprowadzono na trzech rodzajach próbek z dodatkiem FA w ilości: 0% (FA-00), 20% (FA-20) i 30% (FA-30). Oceniano wytrzymałość na ściskanie betonów f cm oraz odporność na pękanie przy: I., II. i III. modelu pękania, po 3, 7, 28, 90, 180 i 365 dniach. Odporność na pękanie wyznaczano na podstawie krytycznych współczynników intensywności naprężeń: KIc, KIIc, KIIIc, a następnie obliczano uogólnioną odporność na pękanie Kc. Na podstawie wyników z przeprowadzonych eksperymentów sformułowano praktyczne wskazówki i zalecenia dotyczące stosowania kompozytów z dodatkiem FA w przemyśle betonów.
Słowa kluczowe: beton; popiół lotny; odporność na pękanie; wytrzymałość na ściskanie; krytyczny współczynnik intensywności
naprężeń.
* * *
Generalized fracture toughness of concrete including fly ash
The paper presents investigation of how the usage of siliceous fly ash (FA) in plain concrete affects of its generalized fracture toughness. Three test groups were constituted with the replacement percentages as: 0% (FA-00), 20% (FA-20) and 30% (FA-30). In the coarse of experiments, measurements of compressive strength fcm of concrete were done as well as fracture toughness for: I., II. and III. model of cracking after: 3, 7, 28, 90, 180 and 365 days. Fracture toughness of concretes was determined based on the critical stress intensity factors: KIc, KIIc, K IIIc, and then a generalized fracture toughness Kc was calculated. On the basis of the obtained results, several practical tips and recommendations on the use of plain concretes with the FA, in concrete industry are given.
Keywords: concrete; fly ash; fracture toughness; compressive strength; critical stress intensity factor.
Literatura
[1] Ajdukiewicz Andrzej. 2012. „Zielony beton w konstrukcjach – aspekty materiałowe i technologiczne”. Materiały Budowlane 484 (12): 2 – 6.
[2] Ajdukiewicz Andrzej. 2013. „Zielony beton” w konstrukcjach – aspekty projektowe i przykłady”. Materiały Budowlane 485 (1): 76 – 79.
[3] Aprianti S. E. 2017. „A huge number of artificial waste material can be supplementary cementitious material (SCM) for concrete production – a review part II”. Journal of Cleaner Production 142: 4178 – 4194.
[4] Czarnecki Lech, Zbigniew Paszkowski. 2016. „Naprawa, utrzymanie i rewitalizacja jako czynniki kształtujące zrównoważone budownictwo”. Materiały Budowlane 525 (5): 126 – 129. DOI: 10.15199/33.2016.05.57.
[5] Czarnecki Lech, Ryszard Więcławski. 2005. „Możliwości wykorzystania popiołów lotnych w budownictwie”. Materiały Budowlane 397 (9): 83 – 85.
[6] Ganesh Babu K., Siva Nageswara Rao G. 1996. „Efficiency of fly ash in concrete with age”. Cement and Concrete Research 26: 465 – 474.
[7] Giergiczny Zbigniew. 2009. „Dodatki mineralne – niezastąpione składniki współczesnego cementu i betonu”. Materiały Budowlane 439 (3): 46 – 50.
[8] Giergiczny Zbigniew, Jan Małolepszy, Janusz Szwabowski, Jacek Śliwiński. 2002. Cementy z dodatkami mineralnymi w technologii betonów nowej generacji. Opole. Górażdże Cement.
[9] Golewski Grzegorz Ludwik, Tomasz Sadowski. 2008. Rola kruszywa grubego w procesie destrukcji kompozytów betonowych
poddanych obciążeniom doraźnym. Lublin. IZT Sp. z o.o.
[10] Golewski Grzegorz Ludwik. 2015. „Makroskopowa ocena procesów pękania w betonach z popiołami lotnymi”. Materiały Budowlane 519 (11): 210 – 212. DOI: 10.15199/33.2015.11.66.
[11] Golewski Grzegorz Ludwik. 2011. „Analiza procesów pękania w kompozytach betonowych z dodatkiem popiołów lotnych”. Materiały Budowlane 470 (10): 39 – 42.
[12] Golewski Grzegorz Ludwik. 2013. „Analiza odporności na pękanie, przy trzecim modelu pękania betonów z dodatkiem popiołów
lotnych”. Budownictwo i Architektura 12 (3): 145–152.
[13] Golewski Grzegorz Ludwik. 2016. „Odporność na pękanie przy skręcaniu betonu
z popiołami lotnymi”. Materiały Budowlane 519 (11): 28 – 29. DOI: 10.15199/33.2016.10.09.
[14] Golewski Grzegorz Ludwik. 2013. „Odporność na pękanie a mikrostruktura w betonach z dodatkiem popiołów lotnych”. Materiały Budowlane 494 (10): 28 – 30.
[15] Lothenbach B., K. Scrivener, R. D. Hooton. 2011. „Supplementary cementitious materials”. Cement and Concrete Research 41: 1244 – 1256.
[16] Mo K. H., U. J. Alengaram, M. Z. Jumaat, S. P. Yap, S. C. Lee. 2016. „Green concrete partially coprised of farming waste residues: a review”. Journal of Cleaner Production 117: 122 – 138.
[17] Ostrowski Mikołaj. 2015. „Klasyfikacja popiołów lotnych krzemionkowych kategorii S”. Materiały Budowlane 518 (10): 112 – 114. DOI: 10.15199/33.2015.10.34.
[18] Paris J. M., J. G. Roessler, C. C. Ferraro, H. D. DeFord, T. G. Townsend. 2016. „A review of waste products utilized as supplements to Portland cement in concrete”. Journal of Cleaner Production 121: 1 – 18.
[19] Prokopski Grzegorz. 1990. „Analiza związku struktury z odpornością betonów na pękanie”. Seria: Monografie, nr 14. Częstochowa. Politechnika Częstochowska.
[20] Song L., S. M. Huang, S. C Yang. 2004. „Experimental investigation on criterion of three-dimensional mixed-mode fracture for concrete”. Cement and Concrete Research 34: 913 – 916.
[21] Wiśniewska Krystyna. 2015. „Popioły z energetyki pełnowartościowymi surowcami dla budownictwa”. Materiały Budowlane 520 (12): 41. DOI: 10.15199/33.2015.12.12
Otrzymano: 19.09.2017 r.
Przeczytaj cały artykuł >>
Materiały Budowlane 10/2017, str. 19-21 (spis treści >>)
dr inż. Elżbieta Haustein, Politechnika Gdańska, Wydział Inżynierii Lądowej i Środowiska
Autor do korespondencji e-mail: Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.
DOI: 10.15199/33.2017.10.04
W artykule przedstawiono ocenę możliwości wykorzystania popiołów lotnych z osadów ściekowych w betonie. Wykonano dwie serie badawcze o dwóch współczynnikach w/s 0,49 oraz 0,55 z udziałem 10 i 20% popiołu lotnego z osadów ściekowych (SSA), jako zamiennika cementu. Skład chemiczny wykazał, że SSA zawiera głównie P2O5, CaO oraz SiO2 i Al2O3. Stężenie wymienionych związków ma zasadniczy wpływ na właściwości betonu. Wzrost udziału popiołu lotnego prowadzi do zmniejszenia jego wytrzymałości mechanicznej. Wytrzymałość na ściskanie betonu zawierającego 20 oraz 10% popiołu z osadów (SSA) po 28 dniach dojrzewania wynosi od 32,4 do 36,5 MPa w przypadku w/s = 0,49 oraz od 25,8 do 29,7 MPa przy w/s = 0,55. Zawartość wybranych metali ciężkich w betonie z udziałem popiołu lotnego (SSA) nie stwarza zagrożenia ekologicznego. Uzyskane wyniki badań nie wykluczają możliwości wykorzystania popiołu z osadów ściekowych w materiałach budowlanych.
Słowa kluczowe: popiół z osadów ściekowych (SSA); metale ciężkie; beton; wytrzymałość na ściskanie.
* * *
Possibility of ashes utilization from sewage sludge in concrete
The paper presents an assessment of the possible applications of fly ash from sewage sludge (SSA) in concrete. The article presents the results of research concerning the replacement of cement (10 and 20%) of ash from sewage sludge (SSA) in concrete. The made two series of test for the two ratios water/binder (w/b) equal to 0,49 and 0,55 with the participation 10% and 20% fly ash of sludge (SSA), as a replacement for cement. The chemical composition shows that the sewage sludge ash (SSA) is mainly composed of CaO, P2O5, SiO2 andAl2O3. The concentrations of these compounds have an effect on the properties of the concrete. The increase of fly ash leads to reduction of its mechanical strength. Concrete with 10% and 20% ash of sludge (SSA) has a compressive strength after 28 days up 32,4 to 36,5 MPa (for the w/b = 0,49), and up 25,8 to 29,7 MPa (for the w/b = 0,55). The contents of selected heavy metals in concrete with the participation of fly ash is not hazardous for environment. The study results show the possibility of the use of sewage sludge ash in building of materials.
Keywords: sewage sludge ash (SSA); heavy metals; concrete; compressive strength.
Literatura
[1] Baeza-Brotons Francisco, Pedro Garcés Terradillos, Jordi Payá Bernabeu, Oscar Galao Malo. 2015. „Valuation of sewage sludge ash as a component of precast concrete”. Journal of the Latin-Amercian Association of Quality Control, Pathology and Recovery of Construction 5 (1): 41 – 52.
[2] Baeza-Brotons Francisco, Pedro Garcés, Jordi Payá, José Miguel Saval. 2014. „Portland cement systems with addition of sewage sludge ash.Application in concretes for the manufacture of blocks”. Journal of Cleaner Production 82: 112 – 124.
[3] Chen Li, Lin Deng-Fong. 2009. „Stabilization treatment of soft subgrade soil by sewage sludge ash and cement”. Journal of Hazardous Materials 162 (1): 321 – 327.
[4] Lynn Ciarán J., Ravindra K. Dhir, Gurmel S. Ghataora. 2016. „Sewage sludge ash characteristics and potential for use in bricks, tiles and glass ceramics”. Water Science & Technology 74 (1): 17 – 29.
[5] Lynn Ciarán J., Ravindra K. Dhir, Gurmel S. Ghataora, Roger P. West. 2015. „Sewage sludge ash characteristics and potential for use in concrete”. Construction and Building Materials 95: 767 – 779.
[6] Dyrektywa nr 2003/53/WE Parlamentu Europejskiego i Rady z 18 czerwca 2003 r. zmieniająca po raz dwudziesty szósty Dyrektywę Rady 76/769/EWG odnoszącą się do ograniczeń we wprowadzeniu do obrotu i stosowaniu niektórych substancji i preparatów niebezpiecznych (nonylofenolu, etoksylowanego nonylofenolu i cementu).
[7] PN-EN 196-2:2013-11. Metody badania cementu. Część 2:Analiza chemiczna cementu (wersja angielska).
[8] Beton przyjazny środowisku (red. Kohutek Z.). 2008. Stowarzyszenie Producentów Betonu Towarowego (SPBT) w Polsce. Kraków.
[9] Kosior-Kazberuk Maria. 2010. „Application of SSA as partial replacement of aggregate in concrete”. Polish Journal of Environmental Studies 20 (2): 365-370.
[10] Kurdowski Wiesław. 2010. Chemia cementu i betonu. PWN. Wydawnictwo Polski Cement. Kraków.
[11] Ochrona Środowiska 2015. Warszawa. Główny Urząd Statystyczny.
[12] PN-EN 206:2014. Beton. Część 1: Wymagania, właściwości, produkcja i zgodność.
[13] PN-ISO 8288:2002. Jakość wody. Oznaczanie kobaltu, niklu, miedzi, cynku, kadmu i ołowiu. Metody atomowej spektrometrii absorpcyjnej z atomizacją w płomieniu.
[14] PN-EN 450-1:2012. Popiół lotny do betonu. Część 1: Definicje, specyfikacje i kryteria zgodności.
[15] PN-EN 197-1:2012. Cement. Część 1: Skład, wymagania i kryteria zgodności dotyczące cementów powszechnego użytku
[16] PN-EN 12390-3:2011. Badania betonu. Część 3: Wytrzymałość na ściskanie próbek do badań.
[17] Rozporządzenie Ministra Środowiska z 1 września 2016 r. w sprawie sposobu prowadzenia zanieczyszczeń powierzchni ziemi (Dz.U. nr 0, poz. 1395).
[18] Rozporządzenie Ministra Rozwoju z 21 stycznia 2016 r. w sprawie wymagań dotyczących prowadzenia procesu termicznego przekształcania odpadów oraz sposobów postępowania z odpadami powstałymi w wyniku tego procesu (Dz.U. nr 0, poz. 108).
[19] Rozporządzenie Ministra Gospodarki z 16 lipca 2015 r. w sprawie dopuszczania odpadów do składowania na składowiskach (Dz.U. nr 0, poz. 1277).
[20] Rozporządzenie Ministra Środowiska z 9 grudnia 2014 r. w sprawie katalogu odpadów (Dz. U. nr 0, poz. 1923).
[21] Tantawy Mohamed, Ahmed M. El-Roudi, Elham M. Abdalla, Mohamed A. Abdelzaher. 2012. „Evaluation of the pozzolanic activity of sewage sludge ash”. ISRN Chemical Engineering: 1 – 8.
[22] Tenza-AbrilAntonio José, José Miguel Saval, Artemio Cuenca. 2014. „Using sewage sludge ash as filler in bituminous mixes”. Journal of Materials in Civil Engineering 27 (4): 1 – 9.
[23] Yusuf Rafiu Olasunkanmi, Zainura Zainon Noor, Moh’d Fadhil Moh’d Din, Ahmad Halilu Abba. 2012. „Use of sewage sludge ash (SSA) in the production of cement and concrete – a review”. International Journal Global Environmental Issues 12 (2/3/4): 214-228.
Otrzymano: 28.08.2017 r.
Przeczytaj cały artykuł >>
Materiały Budowlane 10/2017, str. 15-18 (spis treści >>)
mgr inż. Damian Marek Gil, Politechnika Lubelska, Wydział Budownictwa i Architektury
dr hab. inż. Grzegorz Ludwik Golewski, prof. PL, Politechnika Lubelska, Wydział Budownictwa i Architektury
Autor do korespondencji e-mail: Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.
DOI: 10.15199/33.2017.10.03
W artykule przedstawiono wyniki badań betonów z dodatkiem krzemionkowych popiołów lotnych (Fly ash – FA) oraz mikrokrzemionki (Silica fume – SF). Badania odporności na pękanie wg drugiego modelu pękania wykonano w prasie MTS 809 na próbkach sześciennych o boku 150 mm z dwoma szczelinami pierwotnymi. Odporność na pękanie kompozytów oceniano na podstawie wyników krytycznego współczynnika intensywności naprężeń KIIc. Dodatkowo zbadano wielkość mikropęknięć (Crack width – Wc) w warstwach stykowych (Interfacial Transition Zone – ITZ) kruszywa grubego z zaczynem. Eksperymenty wykonano po 28 i 90 dniach dojrzewania betonów z następującymi kompozycjami dodatków: 0% FA + 10% SF; 10% FA + 10% SF; 20% FA + 10% SF.
Słowa kluczowe: beton; popiół lotny; mikrokrzemionka; odporność na pękanie; mikrostruktura, mikrorysa.
* * *
Studies of fracture toughness and size of microcraks in concrete with variable addition of silica fume and fly ash
This paper presents the results on concretes with siliceous fly ash (FA) and silica fume (SF). Fracture toughness tests according to the Mode II fracture was performed on MTS 809 press, using cubic specimens with dimensions of 150/150 mm with two initial cracks. In our studies, the fracture toughness of concretes based on the experimental results of critical stress intensity factor KIIc. Additionally the size of microcraks (Wc) in the Interfacial Transition Zone (ITZ) of the aggregate with cement matrix was investigated. The experiments were carried out after 28 and 90 days of curing consisting the following additives compositions: 0% FA + 10% SF; 10% FA + 10% SF; 20% FA + 10% SF.
Keywords: concrete; fly ash, silica fume; fracture toughness; microstructure; microcrack.
Literatura
[1] Błaszczyński Tomasz, Aldona Łowińska-Kluge, Błażej Zgoła. 2004. „Wpływ wykonawstwa na degradację betonu”. Materiały Budowlane 385 (9): 84 – 86.
[2] Czarnecki Lech, Peter H. Emmons. 2002. Naprawa i ochrona konstrukcji betonowych. Kraków. Polski Cement Sp. z o.o.
[3] Czarnecki Lech, Ryszard Więcławski. 2005. „Możliwości wykorzystania popiołów lotnych w budownictwie”. Materiały Budowlane 397 (9): 83 – 85.
[4] Giergiczny Zbigniew. 2009. „Dodatki mineralne – niezastąpione składniki współczesnego cementu i betonu”. Materiały Budowlane 439 (3): 46 – 50.
[5] Golewski Grzegorz Ludwik, Tomasz Sadowski. 2008. Rola kruszywa grubego w procesie destrukcji kompozytów betonowych
poddanych obciążeniom doraźnym. Lublin. IZT Sp. z o.o.
[6] Golewski Grzegorz Ludwik, Tomasz Sadowski. 2007. „Analiza uszkodzeń na mineralnych kruszywach naturalnych i łamanych z wykorzystaniem metod mikroskopii skaningowej”. Inżynieria Materiałowa 28 (1): 30 – 35.
[7] Golewski Grzegorz Ludwik. 2013. „Odporność na pękanie a mikrostruktura w betonach z dodatkiem popiołów lotnych”. Materiały Budowlane 494 (10): 28 – 30.
[8] Golewski Grzegorz Ludwik 2011. „Analiza procesów pękania w kompozytach betonowych z dodatkiem popiołów lotnych”. Materia-
ły Budowlane 470 (10): 39 – 42.
[9] Golewski Grzegorz Ludwik, Tomasz Sadowski. 2006. „Fracture toughness at shear (mode II) of concretes made of natural and broken aggregates”. The Eight International Symposium on Brittle Matrix Composites: 537–546. Warszawa.
[10] Jóźwiak-Niedźwiecka Daria, Andrzej Marek Brandt, Zbigniew Ranachowski. 2012. „Zarastanie rys w zaprawach cementowych z popiołem wapiennym zbrojonych rozproszonymi włóknami”. Cement Wapno Beton (1): 38 – 49.
[11] Kucharska Leokadia. 2001. „Katastrofy, awarie i uszkodzenia, a beton i jego rozwój”. XX Konferencja Naukowo-Techniczna Awarie Budowlane: 89 – 118. Szczecin-Międzyzdroje. Politechnika Szczecińska.
[12] Lam L., Y. L. Wong, C. S. Poon. 1998. „Effect of fly ash and silica fume on compressive and fracture behaviors of concrete”. Cement and Concrete Research 28 (2): 271 – 283.
[13] Łukowski Paweł. 2004. „Domieszki i dodatki i do betonu w świetle normy PN-EN 206-1”. Materiały Budowlane 381 (5): 17 – 20.
[14] ProkopskiGrzegorz,BogdanLangier.2000. „Effect of water/cement ratio and silica fume addition on the fracture toughness and morphology of fractured surfaces of gravel concretes”.Cement and Concrete Research 30: 1427 – 1433.
[15] Rathish Kumar P., C. Sumanth Reddy, Saleem Baig Md. 2014. „Zmiany wytrzymałości na ściskanie betonu, w którym część cementu zastąpiono dodatkami mineralnymi”. Cement Wapno Beton (1): 8 – 16.
[16] Swami Srinath V. 2017. „Effect of fly ash and silica fumes on compression and fracture behaviour of concrete”. International Journal of Civil Engineering 1 (5): 70 – 74.
[17] Wiśniewska Krystyna. 2015. „Popioły z energetyki pełnowartościowymi surowcami dla budownictwa”. Materiały Budowlane 520 (12): 41. DOI: 10.15199/33.2015.12.12.
[18] Zhang P., Li Qing-Fu. 2012. „Effect of silica fume on fracture properties of high-performance concrete containing fly ash”. JournalofMaterials: Design and Applications 227 (4): 336 – 342.
Otrzymano: 04.09.2017 r.
Przeczytaj cały artykuł >>
Materiały Budowlane 10/2017, str. 12-14 (spis treści >>)
Start 
