Notice: Undefined index: linkPowrot in C:\wwwroot\wwwroot\publikacje\publikacje.php on line 1275
Strona główna > Publikacje
Publikacje
Pomoc (F2)
[126330] Artykuł:

Strains of high-performance and ordinary concretes depending on the cement paste volume and the w/c ratio

(Odkształcenia betonów wysokowartościowych i zwykłych w zależności od objętości zaczynu cementowego i stosunku w/c)
Czasopismo: Construction and Building Materials   Tom: 403, Zeszyt: 133134, Strony: 1-8
ISSN:  0950-0618
Opublikowano: Listopad 2023
Liczba arkuszy wydawniczych:  1.00
 
  Autorzy / Redaktorzy / Twórcy
Imię i nazwisko Wydział Katedra Do oświadczenia
nr 3		 Grupa
przynależności		 Dyscyplina
naukowa		 Procent
udziału		 Liczba
punktów
do oceny pracownika		 Liczba
punktów wg
kryteriów ewaluacji
Jacek Góra Niespoza "N" jednostki050.00.00  
Wojciech Grzegorz Piasta orcid logo WBiAKatedra Technologii i Organizacji Budownictwa *****Takzaliczony do "N"Inżynieria lądowa, geodezja i transport50140.00140.00  

Grupa MNiSW:  Publikacja w czasopismach wymienionych w wykazie ministra MNiSzW (część A)
Punkty MNiSW: 140

Pełny tekstPełny tekst     DOI LogoDOI    
Słowa kluczowe:

Moduł sprężystości  Odkształcenie ściskające przy maksymalnym naprężeniu  Relacje naprężenie-odkształcenie  Objętość zaczynu cementowego  Stosunek wc  BWW i betony zwykłe  Strefa przejściowa międzyfazowa ITZ. 

Keywords:

Modulus of elasticity  Compressive strain at the peak stress  Stressstrain relationships  Cement paste volume  WC ratio  HPCs and ordinary concretes  Interfacial transition ITZ zone 


Streszczenie:

Wyniki badań 15 betonów wysokowartościowych (BWW) i betonów zwykłych pozwoliły wyjaśnić wpływ różnej objętości zaczynu cementowego na kształtowanie właściwości odkształceniowe betonów pod chwilowym obciążeniem ściskającym. Zwiększenie objętości zaczynu o 100 dm3/m3 i jednoczesne zmniejszenie objętości kruszywa grubego powoduje zmniejszenie modułu sprężystości i znaczne zwiększenie odkształcenia ściskającego przy maksymalnym naprężeniu. Przy zwiększaniu objętości zaczynu cementowego zaobserwowano mniejsze zmiany właściwości betonów zwykłych niż BWW, moduł sprężystości betonu zwykłego zmniejszył się o 4–9%, a odkształcenia ściskające przy maksymalnym naprężeniu wzrosły o 18–23%. Jednak w BWW zmiany są większe. Zmiany modułu wynoszą 7–28%, a odkształcenia przy maksymalnych zmianach naprężenia wynoszą od 19% do 41% przy w/c = 0,25. Stwierdzono, że wytrzymałość na ściskanie wszystkich betonów z najmniejszą ilością zaczynu cementowego przy każdym stosunku w/c od 0,25 do 0,60 była najwyższa. Zwiększanie objętości zaczynu cementowego w betonach dla każdego stosunku w/c powoduje duży wzrost odkształceń ściskających przy maksymalnym naprężeniu.
Prawdopodobnymi przyczynami zmian badanych właściwości jest zmniejszona adsorpcja wody na mniejszej powierzchni kruszywa, która osusza mniej zaczyn cementowy, zwiększając szerokość strefy przejściowej międzyfazowej kruszywo-zaczyn (ITZ), co jest widoczne na zdjęciach wykonanych za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego (SEM). W przypadku większej objętości kruszywa i mniejszej objętości zaczynu, w wyniku adsorpcji wody przez większą powierzchnię ziaren kruszywa, rzeczywisty (efektywny) stosunek w/c w zaczynie sypkim maleje, co skutkuje poprawą właściwości wytrzymałościowych i odkształceniowych.



Abstract:

The test results of 15 high performance concretes (HPCs) and ordinary concretes allowed to explain the influence of different volumes of cement paste on shaping the deformation properties of concrete under temporary compressive load. Increasing the volume of the paste by 100 dm3/m3 and reducing the volume of coarse aggregate at the same time reduces the modulus of elasticity and significantly increases the compressive strain at the peak stress. When increasing the volume of cement paste, smaller changes in properties were observed in ordinary concretes than in HPCs, modulus of ordinary concrete elasticity decreased by 4–9%, and compressive strains at the peak stress increased by 18–23%. However, in HPCs the changes are greater. Modulus changes are 7–28% and strains at the peak stress changes are from 19% to 41% at w/c = 0.25. It was found that the compressive strength of all concretes with the smallest volume of cement paste at each w/c ratio from 0.25 to 0.60 was the highest. Increasing the volume of cement paste in concretes for each w/c ratio causes a large increase in the compressive strains at peak stress.
Hence, the likely causes of changes in the examined properties are the reduced adsorption of water on the smaller surface area of the aggregate, which dries less bulk cement paste, increasing the aggregate-cement paste interfacial transition zone (ITZ) width, which is visible on the scanning electron microscopy (SEM) images taken. When the volume of the aggregate is larger and the volume of the paste is smaller, as a result of water adsorption by the larger surface area of the aggregate grains, the actual (effective) w/c ratio in bulk paste decreases, resulting in improved strength and deformation properties.


B   I   B   L   I   O   G   R   A   F   I   A
[1] K.R. Rajagopal, Conspectus of concepts of elasticity, Math Mech Sol 16 (5) (2011) 536–562, https://doi.org/10.1177/1081286510387856.
[2] A. Ajdukiewicz, W. Starosolski, Z. Sulimowski, Concrete structures, Laboratory. Silesian University of Technology, Gliwice, 1980.
[3] S.H. Chu, Effect of paste volume on fresh and hardened properties of concrete, Constr. Build. Mater. 218 (2019) 284–294, https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.05.131.
[4] W. Piasta, B. Zarzycki, The effect of cement paste volume and w/c ratio on shrinkage strain, water absorption and compressive strength of high performance concrete, Constr. Build. Mater. 140 (2017) 395–402, https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2017.02.033.
[5] R. Girardi, F.A. Piazza Recena, D. Coitinho Dal Molin, Portland Cement Concrete Deformation Modulus: Influence of Paste Volume, ACI Mater. J. 117 (1) (2020) 39–46, https://doi.org/10.14359/51719068.
[6] Ch. Hung-Wen, Effects of Reduced Paste Volume on Portland Limestone Cement Concrete, University of Florida, 2020.
[7] Y. Jiang, S. Liu, B.o. Li, J. He, A.G. Hernandez, Effects of aggregate packing optimization and cement paste volume on the properties of natural and recycled aggregate concrete, Struct. Concr. 23 (4) (2022) 2260–2273.
[8] M. Smit, E. Kearsley, Effect of paste content on the properties of high-strength concrete pavements, J. S. Afr. Inst. Civ. Eng. 57 (4) (2015) 20–29.
[9] S. Kolias, C. Georgiou, The effect of paste volume and of water content on the strength and water absorption of concrete, Cem. Concr. Compos. 27 (2) (2005) 211–216, https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2004.02.009.
[10] E. Rozi`ere, S. Granger, P. Turcry, A. Loukili, Influence of paste volume on shrinkage cracking and fracture properties of self-compacting concrete, Cem. Concr. Compos. 29 (8) (2007) 626–636, https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2007.03.010.
[11] M.G. Alexander, T.I. Milne, Influence of cement blend and aggregate type on stress–strain behavior and elastic modulus of concrete, ACI Mater. J. 92 (3) (1995) 227–234.
[12] J. Pacheco, J. de Brito, C. Chast, L. Evangelista, Scatter of Constitutive Models of the Mechanical Properties of Concrete: Comparison of Major International Codes, J. of Adv. Concr. Tech. 17 (2019) 102–125, https://doi.org/10.3151/jact.17.102.
[13] H. Beushausen, T. Dittmer, The influence of aggregate type on the strength and elastic modulus of high strength concrete, Constr. Build. Mater. 74 (2015) 132–139, https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2014.08.055.
[14] J. G´ora, W. Piasta, Impact of mechanical resistance of aggregate on properties of concrete, Case Studies in Constr. Mater. 13 (2020), e00438, https://doi.org/10.1016/j.cscm.2020.e00438.
[15] W. Piasta, J. G´ora, W. Budzy´nski, Stress-strain relationships and modulus of elasticity of rocks and of ordinary and high performance concretes, Constr. Build. Mater. 153 (2017) 728–739, https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2017.07.167.
[16] A.M. Neville, Properties of Concrete, Pearson Education Ltd., London, 2011.
[17] K.L. Scrivener, A.K. Crumbie, P. Laugesen, The interfacial transition zone (ITZ) between cement paste and aggregate in concrete, Interface Sci. 12 (4) (2004) 411–421.
[18] P. Laugesen, Effective W/C Ratio of Cement Paste in Concrete, in Jan E. Lindqvist et. Al. (eds.), Proceedings of the Fourth Euroseminar on Microscopy Applied to Building Materials. Visby - Sweden, 1993.
[19] EN 197-1:2012 Cement – Part 1: Composition, specifications and conformity criteria for common cements.
[20] EN 1992-1-1:2008 Eurocode 2: Design of concrete structures - Part 1-1: General rules and rules for buildings.
[21] EN 12390-13:2021 Testing hardened concrete - Part 13: Determination of secant modulus of elasticity in compression.
[22] EN 12390-3:2019 Testing hardened concrete – Part 3: Compressive strength of test specimens.
[23] EN 206:2013 Concrete – Specification, performance, production and conformity.
[24] J. Zheng, X. Zhou, L. Sun, Analytical Prediction of the Young’s Modulus of Concrete with Spheroidal Aggregates, Amer Soc. of Civ. Eng. 28 (1) (2016), https://doi.org/10.1061/(ASCE)MT.1943-5533.0001344.

POWRÓT
Strona główna > Publikacje