Pages: 3 – 11
A comparative study of shear strength of monolithic geopolymer concrete interface
B. Sumanth Kumar, D. Rama Seshu*
doi: https://doi.org/10.32047/cwb.2021.26.1.1
| Streszczenie | Abstract |
| Beton geopolimerowy jest kompozytem, który ma potencjalne możliwości aby zostać alternatywnym materiałem dla tradycyjnego betonu. W pracy przedstawiono doświadczenia związane z odrywaniem od powierzchni międzyfazowej jednorodnego betonu geopolimerowego. Sporządzono do doświadczeń 18 próbek do odrywania powierzchni zbrojonych i niezbrojonych, przechodzących przez powierzchnię międzyfazową. Oznaczona doświadczalnie wytrzymałość na odrywanie betonu geopolimerowgo porównano z wytrzymałością na odrywanie stosując dostępne modele analityczne dla betonu zwykłego. Wyniki doświadczeń wykazały, że wytrzymałość na odrywanie od powierzchni międzyfazowej jednorodnego betonu geopolimerowego, wzrastała do pewnej wytrzymałości na ściskanie tego betonu. Większość dostępnych modeli analitycznych stosują znane metody w ocenie wytrzymałości na odrywanie betonu geopolimerowego. | Geopolymer concrete is the composite and has prospective potential to become one of the alternatives to conventional concrete. This paper presents an experimental investigation on the shear strength of monolithic geopolymer concrete interface. A total of 18 push-off specimens with and without reinforcement across the interface were cast and tested. The experimental shear strength of geopolymer concrete is compared with the shear strength evaluated, using the available analytical models for normal concrete. The test results indicated that the shear strength of monolithic geopolymer concrete interface has increased up to certain compression strength of geopolymer concrete. Most of the available analytical models are conservative in estimating the shear strength of geopolymer concrete. |
Pages: 12 – 23
Effect of ASR expansion on mechanical properties of concrete
Alkan Hafci*, Lutfullah Turanli, Fatih Bektas
doi: https://doi.org/10.32047/cwb.2021.26.1.2
| Streszczenie | Abstract |
| W przeprowadzonych doświadczeniach zbadano wpływ reakcji wodorotlenków sodu i potasu z krzemionką na mechaniczne właściwości betonu, a mianowicie wytrzymałość na ściskanie i zginanie, na rozłupywanie przy rozciąganiu, moduł elastyczności oraz wytrzymałość, badaną metodą „pull-out”. Uwzględniono także wpływ geometrii próbek na rozszerzalność związaną z tą reakcją kruszywa. Uzyskane wyniki potwierdziły, że ta rozszerzalność przekraczająca 0,04% powoduje znaczne pogorszenie właściwości mechanicznych betonu, jednak z różną prędkością. Ponadto te doświadczenia wykazały, że geometria próbek ma znaczny wpływ na szybkość tej reakcji. | In this experimental study the effect of alkali silica reaction [ASR] on the mechanical properties of concrete namely compressive strength, flexural strength, splitting tensile strength, modulus of elasticity and pull-out strength is presented. The effect of the specimens’ geometry on ASR expansion has also been studied. The results confirm that ASR expansion of over 0.04% causes significant losses in the mechanical properties of concrete, albeit at differing rates. Moreover, this study proves that the specimen geometry has an important role on ASR expansion rate. |
Pages: 24 – 34
The influence of cement kiln by-pass dust addition on the properties of Portland and slag cement
Ewelina Tkaczewska*, Grzegorz Łój, Agata Frątczak
doi: https://doi.org/10.32047/cwb.2021.26.1.3
| Streszczenie | Abstract |
| W pracy badano wpływ pyłu z bocznikowania gazów z pieca cementowego na właściwości cementu portlandzkiego i hutniczego. Do badań przygotowano cementy CEM I 42,5R i CEM III/A 42,5N. Uwzględniając dopuszczalne stężenie jonów Cl- równe 0,1% masy cementu zgodnie z normą PN-EN 197-1:2012, dodatek pyłu wynosił 0,7% i 1,7%. Określono wpływ pyłu z bocznika gazów na ciepło hydratacji, wodożądność cementu, czas początku wiązania oraz wytrzymałość na ściskanie cementów. Stwierdzono, że dodatek pyłów w ilości do 1,7% nie ma negatywnego wpływu na właściwości cementu portlandzkiego i hutniczego. Cementy zachowują tę samą klasę wytrzymałości, co bez dodatku pyłów. | In this paper, the influence of cement kiln by-pass dust on the properties of Portland cement and slag cement was studied. The reference cements used in the experiment were CEM I 42.5R and CEM III/A 42.5N. The cement kiln by-pass dust replacement of cement was 0.7% and 1.7%, to satisfy the Cl- ions content in cements: lower than or equal to 0.1%, following the demand of PN-EN 197-1:2012 standard. The following properties of cements were examined: the heat of hydration, water demand for normal consistency, initial setting time and compressive strength. The results showed that the addition of cement kiln by-pass dust of up to 1.7% has no negative effect on the properties of Portland cement and slag cement. The cements represent the same strength class, as without dust addition. |
Pages: 35 – 45
Multi-recycled aggregate concrete towards a sustainable solution – a review
Madhavi Latha Kasulanati, Rathish Kumar Pancharathi*
doi: https://doi.org/10.32047/cwb.2021.26.1.4
| Streszczenie | Abstract |
| Zmniejszyć, zastosować powtórnie, czyli często nazywany „recycling”, są ważnymi zagadnieniami zrównoważonego budownictwa i odnowienia środowiska. Wzrost budownictwa powoduje powstawanie dużych ilości odpadów budowlanych i z rozbiórki na świecie i stwarza możliwość ich zastosowania jako grubego kruszywa do betonu. W przyszłości, gdy większość miast stanie się betonowymi dżunglami, recykling i wielokrotny recykling betonu będzie miał coraz większe znaczenie. Także prefabrykacja wytwarza znaczą ilość odpadów, w związku z różnorodną jakością materiałów. Zamiast usuwać je na składowiska, bada się możliwość ich powtórnego wykorzystania i krotność ich „recyklingu”. Niniejsza praca analizuje artykuły opublikowane przez różnych badaczy, w celu sprawdzenia zmiany właściwości powtórnie zastosowanego kruszywa do betonu, a także po pewnej ilości recyklingów. Badania właściwości świeżych i stwardniałych kruszyw betonowych po recyklingu, wykazały pogorszenie jakości, w porównaniu z mechanicznymi właściwościami nowo wytworzonych betonów. Natomiast powtórnie zastosowane odpadowe kruszywo z prefabrykacji wykazało takie same właściwości jak normalny beton, a nawet nieco większą wytrzymałość na ściskanie i można nim zastąpić do 20% normalnego kruszywa, wytwarzając beton dobrej jakości. Trzecia generacja zastosowanego kruszywa betonowego miała prawie dwukrotną zawartość zaprawy niż pierwszy recykling. Można było stwierdzić, że w przypadku betonu można zastosować recykling tylko kilka razy. Zależność wytrzymałości od trwałości kilkakrotnie zastosowanego betonu różnych generacji sprawdzono opierając się na analizie regresji. | Reduce, reuse and recycle are the important facets of sustainable construction and environmental recovery. Increase in the construction activity generates huge amount of construction and demolition waste worldwide, and has a potential to be used as concrete coarse aggregate. In the future, where, most of the cities are likely to become concrete jungles, recycling and multi-recycling of concrete becomes all the more important. Also, the precast industry generates large amount of wastes due to discrepancies in quality of materials. Instead of depositing them as landfills or rejecting recycled materials, the possibility of reusing them is investigated and the finite number of times the recycling can be done, is examined. The present paper ponders on literature works, done by various researchers to check the variation in properties of recycled concrete aggregate, after finite number of generations of recycling. The studies on fresh and hardened state properties of recycled aggregate concrete showed a decrease in quality, with respect to mechanical performance of newly made concrete. The recycled concrete aggregate from precast rejects performed equal to natural concrete and even showed slightly higher compressive strength than natural aggregate concrete and can be replaced up to 20% of natural aggregate, to produce the concrete of accepted quality. The third generation recycled concrete aggregate showed almost twice the amount of mortar as that of first generation recycled concrete aggregate. It can be seen that the concrete canbe recycled only a finite number of times. A relationship between strength and durability properties of recycled aggregate concrete of different generations was derived based on multi-linear regression analysis. |
Pages: 46 – 54
Wpływ wielkości i kształtu kruszywa na wytrzymałość betonu na ściskanie i plastyczność
The effect of size and shape of aggregate on compressive strength and ductility of concrete
Hamid Reza Darvishvand, Seiyed Ali Haj Seiyed Taghia*, Masood Ebrahimi
doi: https://doi.org/10.32047/cwb.2021.26.1.5
| Streszczenie | Abstract |
| Zagadnienie wielkości i kształtu kruszywa w betonie dla osiągnięcia maksymalnej wytrzymałości i plastyczności, jest jednym z ważniejszych zagadnień w budownictwie. Do zbadania tych właściwości wybrano dwa rodzaje kruszywa o czterech uziarnieniach. Pierwszym kruszywem był żwir o zaokrąglonych ziarnach zaś drugim grys o ziarnach ostrokrawędzistych. Maksymalne wymiary ziaren wynosiły dla obu kruszyw odpowiednio 9,5, 12,5, 19 i 25 mm. Dobrano zawartość cementu 250, 350, 450 i 550 kg/m 3 oraz stosunek wody do cementu równy 0,4. W pierwszej kolejności wykonano badania wytrzymałości na ściskanie oraz odkształcalności próbek. Zgodnie z wynikami badań, wytrzymałość na ściskanie wzrastała wraz ze wzrostem zawartości cementu, co jest zgodne z oczekiwaniami. Beton z kruszywa o maksymalnej wielkości ziaren wynoszącej 12,5 mm ma największą wytrzymałość na ściskanie i plastyczność w porównaniu z innymi uziarnieniami i zostało wybrane jako optymalne, a betony z kruszywa ostrokrawędziste mają większą wytrzymałość na ściskanie i plastyczność w porównaniu z betonami z kruszyw o zaokrąglonych ziarnach. | The issue of the size and shape of the aggregates in concrete is one of the most challenging subjects in the building industry, in order to reach maximum strength and ductility. To investigate this issue, two types of aggregate were selected. One was the river aggregate – gravel with rounded grains and the second was a crushed stone with sharp-edged grains, both with the maximum sizes of 9.5, 12.5, 19, and 25 mm respectively. The cement content was 250, 350, 450, and 550 kg/m3, and the water to cement ratio was equal to 0.4. At first, the compressive strength and stress-strain relationship were examined. According to the test results, the compressive strength increases with increasing cement content, as expected. The aggregate with the largest grain size of 12.5 mm gives the highest compressive strength and ductility compared to other grain sizes and it was selected as the optimal choice and finally, the sharp-edged aggregates have higher compressive. |
Pages: 55 – 66
L.V. Xingjun, Yuping Duan, *, Guoqing Chen
doi: https://doi.org/10.32047/cwb.2021.26.1.6
| Streszczenie | Abstract |
| W pracy badano kompozyty z cementu wapniowo-siarczanoglinianowego z dodatkiem nanopłytek grafenu. Zbadano wpływ zawartości nanopłytek grafenu i grubości próbek na właściwości absorpcyjne kompozytów oraz zbadano związany z tym mechanizm absorpcji. Wyniki wykazały, że próbka o grubości 25 mm wykazywała dobrą absorpcję fal elektromagnetycznych, przy zawartości ok. 0,06% nanopłytek grafenu. Minimalna wartość tłumienia wskutek odbicia była równa -30,8 dB przy 8,7 GHz, a szerokość badanego pasma [<-5 dB] wynosiła 9,5 GHz. Zwiększenie udziału nanopłytek grafenu do 0,08%, nie poprawia znacząco absorpcji fal elektromagnetycznych. Właściwości pochłaniania można poprawić, zwiększając grubość próbki. Próbka o grubości 35 mm wykazała bardzo dobre właściwości absorpcji szerokopasmowej. | In this paper, graphene nanoplatelets [GNPs] in calcium sulfoaluminate cement-based composites were prepared. The effects of graphene nanoplatelets content and sample thickness on the absorbing properties of composites were studied and the related mechanism was investigated. The experimental results have shown that the sample with a thickness of 25mm exhibited good electromagnetic wave [EMW] absorption, when the content of graphene nanoplatelets is 0.06%. The minimum reflectivity is -30.8 dB at 8.7 GHz, and the cumulative bandwidth [< -5 dB] is 9.5 GHz. When the content of GNPs is increased to 0.08%, the EMW absorption property of the sample does not enhance remarkably. The absorbing property can be improved by adjusting the thickness of sample. The specimen with a thickness of 35 mm performed excellent broadband absorption characteristics. |
Pages: 67 – 82
Mehdi Saliani, Amin Honarbakhsh, Rahele Zhiani, Seyed Mojtaba Movahedifar, Alireza Motavalizadehkakhky
doi: https://doi.org/10.32047/cwb.2021.26.1.7
| Streszczenie | Abstract |
| Najnowsze badania w przemyśle materiałów budowlanym uzasadniają częściowe zastąpienie cementu nanomateriałami. Nanokompozyt tlenku grafenu jest materiałem, który został ostatnio zaproponowany jako dodatek do betonu. Brak jest jednak badań nad zastosowaniem tych syntetycznych związków w betonie, a także niewiele wiadomo o wpływie tych materiałów na właściwości mechaniczne i trwałość betonu. Dlatego w niniejszej pracy laboratoryjnej, przeprowadzeniu syntezy nanocząstek Fe3O4/SiO2/ tlenek grafenu i nanocząstek tlenku grafenu oraz potwierdzono je wynikami analiz spektroskopii w podczerwieni oraz za pomocą skaningowej i trasmisyjnej mikroskopii elektronowej. Nanocząstki te dodawano do betonu jako zamiennik cementu w ilości 1, 2, 3 i 4% masy cementu i zbadano ich wpływ na właściwości mechaniczne i trwałość próbek po 7, 28 i 90 dniach. Wyniki badań wykazują, że najlepsze wyniki w badaniach właściwości mechanicznych uzyskały mieszanki, w których cement zastąpiono odpowiednio 2% nanocząstek Fe3O4/ SiO2/tlenek grafenu oraz 3% nanocząstek tlenku grafenu. Beton zawierający nanocząstki Fe3O4/SiO2/tlenek grafenu zwiększył wytrzymałość na ściskanie o 14% i wytrzymałość na rozciąganie przy rozłupywaniu o 12% po 28 dniach utwardzania. Również w próbce zawierającej 2% nanocząstek Fe3O4/SiO2/tlenek grafenu zaobserwowano największą odporność na środowisko kwasowe najmniejszą przepuszczalność. Natomiast w teście ultradźwiękowym stwierdzono największą prędkość przejścia fali ultradźwiękowej w porównaniu z próbkami zawierającymi nanocząstki tlenku grafenu i z próbką wzorcową. | Recent research in the construction industry justifies the partial replacement of cement by nanomaterials. Graphene oxide nanocomposite is a material that has been recently proposed as a suitable alternative for part of cement in concrete. However, there is no research on the addition of these synthetic compounds to concrete, and little is known about the effect of these materials on the mechanical and durability properties of concrete. Therefore, in this laboratory study, the synthesis of Fe3O4/SiO2/GO and GO nanoparticles was performed and confirmed with FT-IR, SEM, TEM analyses. These nanoparticles partially replaced cement by 1, 2, 3, and 4 % by mass of the cement, and their effect on mechanical and durability properties of concrete at the ages of 7, 28, and 90-day, were investigated. The results suggest that mixtures in which 2% Fe3O4/SiO2/GO and 3% GO substituted cement yielded the best results in the mechanical properties tests. Concrete containing Fe3O4/SiO2/GO nanoparticles enhanced compressive strength by 14% and splitting tensile strength by 12% after 28-days of curing. Also, concrete containing 2% Fe3O4/SiO2/GO, had the highest resistance to an acidic environment, the lowest permeability, and the highest transient pulse velocity in the ultrasonic test, compared to the specimen containing GO nanoparticles and the control sample. |