Czasopismo | MATERIAŁY BUDOWLANE | Rocznik 2023 - zeszyt 3

Wpływ szybkości chłodzenia na stan odkształcenia w zamarzającym betonie

The impact of cooling rate on strains in freezing concrete

10.15199/33.2023.03.02

nr katalogowy: 142369
10.15199/33.2023.03.02

Streszczenie

W artykule zaprezentowano analizę wpływu szybkości chłodzenia na odkształcenia zamarzającego betonu. Badania eksperymentalne dotyczyły pomiaru odkształceń materiału poddanego cyklom chłodzenia-ogrzewania realizowanym z różną szybkością. Analizę uzupełniono o badania porozymetryczne i kalorymetryczne. Otrzymane wyniki jednoznacznie potwierdzają teorię Powersa mówiącą, iż odkształcenia betonu zwiększają się wraz ze wzrostem szybkości chłodzenia. Maksymalne odkształcenia obserwowane w betonie napowietrzonym były znacznie mniejsze niż w betonie referencyjnym, co potwierdza zasadność stosowania domieszek napowietrzających w składzie betonu narażonego na agresję spowodowaną zamrażaniem/rozmrażaniem.

Abstract

The main purpose of the manuscript was to analyze the influence of cooling rate on deformation of concrete while freezing. Experimental studies concerned the measurement of strains generated during cooling-heating cycles carried out at different rates. The analysis was supplemented with porosimetric and calorimetric tests. The obtained results unambiguously confirm the Powers theory that concrete deformations rise with the increase of the cooling rate. The maximum strains observed in the air-entrained concrete were much lower compared to the reference material, which confirms the validity of the use of admixtures increasing the frost resistance of the material.

Słowa kluczowe

Keywords

Bibliografia

[1] Powers TC. A working hypothesis for further studies of frost resistance of concrete, in Journal Proceedings. 1945; 41 (1): 245 – 272.
[2] Neville A. Concrete properties. Krakow: Polish Cement Association, 2000.
[3] Fagerlund G. Determination of pore-size distribution from freezing-point depression. Matériaux et Construction. 1973; DOI: 10.1007/BF02479036.
[4] Powers TC, Helmuth R. Theory of volume changes in hardened portland-cement paste during freezing, in Highway Research Board Proceedings. 1953; 32.
[5] Powers TC, Willis T. The air requirement of frost resistant concrete, in Highway Research Board Proceedings. 1950; 29.
[6] Wzorcowe Warunki Wykonania i Odbioru Robót Budowlanych, Generalna Dyrekcja Dróg Krajowych i Autostrad, https://www.gov.pl/web/gdd- kia/wymagania-ogolne, dostęp: 8.01.2023.
[7] PN-EN 206-1:2003 Beton – Część 1: Wymagania, właściwości, produkcja i zgodność.
[8] Bednarska D. Freezing kinetics of water confined in porous building materials. Rozprawa doktorska, Politechnika Łódzka, 2020.
[9] Coussy O, Monteiro PJ. Poroelastic model for concrete exposed to freezing temperatures. Cement and Concrete Research. 2008; 38 (1): 40 – 48.
[10] Chatterji S. Freezing of air-entrained cement-based materials and specific actions of air-entraining agents. Cement and Concrete Composites. 2003; 25 (7): 759 – 765.
[11] Cui L, Cahyadi JH. Permeability and pore structure of OPC paste. Cement and Concrete Research. 2002; 31 (2): 277 – 282.
[12] Mindess S, Young F, Darwin D. Concrete 2nd Editio. Technical Documents, 2003.
[13] PN-EN 12350-2 Badania mieszanki betonowej – Część 2: Badanie konsystencji metodą opadu stożka, 2011.
[14] PN-EN 12350-7 Badania mieszanki betonowej – Część 7: Badanie zawartości powietrza – metody ciśnieniowe. 2011.
[15] Scrivener K, Snellings R, Lothenbach B. A practical guide to microstructural analysis of cementitious materials. Crc Press Boca Raton. 2016.
[16] Zhang J, Scherer GW. Comparison of methods for arresting hydration of cement. Cement and Concrete Research. 2011, DOI: https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2011.06.003.
[17] Washburn EW. The dynamics of capillary flow. Physical review. 1921; 17 (3): 273.
[18] Muller A, Scrivener K. A reassessment of mercury intrusion porosimetry by comparison with 1H NMR relaxometry. Cement and Concrete Research. 2017; 100: 350 – 360.
[19] Vyazovkin S, Sbirrazzuoli N. Isoconversional kinetic analysis of thermally stimulated processes in polymers. Macromolecular Rapid Communications. 2006; 27 (18): 1515 – 1532.
[20] Powers TC, Brownyard TL. Studies of the Physical Properties of Hardened Portland Cement Paste. Journal of American Concete Institute. 1947; 43.
[21] Bednarska D, Koniorczyk M. Freezing of partly saturated cementitious materials – insight into properties of pore confined solution and microstructure, submited to Construction and Building Materials.
[22] Koniorczyk M, Bednarska D, Wieczorek A, Maniukiewicz W. The single freezing episode of early-age cementitious composites: Threshold properties of cement matrix ensuring the frost resistance. Construction and Building Materials. 2021; 277: 122319.
[23] Murray B, et al. Kinetics of the homogeneous freezing of water. Physical Chemistry Chemical Physics. 2010; 12 (35): 10380 – 10387.
[24] Koop T, Murray BJ. A physically constrained classical description of the homogeneous nucleation of ice in water. The Journal of Chemical Physics. 2016; 145 (21): 211915.
[25] Vollpracht A, Lothenbach B, Snellings R, Haufe J. The pore solution of blended cements: a review. Materials and Structures. 2016; 49 (8): 3341 – 3367

Jeśli masz wykupiony/przyznany dostęp - zaloguj się. Skorzystaj z naszych propozycji zakupu!

Publikacja


MATERIAŁY BUDOWLANE- e-publikacja (pdf) z zeszytu 2023-3 , nr katalogowy 142369 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	10.00 zł

Zeszyt


MATERIAŁY BUDOWLANE- e-zeszyt (pdf) 2023-3 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	28.00 zł

Prenumerata

MATERIAŁY BUDOWLANE - prenumerata cyfrowa
licencja: Osobista

Produkt cyfrowy
Nowość

300.00 zł

MATERIAŁY BUDOWLANE - papierowa prenumerata roczna + wysyłka
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
MATERIAŁY BUDOWLANE - papierowa prenumerata roczna	300.00 zł brutto 277.78 zł netto 22.22 zł VAT (stawka VAT 8%)
MATERIAŁY BUDOWLANE - pakowanie i wysyłka	42.00 zł brutto 34.15 zł netto 7.85 zł VAT (stawka VAT 23%)

342.00 zł

MATERIAŁY BUDOWLANE - PAKIET prenumerata PLUS
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
MATERIAŁY BUDOWLANE - PAKIET prenumerata PLUS (Prenumerata papierowa + dostęp do portalu sigma-not.pl + e-prenumerata)	456.00 zł brutto 422.22 zł netto 33.78 zł VAT (stawka VAT 8%)

456.00 zł

Zeszyt

2023-3

Twój Koszyk

Publikacja

Zeszyt

Prenumerata

Zeszyt

Czasopisma