MB-01-2024

The application of flexural test results in the design of FRC ground slabs

mgr inż. Julia Blazy, Politechnika Śląska, Wydział Budownictwa
ORCID: 0000-0001-9525-8650
prof. dr hab. inż. Łukasz Drobiec, Politechnika Śląska, Wydział Budownictwa
ORCID: 0000-0001-9825-6343

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

DOI: 10.15199/33.2024.01.02
Oryginalny artykuł naukowy

Streszczenie. Artykuł przedstawia wyniki badań trzech fibrobetonów z dodatkiem włókien polimerowych. Wpływ rodzaju i ilości włókien był widoczny po zarysowaniu się belek. Na podstawie obliczonych wytrzymałości równoważnych, resztkowych, energii pękania oraz ilorazów odporności na pękanie stwierdzono, że fibrobeton z największą ilością makrowłókien osiągał najlepsze wyniki. Porównano trzecią i czwartą edycję Raportu Technicznego 34 oraz uznano, iż dodatek włókien umożliwia zwiększenie nośności płyty na gruncie obciążonej w środku oraz na krawędzi.
Słowa kluczowe: fibrobeton; włókna polimerowe; test czteropunktowego zginania; posadzka na gruncie.

Abstract. The article presents the results of testing three polymer fiber reinforced concretes (FRC). The influence of fiber type and dosage became evident after cracking of beams. Based on the calculated equivalent and residual flexural tensile strengths, fracture energy, and toughness index, it was stated that FRC with the highest amount of macrofibers achieved the best results. The third and fourth editions of Technical Report 34 were compared and it was claimed that the fiber addition enables an increase in the load – carrying capacity of the ground slabs loaded at the centre and on the edge.
Keywords: fiber reinforced concrete; polymer fibers; four – point bending test; ground slab.

Literatura
[1] A. Mohajerani i in. Amazing types, properties, and applications of fibres in construction materials. Materials. 2019; t. 12, nr 16, s. 2513. DOI: 10.3390/ma12162513.
[2] The Concrete Society,Technical Report 34.Concrete industrial ground floors. A guide to design and construction, 3. wyd. The Concrete Society, 2003.
[3] The Concrete Society,Technical Report 34.Concrete industrial ground floors. A guide to design and construction, 4. wyd. The Concrete Society, 2016.
[4]Drobiec Ł, Blazy J. Właściwości fibrobetonu określane w badaniach normowych – test wytrzymałości na ściskanie oraz test trzypunktowego zginania. Materiały Budowlane. 2023.DOI:10.15199/33.2023.09.02.
[5] Blazy J, Drobiec Ł, Wolka P. Projektowanie fibrobetonowych posadzek przemysłowych według trzeciej i czwartej edycji Technical Report 34, w Monografie technologii betonu: XII Konferencja Dni Betonu, Wisła, 9 – 11 października 2023, ss. 1091–1104.
[6] EN 12390-5:2009. Testing hardened concrete – Part 5: Flexural strength of test specimens.
[7] JSCE-SF4. Methods of tests for flexural strength and flexural toughness of fiber reinforced concrete. 1984.
[8] Glinicki M.A. Badania właściwości fibrobetonu z makrowłóknami syntetycznymi, przeznaczonego na podłogi przemysłowe.CementWapno Beton. 2008; t. 13/75, nr 4: 184 – 195,.
[9] EN14651+A1:2007.Testmethod formetallic fibre concrete –Measuring the flexural tensile strength (limit of proportionality (LOP), residual). 2007.
[10] RILEM TC 162-TDF. Test and design methods for steel fibre reinforced concrete, final recommendations. Materials and Structures. 2002; t. 35, nr 9: 579 – 582.

Przyjęto do druku: 20.11.2023 r.

Materiały Budowlane 1/2024, strona 7-10 (spis treści >>)

Wpływ wysokiej temperatury na wybrane cechy wytrzymałościowe drobnokruszywowego fibrokompozytu

Open Access (Artykuł w pliku PDF)

Open Access (Article in English PDF file)

The influence of high temperatures on selected strength properties of fine-aggregate fiber composite

prof. dr hab. inż. Wiesława Głodkowska, Politechnika Koszalińska, Wydział Inżynierii Lądowej, Środowiska i Geodezji
ORCID: 0000-0003-3719-5350
dr inż. Marek Lehmann, Politechnika Koszalińska, Wydział Inżynierii Lądowej, Środowiska i Geodezji
ORCID: 0000-0002-1314-3014
dr inż. Joanna Laskowska-Bury, Politechnika Koszalińska, Wydział Inżynierii Lądowej, Środowiska i Geodezji
ORCID: 0000-0002-0618-1370

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

DOI: 10.15199/33.2024.01.01
Doniesienie naukowe

Streszczenie. 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.
Słowa kluczowe: kompozyt drobnokruszywowy; właściwości mechaniczne; włókno stalowe; wysoka temperatura.

Abstract. 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.
Keywords: fine-aggregate composite; mechanical properties; steel fibers; high temperature.

Literatura
[1] Drzymała T. Wpływ temperatur występujących w czasie pożaru na podstawowe parametry wytrzymałościowe wibrobetonu. Zeszyty Naukowe SGSP. 2006.
[2] Kim MO, Bordelon AC, Lee NK. Early-age crack widths of thin fiber reinforced concrete overlays subjected to temperature gradients. Construction and Building Materials. 2017; https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat. 2017.05.099.
[3] Jameran A, Ibrahim IS, Yazan SHS, Rahim SNAA. Mechanical properties of steel-polypropylene fibre reinforced concrete under elevated temperature. Procedia Engineering. 2015; https://doi.org/10.1016/j.proeng.2015.11.146.
[4] Sukontasukkul P, Pomchiengpin W, Songpiriyakij S. Post-crack (or post-peak) flexural response and toughness of fiber reinforced concrete after exposure to high temperature. Construction and Building Materials. 2010; https://doi. org/10.1016/j.conbuildmat.2010.04.003.
[5] Erdakov P, Khokhryachkin D. Impact of fire on the stability of tunnels. Master’s Thesis. Lulea University of Technology; 2005.
[6] DeshpandeAA, Kumar D, Ranade R. Influence of high temperatures on the residual mechanical properties of a hybrid fiber-reinforced strain- -hardening cementitious composite. Construction and Building Materials. 2019; https://doi. org/10.1016/j.conbuildmat.2019.02.129.
[7] DeshpandeAA, Kumar D, Ranade R. Temperature effects on the bond behavior between deformed steel reinforcing bars and hybrid fiber-reinforced strain-hardening cementitiouscomposite. Construction and Building Materials. 2020; https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat. 2019.117337.
[8] Alberti MG, Galvez JC, Enfedaque A, Castellanos R. Influence of High Temperature on the Fracture Properties of Polyolefin Fibre Reinforced Concrete. Materials. 2021; https://doi. org/10.3390/ma14030601.
[9] Müller P, Novák J, Holan J. Destructive and non-destructive experimental investigation of polypropylene fibre reinforced concrete subjected to high temperature. Journal of Building Engineering. 2019; https://doi.org/10.1016/j.jobe.2019.100906.
[10] Bezerra ACS, Maciel PS, Correa ECS, Paulo R. R. Soares Junior PRR, AguilarMTP. Effect of High Temperature on the Mechanical Properties of Steel Fiber-Reinforced Concrete, Fibers. 2019; https://doi.org/10.3390/fib7120100.
[11] Choumanidis D, Badogiannis E, Nomikos P, Sofianos A. Barcelona test for the evaluation of the mechanical properties of single and hybrid FRC, exposed to elevated temperature. Construction and Building Materials. 2017; https://doi. org/10.1016/j.conbuildmat.2017.01.115.
[12] Choumanidis D, Badogiannis E, Nomikos P, Sofianos A. The effect of different fibres on the flexural behaviour of concrete exposed to normal and elevated temperatures. Construction and Building Materials. 2016; https://doi.org/10.1016/j. conbuildmat.2016.10.089.
[13] Ruano G, Isla F, Luccioni B, Zerbino R, Giaccio G. Steel fibers pull-out after exposure to high temperatures and its contribution to the residual mechanical behavior of high strength concrete. Construction and Building Materials. 2018; https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat. 2017.12.129.
[14] AkcaAH, Özyurt N. Deterioration and recovery of FRC after high temperature exposure. Cement and Concrete Composites. 2018; https://doi. org/10.1016/j.cemconcomp.2018.07.020.
[15] Głodkowska W, Ziarkiewicz M. Cracking behavior of steel fiber reinforced waste sand concrete beams in flexure – Experimental investigation and theoretical analysis. Engineering Structures. 2018; https://doi.org/10.1016/j.engstruct. 2018.08.097.
[16] Głodkowska W. Waste Sand Fiber Composite: Models of Description of Properties and Application. Annu. Set The Environ Prot; 2018.
[17] Lehmann M, Głodkowska W. Shear Capacity and Behaviour of Bending Reinforced Concrete Beams Made of Steel Fibre-Reinforced Waste Sand Concrete. Materials. 2021; https://doi. org/10.3390/ma14112996.
[18] Bednarek Z, Drzymała T. Wpływ temperatur występujących podczas pożaru na wytrzymałość na ściskanie fibrobetonu. Zeszyty Naukowe SGSP. 2008; 36: 62 – 84.
[19] RILEM Technical Committtees 129-MHT. Testmethods formechanical properties of concrete at high temperatures, Part 1: Introduction, Part 2: Stress-strain relation, Part 3: Compressive strength for service and accident conditions. Mater. Struct. 1995; 28.
[20] PN-EN 12390-3:2019-7 Badania betonu – Część3:Wytrzymałośćna ściskaniepróbekdobadań.
[21] PN-EN 14651+A1:2007Metoda badania betonu zbrojonego włóknem stalowym – Pomiary wytrzymałości na rozciąganie przy zginaniu (granica proporcjonalności LOP).
[22] Xiao J, Xie Q, XieW. Study on high-performance concrete at high temperatures in China (2004–2016) – An updated overview. Fire Safety Journal. 2018; https://doi.org/10.1016/j.firesaf. 2017.10.007.
[23] Castillo C. Effect of transient high temperature on high-strength concrete. Doctoral dissertation. RiceUniversity. 1987.
[24] Moghadam MA, Izadifard RA. Effects of zeolite and silica fume substitution on the microstructure and mechanical properties of mortar at high temperatures. Construction and Building Materials. 2020; https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat. 2020.119206.
[25] Moghadam MA, Izadifard RA. Effects of steel and glass fibers on mechanical and durability properties of concrete exposed to high temperatures. Fire Safety Journal. 2020; https://doi. org/10.1016/j. firesaf. 2020.102978.
[26] Ajdukiewicz A. Prenorma konstrukcji betonowych – fib Model Code 2010. Polski Cement, Kraków 2014.
[27] Xiao J, Falkner H. On residual strength of high-performance concrete with and without polypropylene fibres at elevated temperatures. Fire Saf. J. 2006; https://doi.org/10.1016/j.firesaf. 2005.11.004.
[28] Sahmaran M, Lachemi M, Li VC. Evaluation of mechanical properties and microstructure of fire-damaged cement composites, ACI Mater. J. 2010; 107 (3): 297 – 304.

Przyjęto do druku: 03.01.2024 r.

Materiały Budowlane 1/2024, strona 1-6 (spis treści >>)

Okładka IV - SOLBET

Wejdź na stronę

www.solbet.pl

Materiały Budowlane 01/2024, Okładka IV (spis treści >>)

Okładka II - EL-PIAST

Wejdź na stronę

el-piast.com

el-piast24h.com

Materiały Budowlane 01/2024, Okładka II (spis treści >>)

Okładka I - FAKRO

Wejdź na stronę

www.fakro.pl

Materiały Budowlane 01/2024, Okładka I (spis treści >>)

Styczeń / January 2024

ISSN 0137-2971

e-ISSN 2449-951X

Pierwotna wersja - papierowa

Pierwotna wersja językowa - polska

SPIS TREŚCI / TABLE OF CONTENTS

Okładka I - FAKRO (reklama)
Okładka II - EL-PIAST (reklama)
Okładka III - AUSTROTHERM (reklama)
Okładka IV - SOLBET (reklama)

NAUKA W BUDOWNICTWIE – WYBRANE PROBLEMY

W. Głodkowska, M. Lehmann, J. Laskowska-Bury – Wpływ wysokiej temperatury na wybrane cechy wytrzymałościowe drobnokruszywowego fibrokompozytu / The influence of high temperatures on selected strength properties of fine-aggregate fiber composite ... 1-6
cytuj/citation: Wiesława Głodkowska, Marek Lehmann, Joanna Laskowska-Bury. 2024. Wpływ wysokiej temperatury na wybrane cechy wytrzymałościowe drobnokruszywowego fibrokompozytu. Materiały Budowlane 617 (1): 1-6. DOI: 10.15199/33.2024.01.01

J. Blazy, Ł. Drobiec – Zastosowanie wyników badań na zginanie w projektowaniu fibrobetonowych posadzek na gruncie / The application of flexural test results in the design of FRC ground slabs ... 7-10
cytuj/citation: Julia Blazy, Łukasz Drobiec. 2024. Zastosowanie wyników badań na zginanie w projektowaniu fibrobetonowych posadzek na gruncie. Materiały Budowlane 617 (1): 7-10. DOI: 10.15199/33.2024.01.02

B. Sędłak, P. Sulik – Wpływ wymiarów izolacji z wełny mineralnej na odporność ogniową uszczelnień przejść stalowych rur przez pionowe przegrody przeciwpożarowe / The influence of the mineral wool insulation dimensions on the fire resistance of steel pipe penetration seals in vertical fire partitions ... 11-16
cytuj/citation: Bartłomiej Sędłak, Paweł Sulik. 2024. Wpływ wymiarów izolacji z wełny mineralnej na odporność ogniową uszczelnień przejść stalowych rur przez pionowe przegrody przeciwpożarowe. Materiały Budowlane 617 (1): 11-16. DOI: 10.15199/33.2024.01.03

J. Dulińska, P. Boroń, T. Tatara, G. Budzik, Ł. Przeszłowski – Przydatność polimerów stosowanych w technologii druku 3D do budowy modeli doświadczalnych służących do badań dynamicznych na stole wstrząsowym / The suitability of polymers used in 3D printing technology for building experimental models for dynamic tests on a shaking table ... 17-22
cytuj/citation: Joanna Dulińska, Paweł Boroń, Tadeusz Tatara, Grzegorz Budzik, Łukasz Przeszłowski. 2024. Przydatność polimerów stosowanych w technologii druku 3D do budowy modeli doświadczalnych służących do badań dynamicznych na stole wstrząsowym. Materiały Budowlane 617 (1): 17-22. DOI: 10.15199/33.2024.01.04

M. Broniewicz, Sz. Lubas, K. Dec, E. Broniewicz – Obliczanie połączeń spawanych kratownic wykonanych z ceowników i kształtowników zamkniętych RHS / Calculation of welding trusses overlap joints made of channels and RHS sections ... 23-27
cytuj/citation: Mirosław Broniewicz, Szymon Lubas, Karolina Dec, Elżbieta Broniewicz. 2024. Obliczanie połączeń spawanych kratownic wykonanych z ceowników i kształtowników zamkniętych RHS. Materiały Budowlane 617 (1): 23-27. DOI: 10.15199/33.2024.01.05

A. Kępczyńska-Walczak, M. Jarzyna – Ocena porównawcza oprogramowania do sprawdzania modeli i wykrywania kolizji oraz jego potencjału w modelowaniu informacji o budynku / Comparative evaluation of model checking and clash detection software and its potential in Building Information Modeling ... 28-33
cytuj/citation: Anetta Kępczyńska-Walczak, Michał Jarzyna. 2024. Ocena porównawcza oprogramowania do sprawdzania modeli i wykrywania kolizji oraz jego potencjału w modelowaniu informacji o budynku. Materiały Budowlane 617 (1): 28-33. DOI: 10.15199/33.2024.01.06

K. Nowak-Dzieszko – Wpływ stężenia pyłów PM10 oraz PM2,5 w środowisku zewnętrznym na jakość powietrza wewnątrz pomieszczeń / Influence of PM10 and PM2.5 concentration in the external environment on the internal air quality ... 34-38
cytuj/citation: Katarzyna Nowak-Dzieszko. 2024. Wpływ stężenia pyłów PM10 oraz PM2,5 w środowisku zewnętrznym na jakość powietrza wewnątrz pomieszczeń. Materiały Budowlane 617 (1): 34-38. DOI: 10.15199/33.2024.01.07

TEMAT WYDANIA – Oszczędność energii w budownictwie

K. Ciesielczyk, R. Studziński – Ocena połączenia płyt warstwowych z belkami zimnogiętymi na taśmy akrylowe / Evaluation of the connection between sandwich panels and cold-formed beams using acrylic tapes ... 39-42
cytuj/citation: Katarzyna Ciesielczyk, Robert Studziński. 2024. Ocena połączenia płyt warstwowych z belkami zimnogiętymi na taśmy akrylowe. Materiały Budowlane 617 (1): 39-2. DOI: 10.15199/33.2024.01.08

P. Krause, A. Pawlak-Jakubowska – Połączenia dachowych płyt warstwowych w aspekcie zagadnień cieplno-wilgotnościowych ... 43

B. Ksit, M. Smoczyk, A. Szymczak-Graczyk – Wariantowa analiza cieplno-wilgotnościowa podłogi typu płyta na gruncie ... 47

P. Gilewski, P. Krysik, A. Węglarz – Wpływ pakietu „Fit for 55” na budownictwo ... 49

WPPK 2024 (reklama)

J. Sowa – Wyznaczanie charakterystyki energetycznej budynków na podstawie faktycznie zużytej ilości energii – uwarunkowania i ograniczenia ... 53

J. Kwiatkowski – Charakterystyka energetyczna wielorodzinnych budynków mieszkalnych na przykładzie aglomeracji warszawskiej ... 57

B. Kluczberg, J. Żurawski – Zarządzanie energią w budynkach ... 61

K. Nowak, K. Nowak-Dzieszko – Budownictwo w zielonej transformacji ... 65