English
Język Polski
Ryzyko pękania wysokowartościowych kompozytów cementowych z i bez nasączonego kruszywa lekkiego z powodu ograniczenia skurczu autogenicznego
DOI:
https://doi.org/10.24425/ace.2023.147679Abstrakt
Z powodu dużej ilości spoiwa i niskiego wskaźnika woda-cement, wysokowartościowe kompozyty cementowe mają wysoką wytrzymałość na ściskanie i szczelną mikrostrukturę. Zewnętrzna pielęgnacja jest niewystarczająca, ponieważ nie może dotrzeć do wewnętrznej struktury materiału, co pozwala na wystąpienie skurczu autogenicznego. Brak zabezpieczenia materiału przed skurczem autogenicznym i wysoki poziom ograniczenia odkształceń powodują mikropęknięcia wokół sztywnych ośrodków materiałowych (kruszywo, pręty zbrojeniowe). W konsekwencji zjawisko prowadzi do propagacji mikropęknięć wewnętrznych do strefy powierzchniowej i utraty trwałości betonu. Jednym ze sposobów minimalizacji skurczu autogenicznego jest pielęgnacja wewnętrzna. Zastosowanie namoczonego kruszywa lekkiego w celu zminimalizowania ryzyka pękania jest nie zawsze wystarczające. Zbadano i oceniono kinetykę sorpcji i desorpcji drobnego i grubego kruszywa lekkiego z granulowanego popiołu lotnego. W artykule przedstawiono korelację między rozwojem liniowego skurczu autogenicznego a naprężeniami rozciągającymi w teście pierścienia ograniczającego wg ASTM C1581. Zbadano i przeanalizowano serię próbek liniowych o przekroju poprzecznym i długości dostosowanych do geometrii próbek pierścieniowych. Określenie maksymalnych naprężeń rozciągających wywołanych przez ograniczony skurcz autogeniczny w teście pierścieniowym wraz z przybliżonym rozwojem wytrzymałości na rozciąganie kompozytów cementowych użyto do oceny rozwoju ryzyka pękania w czasie. Badania objęły wysokowartościowe betony i zaprawy z kruszywem naturalnym i kruszywem lekkim nasączonym wodą. Zastosowanie w kompozytach cementowych grubego kruszywa lekkiego zminimalizowało zarówno rozwój skurczu autogenicznego i ryzyko pękania.Bibliografia
[1] A.K. Schindler, D. Trejo, and R.W. Barnes, Self-consolidating concrete for prestress precast applications. Special Publication 247, American Concrete Institute, 2007.
[2] G. de Schutter, Self-compacting concrete. Caithness u.a: Whittles, 2008.
[3] R. Siddique, Self-compacting concrete: materials, properties and applications. Woodhead Publishing, 2019.
[4] H. Okamura and M. Ouchi, “Self-compacting high performance concrete”, Progress in Structural Engineering and Materials, vol. 1, no, 4, pp. 378-383, 1998, doi: 10.1002/pse.2260010406.
[5] L. Barcelo, M. Moranville, and B. Clavaud, “Autogenous shrinkage of concrete: A balance between autogenous swelling and self-desiccation”, Cement and Concrete Research, vol. 35, no. 1, pp. 177-183, 2005, doi: 10.1016/j.cemconres.2004.05.050.
[6] P. Lura, O.M. Jensen, and J. Weiss, “Cracking in cement paste induced by autogenous shrinkage”, Materials and Structures, vol. 42, no. 8, pp. 1089-1099, 2009, doi: 10.1617/s11527-008-9445-z.
[7] E-i. Tazawa, Autogenous shrinkage of concrete proceedings of the workshop by JCI. London: E & FN Spon, 1999.
[8] P. Gao, T. Zhang, R. Luo, J. Wei, and Q. Yu, “Improvement of autogenous shrinkage measurement for cement paste at very early age: Corrugated tube method using non-contact sensors”, Construction and Building Materials, vol. 55, no. 6, pp. 57-62, 2014, doi: 10.1016/j.conbuildmat.2013.12.086.
[9] E-i. Tazawa and S. Miyazawa, “Estimation of autogenous shrinkage of concrete”, Doboku Gakkai Ronbunshu, vol. 571, pp. 211-219, 1997, doi: 10.2208/jscej.1997.571_211.
[10] E-i.Tazawa and S. Miyazawa, “Influence of cement and admixture on autogenous shrinkage of cement paste”, Cement and Concrete Research, vol. 25, no. 2, pp. 281-287, 1995, doi: 10.1016/0008-8846(95)00010-0.
[11] P. Nath and P. Sarker, “Effect of fly ash on the durability properties of high strength concrete”, Procedia Engineering, vol. 14, no. 2, pp. 1149-1156, 2011, doi: 10.1016/j.proeng.2011.07.144.
[12] D. Ballekere Kumarappa, S. Peethamparan, and M. Ngami, “Autogenous shrinkage of alkali activated slag mortars: Basic mechanisms and mitigation methods”, Cement and Concrete Research, vol. 109, pp. 1-9, 2018, doi: 10.1016/j.cemconres.2018.04.004.
[13] E. Holt, Early age autogenous shrinkage of concrete. Technical Research Centre of Finland, 2001.
[14] J. Liu, Z. Ou, J. Mo, Y. Wang, and H. Wu, “The effect of SCMs and SAP on the autogenous shrinkage and hydration process of RPC”, Construction and Building Materials, vol. 155, no. 7, pp. 239-249, 2017, doi: 10.1016/j.conbuildmat.2017.08.061.
[15] J. Saliba, E. Rozière, F. Grondin, and A. Loukili, “Influence of shrinkage-reducing admixtures on plastic and long-term shrinkage”, Cement and Concrete Composites, vol. 33, no. 2, pp. 209-217, 2011, doi: 10.1016/j.cemconcomp.2010.10.006.
[16] H. Liu, G. Duan, and J. Zhang, “Drying shrinkage and creep properties of self-compacting concrete with expansive agent and viscosity modified admixture”, Archives of Civil Engineering, vol. 68, no. 3, pp. 539-551, 2022, doi: 10.24425/ace.2022.141901.
[17] M. Kaszyńska and A. Zieliński, “Effect of lightweight aggregate on minimizing autogenous shrinkage in self-consolidating concrete”, Procedia Engineering, vol. 108, no. 3, pp. 608-615, 2015, doi: 10.1016/j.proeng.2015.06.186.
[18] A.B. Hossain and J. Weiss, “Assessing residual stress development and stress relaxation in restrained concrete ring specimens”, Cement and Concrete Composites, vol. 26, no. 5, pp. 531-540, 2004, doi: 10.1016/S0958-9465(03)00069-6.
[19] J. Weiss, W. Yang, and S.P. Shah, “Influence of specimen size/geometry on shrinkage cracking of rings”, Journal of Engineering Mechanics, vol. 126, no. 1, 2000, doi: 10.1061/(ASCE)0733-9399(2000)126:1(93).
[20] B.E. Byard, A.K. Schindler, and R.W. Barnes, “Early-age cracking tendency and ultimate degree of hydration of internally cured concrete”, ASCE Journal of Materials in Civil Engineering, vol. 24, no. 8, pp. 1025-1033, 2012, doi: 10.1061/(ASCE)MT.1943-5533.0000469.
[21] Z. He, X. Zhou, and Z. Li, “New experimental method for studying early-age cracking of cement-based materials”, ACI Materials Journal, vol. 101, no. 1, pp. 50-56, 2004.
[22] Y. Liu, A.K. Schindler, and J.S. Davidson, “Finite-element modeling and analysis of early-age cracking risk of cast-in-place concrete culverts”, Journal of the Transportation Research Board, vol. 2672, no. 27, pp. 24-36, 2018, doi: 10.1177/0361198118774157.
[23] A. Radlińska, M. Kaszyńska, A. Zieliński, and H. Ye, “Early-age cracking of self-consolidating concrete with lightweight and normal aggregates”, ASCE Journal of Materials in Civil Engineering, vol. 30, no. 10, 2018, doi: 10.1061/(ASCE)MT.1943-5533.0002407.
[24] Test method No.: NY 703-19 E Moisture content of lightweight fine aggregate. New York State Department of Transportation, Materials Bureau, 2008.
[25] A. Zieliński and M. Kaszyńska, “Calibration of steel rings for the measurement of strain and shrinkage stress for cement-based composites”, Materials, vol. 13, no. 13, 2020, doi: 10.3390/ma13132963.
[26] J.R. Tenório Filho, M.A. Pereira Gomes de Araújo, D. Snoeck, and N. de Belie, “Discussing different approaches for the time-zero as start for autogenous shrinkage in cement pastes containing superabsorbent polymers”, Materials, vol. 12, no. 18, art. no. 2962, 2019, doi: 10.3390/ma12182962.
[27] K.A. Riding, J.L. Poole, A.K. Schindler, M.C. Juenger, and K.J. Folliard, “Statistical determination of cracking probability for mass concrete”, Journal of Materials in Civil Engineering, vol. 26, no. 9, 2014, doi: 10.1061/(ASCE)MT.1943-5533.0000947.
[28] K. van Breugel, S.J. Lokhorst, “Stress-based crack criterion as a basis for prevention of through-cracks in concrete structures at early ages”, in International RILEM Conference on Early Age Cracking in Cementitious Systems. RILEM, 2003, pp. 229-236.
Pobrania
Opublikowane
Jak cytować
Numer
Dział
