CC BY
12
I
BADANIA I ROZWÓJ
mt. bryg. dr inZ. Tomasz Drzymataa)*, dr inZ. Bartosz Zegardtob), dr inZ. Wioletta Jackiewicz-Rekc), inZ. Daniel Sowinski
a)Szkola Glowna Sluzby Pozarniczej, Wydzial Inzynierii Bezpieczenstwa Pozarowego / The Main School of Fire Service, Faculty of Fire Safety Engineering
b)Uniwersytet Przyrodniczo-Humanistyczny w Siedlcach, Wydzial Przyrodniczy / Siedlce University of Natural Sciences and Humanities, Faculty of Natural Sciences
c)Politechnika Warszawska, Wydzial Inzynierii Lqdowej / Warsaw University of Technology, Faculty of Civil Engineering *Autor korespondencyjny / Corresponding author: t.drzymala@sgsp.edu.pl
Wptyw wysokiej temperatury na zmian^ wytrzymatosci na zginanie zapraw cementowych modyfikowanych dodatkiem wtokien polipropylenowych
The Effect of High Temperatures on the FLexuraL Strength of Cement Mortar Modified by the Addition of Polypropylene Fibres
Влияние высокой температуры на изменение прочности при изгибе цементных растворов, модифицированных добавлением полипропиленовых волокон
ABSTRAKT
Cel: Celem artykulu jest okreslenie wplywu oddzialywania wysokiej temperatury na zmian? wytrzymalosci na zginanie zaprawy cementowej z dodatkiem oraz bez dodatku wlókien polipropylenowych (PP) zgodnie z zalozonq procedura badawczq. Ze wzgl^du na niejednorodny Charakter oraz wrazliwosc na wzrost temperatury kruszywa grubego zawartego w betonie, material ten w badaniach zastqpiono zaprawq cementowq z dodatkiem oraz bez dodatku wlókien polipropylenowych.
Wprowadzenie: Przeprowadzone badania mialy na celu ocenQ, jak dodatek wlókien polipropylenowych wplywa na zmian? wytrzymalosci analizowanych materialów na zginanie. Ta cecha wytrzymalosciowa w duzym stopniu wplywa na zjawisko termicznego eksplozyjnego odpryskiwania betonu (ang. thermalspalling). W ramach pracy wykonano seriQ badart polegajqcych na pomiarze wytrzymalosci na zginanie uprzednio wygrzanych próbek w zakresie temperatur od 20 do 600°C z dodatkiem oraz bez dodatku wlókien polipropylenowych (PP). Do badart zastosowano jeden typ wlókna dla wszystkich wariantów badart wytrzymalosciowych, zgodnie z zalozonym planem eksperymentu.
Metody: Artykul opracowano w oparciu o pomiary spadków wytrzymalosci na zginanie dla prostopadlosciennych beleczek o wymiarach 40 x 40 x 160 mm. Porównano wyniki badart dla kompozytów cementowych z dodatkiem oraz bez dodatku wlókien, wygrzewanych w podwyzszonych temperaturach. Zestawienie otrzymanych wyników przedstawiono na wykresach.
Wyniki: Porównanie wyników badania próbek z dodatkiem oraz bez dodatku wlókien prowadzi do wniosku, ze dodatek wlókien wplywa na popraw? wytrzymalosci na zginanie kompozytów cementowych w podwyzszonych temperaturach.
Wnioski: W calym zakresie temperatur od 20 do 600°C zaprawy cementowe z dodatkiem wlókien polipropylenowych wykazaly si§ wyzszq wytrzy-malosciq na zginanie. Wygrzewanie badanych zapraw bez dodatku oraz z dodatkiem wlókien polipropylenowych spowodowalo wyrazny spadek ich wytrzymalosci na zginanie wraz ze wzrostem temperatury. Dodatek wlókien polipropylenowych (PP) w ilosci 1,8 kg/m3 moze znaczqco ograniczac powstawanie rys i p^kni^c w pierwszej fazie dojrzewania betonu. Wykonane badania potwierdzajq zasadnosc stosowania wlókien polipropylenowych do zaprawy cementowej, poniewaz dodatek ten mial wplyw na popraw? wytrzymalosci badanego kompozytu cementowego na zginanie zarówno w wysokich temperaturach, jak i w temperaturze normalnej (pokojowej). Pozytywny wplyw wlókien polipropylenowych potwierdzajq równiez badania przeprowadzone w kraju i za granicq.
Stowa kluczowe: kompozyt cementowy, wlókna polipropylenowe, wytrzymalosc, termiczne odpryskiwanie, wytrzymalosc na zginanie, wysoka temperatura, beton
Typ artykutu: oryginalny artykul naukowy
PrzyjQty: 12.03.2018; Zrecenzowany: 03.09.2018; Zatwierdzony: 05.11.2018;
Procentowy wklad merytoryczny: T. Drzymala - 85%; B. Zegardlo - 5%; W. Jackiewicz-Rek - 5%; D. Sowirtski - 5%;
Identyfikatory ORCID autorów: T. Drzymala - 0000-0001-9568-3235; B. Zegardlo - 0000-0002-1292-3107; W. Jackiewicz-Rek - 0000-0001-6056-5458;
ProszQ cytowac: BiTP Vol. 51 Issue 3, 2018, pp. 26-39, doi: 10.12845/bitp.51.3.2018.2;
Artykul udostQpniany na licencji CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/).
ABSTRACT
Aim: The aim of this paper is to determine the effect of high temperature on changes in the flexural strength of cement mortar with and without the addition of polypropylene fibres (PP), following a predefined test procedure. In order to eliminate the effect of coarse aggregate on the flexural strength of the composite, cement mortar with the addition of polypropylene fibres was used in the tests. Due to the fact that coarse aggregate is inhomogeneous and sensitive to temperature increases, it could significantly distort the results.
Introduction: The aim of the study was to show how the addition of polypropylene fibres influenced changes in the flexural strength. Due to the fact that this strength has a significant impact on the phenomenon of thermal spalling, it was the main focus of the study. As part of the study, a range of tests were performed to measure the flexural strength of samples with and without the addition of polypropylene fibres, pre-heated at temperatures ranging from 20°C to 600°. One type of fibre was used for all the variants of strength tests, in line with the plan of the experiment.
Methods: The paper is based on measurements of the flexural strength reductions for rectangular-prism bars sized 40 x 40 x 160 mm. The test results for composites with and without the addition of fibres heated at different temperatures were compared and presented in detailed diagrams. Results: A comparison of the results of tests involving samples with and without the addition of PP fibres leads to the conclusion that the addition of PP fibres significantly improves the flexural strength of cementitious composites.
Conclusions: In the entire temperature range from 20°C to 600°C, cement mortars with polypropylene fibres showed higher flexural strengths. The heating
of mortars with and without the addition of polypropylene fibres resulted in a significant decrease in their tensile strengths as the temperature increased.
The addition of 1.8 kg/m3 in polypropylene fibres can significantly reduce the cracking in the first phase of concrete hardening. The tests confirmed the
applicability of polypropylene fibres in cement mortar, as their addition significantly improves the flexural strength at both high and normal temperatures.
The positive effect of polypropylene fibres is also confirmed by other studies conducted in Poland and abroad.
Keywords: cement composite, polypropylene fibres, strength, thermal spalling, flexural strength, high temperature, concrete
Type of article: original scientific article
Received: 12.03.2018; Reviewed: 03.09.2018; Accepted: 05.11.2018;
Percentage contribution: T. Drzymala - 85%; B. Zegardto - 5%; W. Jackiewicz-Rek - 5%; D. Sowinski - 5%;
Authors' ORCID IDs: T. Drzymata - 0000-0001-9568-3235; B. Zegardto - 0000-0002-1292-3107; W. Jackiewicz-Rek - 0000-0001-6056-5458; Please cite as: BiTP Vol. 51 Issue 3, 2018, pp. 26-39, doi: 10.12845/bitp.51.3.2018.2;
This is an open access article under the CC BY-SA 4.0 license (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/).
АННОТАЦИЯ
Цель: Цель статьи - определить влияние воздействия высокой температуры на изменение прочности при изгибе цементного раствора с добавлением и без добавления полипропиленовых волокон (ПП) в соответствии с предполагаемой исследовательской процедурой. Из-за неоднородного характера и чувствительности к увеличению температуры крупного заполнителя, содержащегося в бетоне, этот материал в испытаниях был заменен цементным раствором с добавлением и без добавления полипропиленовых волокон.
Введение: Проведенные исследования были направлены на оценку того, как добавление полипропиленовых волокон влияет на изменение прочности анализируемых материалов при изгибе. Эта особенность прочности сильно влияет на явление термического отслаивания (ang. thermal spalling). В рамках этой работы была проведена серия испытаний, состоящая из измерения прочности при изгибе предварительно нагретых образцов в температурном диапазоне от 20 до 600°С с добавлением и без добавления полипропиленовых волокон (ПП). В соответствии с предполагаемым планом эксперимента использовался один тип волокна для всех вариантов испытаний на прочность.
Методы: Статья была разработана на основе измерений снижений прочности при изгибе для прямоугольных балок 40 х 40 х 160 мм. Сравнивались результаты испытаний цементных композитов с добавлением и без добавления волокон, нагретых при повышенных температурах. Краткое изложение полученных результатов показано на диаграммах.
Результаты: Сравнение результатов испытаний образцов с добавлением волокон и без них привело к выводу, что добавление волокон улучшает прочность при изгибе цементных композитов в условиях высоких температур.
Выводы: во всем диапазоне температур от 20 до 600°С цементные растворы с добавлением полипропиленовых волокон демонстрируют более высокую прочность на изгиб. Нагревание тестируемых растворов без добавления и с добавлением полипропиленовых волокон привело к значительному снижению их прочности при изгибе в условиях повышенных температур. Добавление полипропиленовых волокон (ПП) в количестве 1,8 кг/м3 может значительно уменьшить появление линий и трещин в первой фазе созревания бетона. Проведенные испытания подтверждают целесообразность использования полипропиленовых волокон для цементного раствора, поскольку эта добавка влияет на повышение прочности испытываемого цементного композита при изгибе как при высоких температурах, так и при нормальной (комнатной) температуре. Положительное влияние полипропиленовых волокон также подтверждается исследованиями, проводимыми в стране и за рубежом.
Ключевые слова: цементный композит, полипропиленовые волокна, прочность, термическое отслаивание, прочность на изгиб, высокая температура, бетон
Тип статьи:оригинальная научная статья
Принята: 12.03.2018; Рецензирована: 03.09.2018; Одобрена: 05.11.2018;
Процентное соотношение участия в подготовке статьи: T. Drzymata - 85%; B. Zegardto - 5%; W. Jackiewicz-Rek - 5%; D. Sowinski - 5%; Идентификаторы ORCID авторов: T. Drzymata - 0000-0001-9568-3235; B. Zegardto - 0000-0002-1292-3107; W. Jackiewicz-Rek - 0000-0001-6056-5458;
Просим ссылаться на статью следующим образом: BiTP Vol. 51 Issue 3, 2018, pp. 26-39, doi: 10.12845/bitp.51.3.2018.2;
Настоящая статья находится в открытом доступе и распространяется в соответствии с лицензией CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/ licenses/by-sa/4.0/).
Wst^p
Wysoka temperatura niekorzystnie wptywa na wtasciwosci kompozytów cementowych [1 -11]. W warunkach pozarowych kon-strukcje betonowe o duzej zawartosci wilgoci oraz wykonane z be-tonu o wysokiej wytrzymatosci (HSC, high-strength concrete) majq tendenj do termicznego eksplozyjnego odpryskiwania (ang. thermal spalling). Zjawisko to dotyczy przede wszystkim betonu z niskim wskaznikiem wodno-cementowym (w/c), wysokq wytrzy-matosciq na sciskanie oraz zwartq matrycq cementowq [3, 12]. Odspojenie od konstrukcji duzych fragmentów betonu powoduje odkrycie stali zbrojeniowej, a przez to obnizenie wytrzymatosci konstrukcji. W efekcie moze prowadzic to do jej uszkodzenia [3, 6]. Zjawisko „spallingu" stwarza równiez duze zagrozenie dla ratow-ników prowadzqcych dziatania ratownicze [13-15]. Na przyktad w tunelach komunikacyjnych oraz w innych nieogrzewanych po-mieszczeniach beton zawiera stosunkowo duzo wilgoci. W czasie pozaru na skutek gwattownego wzrostu temperatury bardzo cz?-sto ma wtedy miejsce zjawisko „spallingu" [12, 16-19].
Istnieje wiele prac naukowo-badawczych ukierunkowanych m.in. na badanie pozytywnego wptywu dodatku wtókien polipro-pylenowych (PP) na ograniczenie zjawiska spallingu. Termicz-ne eksplozyjne odpryskiwanie betonu byto przedmiotem m.in. badan obj^tych projektem UPTUN [19], w którym uczestniczyli równiez naukowcy z Polski. Do najbardziej efektywnych metod ochrony konstrukcji przed dziataniem wysokich temperatur oraz termicznym eksplozyjnym odpryskiwaniem zaliczyc mozna:
- uzycie bariery termicznej (izolacje ogniochronne - za-bezpieczenia powierzchni ptytami lub warstwq betonu natryskowego),
- zastosowanie wtókien polipropylenowych do mieszan-ki betonowej,
- dodanie srodka napowietrzajqcego do mieszanki be-tonowej,
- stosowanie kruszywa o niskiej rozszerzalnosci termicznej.
W Europie istnieje juz ponad 15 tys. kilometrów tuneli komunikacyjnych - zarówno w rejonach górskich, jak i miejskich. Temperatura wyst^pujqca w trakcie pozaru w tunelu jest znacz-nie wyzsza w porównaniu z pozarami budynków.
Zjawisko spallingu jest wciqz przedmiotem dyskusji w sro-dowisku naukowym [3, 20]. Ze wzgl^du na bardzo duze znacze-nie praktyczne, wielu uczonych na swiecie podj^to badania teo-retyczne i eksperymentalne, majqce na celu szersze poznanie i wyjasnienie jego przyczyn. Na podstawie ich wyników stwo-rzono kilka teorii, nie uzyskano jednak jednego, spójnego wyja-snienia mechanizmów jego powstawania. Pod uwag? brane sq m.in. takie czynniki jak: wysokie cisnienie gazu powstate w wy-niku odparowywania wilgoci w przypowierzchniowej warstwie konstrukcji oraz napr^zenia rozciqgajqce, które mogq przekro-czyc wytrzymatosc betonu na rozciqganie [3, 17].
W celu ograniczenia odpryskiwania betonu w warunkach pozarowych do mieszanki betonowej dodaje si? wtókna PP, na ogót w ilosci od 1 kg/m3 do 2 kg/m3. Ilosc ta odpowiada 0,4-0,8% ob-j?tosci zaczynu cementowego, przy zatozeniu, ze zaczyn cemen-towy zajmuje 30% obj?tosci betonu. W celu uzyskania dobrego
Introduction
High temperatures have an adverse effect on the properties of cement composites [1-11]. In fire conditions, concrete structures with high contents of moisture and made of high-strength concrete show a tendency for thermal spalling. This is primarily the case with low water-cement ratio (w/c) concrete exhibiting a high compressive strength and a dense cement matrix [3, 12]. The detachment of small concrete fragments from the structure causes the exposure of steel reinforcing bars, thus reducing structural integrity and potentially leading to structural damage [3, 6]. Furthermore, spalling poses a significant threat to rescuers [13-15]. For example, concrete in road and rail tunnels, and other unheated areas contains relatively large amounts of moisture. In a fire, the sudden increase in temperature frequently causes spalling [12, 16-19].
There is a large body of research on the positive effect of polypropylene (PP) additions on reducing spalling. The spalling of concrete has been studied, among others, as part of the UPTUN project [19], whose participants included Polish scientists. The most effective methods to protect structures against high temperatures and spalling include:
- using thermal barriers (fire insulation - protecting surfaces with panels or shotcrete layers);
- adding polypropylene fibres to the concrete mix;
- adding an aerating agent to the concrete mix;
- using low-thermal-expansion aggregates.
Europe already has more than 15,000 kilometres of road and rail tunnels - in both mountainous and urban areas. During fire, the temperature in a tunnel is much higher than inside a building.
Spalling continues to be a subject of scientific discussion [3, 20]. Because of its significant practical implications, many scholars around the world have been conducting theoretical and experimental research on spalling to learn more about it and explain its causes. While their findings have led to the formulation of several theories, a consistent explanation of the underlying mechanisms is yet to be proposed. Consideration has been given to such factors as high gas pressure resulting from moisture evaporation in the near-ground layer of the structure and tensile stresses which might exceed the tensile strength of concrete [3, 17].
To reduce spalling in fire conditions, PP fibres are added to the concrete mix, their amounts usually ranging from 1 kg/ m3 to 2 kg/m3. This constitutes 0.4-0.8% of the cement slurry volume, assuming that it comprises 30% of the concrete volume. To achieve good dispersion, fibres are coated with agents that reduce their hydrophobic properties. These may include fatty-acid esters, glycerides, fatty-acid amides or cationic surfactants. The most popular varieties of polypropylene fibres soften and start to melt at a temperature of about 160°C. In such conditions, the volume of individual fibres shrinks [3]. The spaces left by the fibres form small ducts through which steam is escaping under high pressure. This prevents internal
rozproszenia w trakcie mieszania wtókna sg powlekane srodkiem zmniejszajgcym ich wtasciwosci hydrofobowe. Mogg to byc srod-ki takie jak estry kwasów ttuszczowych, glicerydy, amidy kwa-sów ttuszczowych lub kationowe srodki powierzchniowo czynne. Najpopularniejsze odmiany wtókien polipropylenowych miçkng i zaczynajg topic siç w temperaturze okoto 160°C. W takich warunkach dochodzi do zmniejszenia objçtosci poszczególnych wtókien [3]. W przestrzeniach pozostatych po wtóknach formujg siç kanaliki, którymi wydostaje siç pod wysokim cisnieniem para wod-na. Dziçki temu naprçzenia wewnçtrzne nie osiggajg punktu kry-tycznego i nie nastçpuje eksplozyjne odpryskiwanie betonu [21].
Opisany wyzej zabieg technologiczny pozwala przeciwdzia-tac zjawisku eksplozyjnego odpryskiwania przede wszystkim dziçki obnizeniu maksymalnych wartosci cisnienia pary wodnej poprzez zwiçkszenie przepuszczalnosci betonu. Zwiçkszenie przepuszczalnosci zachodzi w zwigzku z topnieniem wtókien oraz ich pirolizg [1, 22, 23].
W obecnych czasach technologia betonu bardzo siç roz-winçta. Swiadczy o tym róznorodnosc uzywanych sktadników, dodatków i domieszek. Kompozyt ten ma wiele odmian. Tech-nolodzy mogg go otrzymywac wedle potrzeb [24]. W celu po-lepszenia wtasciwosci mechanicznych betonu bardzo czçsto oprócz zbrojenia stalowego stosowane sg takze dodatki w po-staci wtókien. Najczçsciej sg to wtókna polipropylenowe (PP), stalowe, nylonowe oraz wiele innych tworzyw sztucznych. Beton zbrojony wszelkiego rodzaju wtóknami wystçpuje pod wspól-ng nazwg jako fibrobeton i zaliczany jest do grupy materiatów kompozytowych.
Od wielu lat w Szkole Gtównej Stuzby Pozarniczej prowadzone sg badania nad wptywem wysokiej temperatury na zmiany parametrów wytrzymatosciowych zarówno betonów zwyktych NSC (normal-strength concrete), jak i betonów wy-sokowartosciowych HSC (high-strength concrete) oraz kompozytów cementowych z dodatkiem wtókien polipropylenowych PFRC (polypropylene fibre-reinforced concrete) [25, 26]. Obec-nie w SGSP prowadzone sg równiez liczne prace nad optymali-zacjg dodatku róznego rodzaju wtókien polipropylenowych do kompozytów cementowych w celu redukcji wystçpowania zja-wiska spallingu [27].
Zródta literaturowe opisujgce mozliwosci wykorzystania wtókien polipropylenowych (PP) do kompozytów cementowych poddanych oddziatywaniu wysokich temperatur koncentrujg siç gtównie na redukcji zjawiska rys skurczowych podczas dojrze-wania betonu [28], na zjawisku termicznego eksplozyjnego odpryskiwania spallingu oraz ich wptywie na zmianç parametrów wytrzymatosciowych [1-27].
W badaniach w celu ograniczenia zmiennego wptywu kru-szywa grubego na zmianç wytrzymatosci na zginanie jako material badawczy zastosowano zaprawç cementowg. Przy-gotowano dwie serie zapraw - z dodatkiem wtókien PP oraz bez tego dodatku. Podczas badan analizowano zmianç wytrzymatosci zapraw na zginanie, która moze odgrywac istot-ng rolç w termicznym odpryskiwaniu betonu, gdyz oderwanie elementów betonu nastçpuje w momencie przekroczenia jego wytrzymatosci na rozcigganie. Zaleznosc ta zostata wykaza-na w [27] oraz moze miec duzy wptyw na wytrzymatosc kom-pozytu na zginanie.
stresses from reaching the critical point, eliminating the risk of explosive concrete spalling [21].
The above-described solution makes it possible to counter explosive concrete spalling primarily because it reduces the maximum values of steam pressure by increasing concrete permeability. This occurs as a result of fibre melting and py-rolysis [1, 22, 23].
Concrete technology has seen major developments nowadays, as reflected by the diversity of components, additives and admixtures. There are many varieties of this composite. Production engineers can produce it as needed [24]. To improve the mechanical properties of concrete, fibre additives are used apart from steel reinforcing bars. Usually, they are made from polypropylene (PP), steel, nylon and various plastics. Concrete reinforced with any type of fibres is commonly referred to as fibre-reinforced concrete and considered as belonging to a group of composite materials.
For many years now, the Main School of Fire Service (SGSP) has been conducting research into the effect of high temperatures on changes in the strength parameters of both normal-strength concrete and high-strength concrete, as well as polypropylene fibre-reinforced concrete) [25, 26]. Currently, SGSP is also working extensively on optimising the addition of various types of polypropylene fibres to cement composites to reduce spalling [27].
Literature sources describing possible applications of PP fibres in cement composites exposed to high temperatures focus primarily on the reduction of contraction cracking during concrete hardening [28] and on thermal spalling, and their effect on changes in strength parameters [1-27].
In order to reduce the variable effect of coarse aggregate on changes in the flexural strength the authors used concrete mortar as a study material. Two series of mortars were prepared - with and without the addition of PP fibres. The studies analysed changes in the flexural strength of mortars as having potentially significant implications for the thermal spalling of concrete, since concrete fragments start to break off once the tensile strength of concrete is exceeded. This relationship has been proven [27], and it might have a significant effect on the flexural strength of concrete.
Program i metodyka badan Cel oraz zakres badan
Gtównym celem badan byto okreslenie wptywu oddziatywa-nia wysokiej temperatury na zmian? wytrzymatosci na zginanie zaprawy cementowej z dodatkiem oraz bez dodatku wtókien po-lipropylenowych (PP). Przedstawione w artykule prace badawcze ukierunkowane byty równiez na ocen? mozliwosci poprawy para-metrów wytrzymatosciowych kompozytów cementowych podda-nych oddziatywaniu wysokich temperatur poprzez wprowadzenie do mieszanki wtókien polipropylenowych PP. Próbki do badan wykonano w formie prostopadtosciennych beleczek o wymiarach 40 x 40 x 160 mm. Próbki po zaformowaniu po24godzinachwyj-mowano z form i umieszczano w wodzie na 27 dni. W kolejnym etapie badan próbki przeniesiono do komory klimatycznej o RH = 99% i temperaturze 20zb,adzie przkchob^wanojeprxezkxlejne 60 dni. Nast?pnie próbkizmipsokzzao w ouszance iw tumperatu-rze 70°C, suszono je zSb nZatejrs noy przkz Z1 dab moni torujgcp rze^ ten czas ubytek wo dy^usponieSaUs nycSbaóboO xapraw bw slu-tej masy przed procesem wygrzewania wynikato z tego, ze próbki wilgotne bez dodar°u wtó^en I3!3 wyi^zawano doZzw^-rnra^udp 600°C ulegaty licznyrt ekapl oojom jsiruN ing). Ziaw.sko to ajZ o rrpj-bardziej intensyw^poUczkb szyOóiopo zrzyroafn tampcrnourp.
Badania przeprzwakzbzow nzkbleGbownej Stuzby Pozarni-czej oraz na Politechnice Warszawskiej. Wytrzymatosc na zginanie oznaczano na podstawie procedury opisanej w normie PN-EN 1015-11:2001 <29-. Jakododatekzastosowapo wtbknz polipropylenowe FiNroZorHi gp Grado lEJO.PVy-^c^napptjad^c^i^ porównawcze dla beleozek SeddsdatZawjókien oraz zdoZzr-kiem wtókien w iloscil^ kgnmriTempdraturybpdswczezawle-raty si? w zakresie od 20°C do 600°C. Próbki wygrzewano w pie-cu w trzech temperztkrsuZ OaSowozych <2b0dCit^00tn, W00°cr. W czasie badan dqzozo dwteird. ^lay rooktad tnmpkradury us o;za-sie byt zblizony do wurunkkw tarmicznych otandonZowegs goza-ru. Po wygrzewaniu w pieou i oc- , pr^tsbi ZaZParazowo
poddawano badaniom oznaczenia wytrzymatosci na zginanie.
W kazdym punkcie pomiarowym zbadano po 3 próbki (za-równo z dodatkiem uraz bez dodatku wtókien PP).
Na rycinie 1 przedstawioaof ro-ram badaU prng sznkczpoi u wytrzymatosci na zoinknio cZW-^^í eczadzawrawswdnhv Sodst-kiem i bez dodatku wtókien polipropylenowych.
Testing regime and methods Aim and scope of study
The aim of the study was to determine the effect of high temperatures on changes in the flexural strength of cement mortars with and without the addition of polypropylene fibres (PP), following a predefined test procedure. The studies discussed in this article also aimed to examine the possibilities for improving the strength parameters of cement composites exposed to high temperatures by adding PP fibres to the mix. The test samples were made as small, rectangular-prism beams sized 40 x 40 x 160 mm. After 24 hours, the formed samples were removed from the moul d andplacedinwater for 27 days. Subsequently, the samples were transferred to a climatic chamber with RH = 99% and a temperature of 20°C, where they were stored for fovthe r60 dayo. Nexf, time sampleswere placed in a dryer and drief toconotant waif ht dor21 dayo, with water loss being moa itoref thuvuthnutthls pvfioda Thofested mortar samples were dfied te convtant weidht betuse heating because moist samples without PP fibres spalled extensively when heated to 600°N.Spall ing wos tde mfsf eftentive when the temperature iacreacfel obfuml1.
Thetdsts wfrn 60™^^ c the Maif School of Fire Service and the Warsaw University of Technology. The flexural strength was determined using the procedure described in the PN-EN tdlt-llihOOl stafdecf [29]. Fifrofer Hlgh Grade 190 polypro-pyldne f^fasmerf used as Horn Comparative tests were
coolutttV for Oeamcwithodtfidren afMc ontaining 1.8 kg/m3 of fibrfs. dheOeaf t hmperadurbs otuatdfrom 20°C to 600°C. The rHuef htatnd iutt fumauu atthoee temperatures (200°C, 400°C, 600°C). During the tests, measures were taken to make sure that the distribution of temperature in time was similar to fhc Ihermalcotidrtions o.v rec|u|drflre. After each heating and cooCvc, eii of rhusamplttwere te stedfor flexural strength.
Three samples were tested per each measurement point (both with and without PP fibres).
Figure 1 shows the testing regime for the determination of flexural strength for mortar beams with and without the addi-fifv oreolypthftylene flbrcu.
Rycina 1. Program badan przy oznaczaniu wytrzymatosci na zginanie ftm [MPa] Figure 1. Testing regime for the determination of flexural strength ftm [MPa] Zrodto: Opracowanie wtasne. Source: Own elaboration.
Charakterystyka uzytych materiatów
Do wykonania zaprawy uzyto cement CEM I 42,5 R La-farge z cementowni Matogoszcz spetniaj^cy, wg deklaracji producenta, wymagania normy PN-EN 197-1:2002 [30]. Jako modelowy material badawczy przyjçto zaprawç cementowq
0 niskim wspótczynniku w/c = 0,25, doszczelnionq dodatkiem pytu krzemionkowego. Do zaprawy wykorzystano piasek wi-slany 0/2 mm oraz pyt krzemionkowy Silimic. Do zaprawy uzyto wodç wodociggowg zgodng z wymaganiami PN-EN 1008:2004 [31]. Jako domieszkç uzyto Chrysofluid Optima 185 wytwarzanq na bazie modyfikowanych polikarboksylatów
1 fosfonianów, zgodnq z wymaganiami normy PN-EN 934-2 [32]. Zestawienie sktadów do wykonania próbek zaprawy po-trzebnych do realizacji przyjçtego planu eksperymentu za-mieszczono w tabeli 1.
Tabela 1. Sktady zapraw cementowych Table 1. Compositions of cement mortars
Oznaczenie sktadu/Composition designation
0F 1.8F
Cement/CEM I 42.5 R cement, [kg/m3] 846 846
Mikrokrzemionka/ Microsilica [kg/m3] 84.6 84.6
Piasek/Sand [kg/m3] 1249 1249
Plastyfikator/Optima 185 plasticiser [%] m.c. 2 2
Woda/Water [dm3] 215 215
Wtókna/Fibrofor High Grade 190 fibres [kg/m3] - 1.8
Zrodto: Opracowanie wtasne na podstawie [27].
Source: Own elaboration based on [27].
Do badan uzyto wtokien Fibrofor High Grade typ 190 produk- Fibrofor High Grade Type 190 fibres made by Brugg Contec
cji firmy Brugg Contec AG. W tabeli 2 podano charakterystyk? AG were used for the study. Table 2 shows the characteristics
wtokien na podstawie danych producenta [33]. of fibres based on manufacturer's data [33].
Tabela 2. Charakterystyka wtókien Fibrofor High Grade wykorzystanych do badan
Table 2. Characteristics of Fibrofor High Grade fibres used for the tests
Wtasciwosc/Property Nazwa wtókien/Fibre name
Fibrofor High Grade 190
Barwa/Colour Beige
Charakterystyka/Characteristic Wiqzkowane, fibrylowane/Binded, fibrillated
Dtugosc/Length [mm] 19
Grubosc folii/Film thickness [mm] 80
G^stosc/Density [g/cm3] 0.90
Wytrzymatosc na rozciqganie/Tensile strength [N/mm2] ~ 400
Temperatura mi^knienia/Softening temperature [°C] approx. 150
Zródto: Opracowanie wtasne. Source: Own elaboration.
Na rycinie 2 przedstawiono zdj^cie wtokien uzytych do Figure 2 shows a picture of the fibres used in the tests.
badan.
Characteristics of materials used
The CEM I 42.5 R Lafarge cement from the Matogoszcz cement plant, compliant with the PN-EN 197-1:2002 standard, as declared by the manufacturer, was used to make the mortar [30]. Cement mortar with a low w/c ratio = 0.25, additionally sealed with silica liquid, was used as a model test material. Sand from the Vistula River (0/2 mm) and the Silimic silica dust, and network water compliant with the PN-EN 1008:2004 standard [31] were used to make the mortar. The Chrysofluid Optima 185, made from modified polycarboxylates and phos-phonates, compliant with the PN-EN 934-2 standard, was used as admixture [32]. A list of sample compositions required to complete the experiment as planned is provided in Table 1.
Rycina 2. Wtokna polipropylenowe Fibrofor High Grade 190 Figure 2. Fibrofor High Grade 190 polypropylene fibres Zrodto: Opracowanie wtasne. Source: Own elaboration.
Opis stanowisk badawczych Stanowisko do wygrzewania probek
Wygrzewanie pröbek przeprowadzono w Laboratorium Me-chaniki i Wytrzymatosci Materiatöw w Szkole Gtöwnej Stuzby Pozarniczej. Stanowisko do wygrzewania pröbek stanowit elek-tryczny sredniotemperaturowy piec komorowy typu PK 1100/5 wraz z komputerem PC (ryc. 3). Sterownie piecem oraz rejestro-wanie temperatury w trakcie wygrzewania pröbek odbywato si? przy uzyciu specjalistycznego oprogramowania.
Description of test stands Sample heating stand
The samples were heated in the Material Mechanics and Strength Laboratory of the Main School of Fire Service. The heating was done using the PK 1100/5 electric medium-temperature chamber furnace with PC support (Figure 3). Specialised software was employed to control the furnace and record temperatures during sample heating.
Rycina 3. Stanowisko do wygrzewania pröbek Figure 3. Sample heating stand Zrodto: Opracowanie wtasne. Source: Own elaboration.
Po zatozonym okresie kondycjonowania pröbki kazdego z kompozytöw podzielono na grupy, ktöre poddano procesowi wygrzewania w temperaturach 200°C, 400°C i 600°C. Do pomiaru temperatury podczas procesu wygrzewania pröbek zastosowano trzy termopary pomiarowe: termopar? regulacyjnq (TR) - mierzq-cq temperatur? wewnqtrz pieca oraz dwie termopary mierzqce temperatur? na pröbce (T1, T2). Termopara T1 zostata przytwier-dzona do scianki pröbki, a termopara T2 zostata umieszczo-na w nawierconym kanaliku - koniec termopary umieszczono w potowie grubosci pröbki. Kazdorazowo wygrzewano parti?
After the sample conditioning, samples of each component were divided into groups, which were then subjected to heating at 200°C, 400°C and 600°C. Three thermocouples: the regulating thermocouple (RT) - measuring temperature inside the furnace - and two thermocouples measuring temperature on the sample (T1, T2) were used during sample heating. The thermocouple T1 was attached to the sample side, and the thermocouple T2 was placed on a bored duct, with the thermocouple's tip inserted halfway into the depth of the sample. A batch of seven test samples (three samples without fibres,
7 probek przewidzianych do badan (3 probki bez dodatku wto-kien, 3 probki z dodatkiem wtokien oraz dodatkowq 1 probke, na ktorej mierzono temperature za pomocq termopar T1 oraz T2).
Na rycinach 4 i 5 przedstawiono widok komory pieca wraz z rozmieszczeniem w nim partii probek przewidzianych do badan oraz probke, na ktorej mierzono temperature.
Kazdq probke przewidzianq do badan opisano kodem litero-wo-cyfrowym zgodnie przyjetym schematem (probki z dodatkiem wtokien - Z1,8F oraz probki bez dodatku wtokien - Z0F). Przyjety kod np. 0F200/1 oznacza probke bez dodatku wtokien, wygrzewanq w temperaturze 200°C o numerze probki 1. Kazdo-razowo po wygrzewaniu piec wytqczano i studzono do tempera-tury bezpiecznej (okoto 100°C), nastepnie piec otwierano i probki schtadzaty sie przez okres okoto 24 godzin do osiqgniecia temperatury pokojowej, okreslonej jako normalna (20°C). Nastepnie po ostygnieciu probki zostaty poddawane badaniom wytrzymatosciowym, zgodnie z zatozonq procedure badawczq.
three samples with fibres and one additional sample on which temperature was measured using the thermocouples T1 and T2) was heated each time.
Figures 4 and 5 show the furnace chamber along with the arrangement of the test samples and the sample on which the temperature was measured.
Each test sample was assigned a letter-and-number code according to a predefined pattern (samples with fibre addition - Z1.8F and samples without fibre addition - Z0F). For example, the 0F200/1 code means a sample without fibres, heated at 200°C, whose sample number is 1. Each time after heating, the furnace was turned off and cooled to a safe temperature (approx. 100°C). Next, the furnace was opened to let the samples cool for about 24 hours to room temperature, defined as standard temperature (20°C). After reaching room temperature, the samples were subjected to strength testing in line with the predefined procedure.
Rycina 4. Probki prostopadtoscienne w komorze pieca (gdzie: 3 probki bez dodatku wtokien; 1 probka do pomiaru rozktadu temperatury; 3 probki z dodatkiem wtokien PP)
Figure 4. Rectangular-prism samples in the furnace chamber (where: three samples without fibres; one sample to measure the temperature distribution; three samples with the addition of PP fibres) Zrodto: Opracowanie wtasne. Source: Own elaboration.
b)
Rycina 5. Rozmieszczenie termopar pomiarowych (gdzie: a) widok probki z zamocowanymi termoelementami; b) schemat rozmieszczenia termoelementow w probce)
Figure 5. The arrangement of the thermocouples, where a) sample with attached thermocouples; b) diagram of the distribution of thermocouples in the sample) Zrodto: Opracowanie wtasne. Source: Own elaboration.
a)
Probki wygrzewano do momentu osiqgni^cia przez termo-pary pomiarowe zgdanej temperatury. Po wyrownaniu tempe-ratury na termoparach pomiarowych utrzymywano zatozong temperature jeszcze przez 30 minut. Nastepnie po ostygni^ciu na wszystkich probkach przeprowadzono testy wytrzymatosci na zginanie. Na ryc. 6-8 pokazano przyktadlowq krzywq obra-zujgcg rzeczywisty roektap aeray eratur wyyt-nujkpyyh w puy У-tach pomiarowych.
The samples were heated until the thermocouples reached the required temperature. Once the temperature was equal on thermocouples, the target temperature was maintained for further 30 minutes. Next, all the samples were cooled and subjected to flexural-strength testing. Figures 6-8 show an example of the curve illustratingthe actualdistribution of temperatures at the vu uasuceetero points.
[Regulacyjna - regulating thermocouple, termopara - thermocouple, temperature - temperature, czas - time]
Rycina 6. Przebieg procesuwygrzewania w temperaturze 200°C
Figure 6. The heating processat 200°C
Zrodto: Opracowanie wtasne.
Source: Own elaboration.
REGULACYJNA TERMOPARA 1 TERMOPARA 2
30 40 50 60 Czas [mill]
so
90
[Regulacyjna - regulatingthermocouple, termopara-thermocouple, temperature - temperature, czas - time]
Rycina 7. Przebieg procesu wygrzewania w temperaturze 400°C
Figure 7. The heating process at 400°C
Zrodto: Opracowanie wtasne.
Source: Own elaboration.
700
Czas [111 ill |
[Regulacyjna - regulating thermocouple, termopara - thermocouple, temperature - temperature, czas - time]
Rycina 8. Przebieg procesu wygrzewaniawtemperaturze600°C
Figure 8. The heating process at600°C
Zrodto: Opracowanie wtasne.
Source: Own elaboration.
Stanowisko do badania wytrzymatosai na zginanie
Badania wytrzymatosciowe przeprowadzono w Zaktadzie Inzynierii Materiatow Budowlanych na Politechnice Warszaw-skiej. Wytrzymatosc na zginanie badanona odpowiednio pr^^-stosowanej maszynie wytrzymatosciowej o za-
kresie pomiarowym 0-30 kN.
Flexuralstrength tester
The strength tests were performed in the Institute of Construction Material Engineering, the Warsaw University of Tech-nology.Tho fiexural strength was tested using a properly adjusted stre neth te ster e .NisT ROU 5with a measurement rangeodO w 30Slh.
Rycina 9. Widok probki umieszczonej w maszynie wytrzymatosciowej Figure 9. The tester with a sample placed in it Zrodto: Opracowanie wtasne. Source: Own elaboration.
Urzqdzenie podtqczone byto do komputera, na ktorym za-instalowana zostata aplikacja Instron Bluehill stuzqca do ste-rowania maszynq. Maszyna ta dziçki mozliwosci wymiany gto-wic i uchwytow moze bye wykorzystywana w szerokim zakresie badan wytrzymatosciowych.
The device was connected to a computer with the Instron Bluehill application installed to control the tester. The tester's replaceable head and handles make it suitable for a broad range of strength tests.
Wyniki badan
Test results
Wyniki badan przedstawiono na wykresach ilustruj^cych srednie wartosci wytrzymatosci na zginanie probek zaprawy bez
The test results are shown in graphs illustrating the average fiexural strengths of mortar samples with and without PP fibre
dodatku oraz z dodatkiem wtokien polipropylenowych (PP) w za-leznosci od temperatury wygrzewania. W tabeli 3 zamieszczono zestawienie otrzymanych wynikow badan dotyczqcych zmiany wytrzymatosci na zginanie w procentach, gdzie wartosc 100% stanowi wytrzymatosc dla probek zaprawy bez dodatku wtokien polipropylenowych otrzymang w temperaturze 20°C. Wyniki zmian wzgl^dnej wytrzymatosci na zginanie dla badanych zapraw otrzy-mano jako stosunek wytrzymatosci na zginanie dla probek wy-grzewanych do wytrzymatosci probek niewygrzewanych ftT/ft20.C.
Tabela 3. Srednie wartosci wytrzymatosci na zginanie kompozytow z dodatkiem i bez dodatku wtokien PP w zaleznosci od temperatury wygrzewania wraz z procentowymi zmianami wytrzymatosci (probka niewygrzewana bez wtokien - 100%)
Table 3. The average values of the flexural strength of composites with and without the addition of PP fibres depending on the heating temperature, including changes in the strength expressed as a percentage (unheated fibreless sample -100%)
additions depending on heating temperatures. Table 3 lists the test results for changes in the flexural strength expressed as a percentage, where 100% is the strength of mortar samples without PP fibres obtained at 20°C. The changes in the relative flexural strength for tested mortars were calculated as the relationship between the flexural strength for heated samples and the flexural strength for unheated samples (ftT/ft2(rc).
Wytrzymatos cnaz ginanie flm [MPa] / Flexural strengthflm [MPa]
Próbki/ Samples 20 °C 200°C 400°C 600°C
flm [Mpa] 7,7 7,1 6,3 5
Z0F VWC [%] 100 92,21 81,82 64,94
Zmiana wytrzymatosci [%]/ Change in strength [%] 0 -7,79 -18,18 -35,06
ftm [Mpa] 11 8,9 7,4 5,5
Z1.8F VWc [%] 142,86 115,58 96,1 71,43
Zmiana wytrzymatosci [%]/ Changeim strength [%] 42,86 15,58 -3,9 -28,57
Zródto: Opracowanie wtasne. Source: Own elaboration.
Na rycinie 10 przedstawionoze stawienie srednich wartosci wytrzymatosciowych dla badanych zapraw cementowych z dodatkiem wtókien polipropylenowycli orazbez nich, wza leznosci od temperatury wygrzewania.
Figure 10 lists the average strengths for the tested cement mortars with and without the addition of polypropylene fibres dependingon the heatingtemperature.
J
a 4
I 2
100
■ 7.],8F
400
U[ii[Ki;ttu|"C]
[temperatura - temperature; wytrzymaioécnazginanie- flexural strength]
Rycina 10. Zestawienie srednich wartosci wytrzymatosci na zginanie próbek bez dodatku oraz z dodatkiem wtókien polipropylenowych w róznych temperaturach
Figure 10. List of the average flexural strengths of samples with and without the addition of polypropylene fibres at different temperatures Zródto: Opracowanie wtasne. Source: Own elaboration.
Po analizie otrzymanych wyników mozna zauwazyc wyraz-ne umocnienie i wzrost wytrzymatosci na zginanie dla próbek zaprawy z dodatkiem wtókien PP w temperaturach od 20 do 400°C. W temperaturze 600°C nastqpito pogorszenie wytrzymatosci zarówno dla próbek zaprawy z dodatkiem wtókien, jak i bez
The analysis of the results indicates that mortar samples with PP fibres were markedly stronger, and had higher flexural strengths at 20 to 400°C. At 600°C, the strengths declined for mortar samples both with and without PP fibres. Notably, mortars with polypropylene fibres had higher
wtokien PP. Nalezy podkreslic, iz w catym zakresie temperatur od 20 do 600°C otrzymano wyzsze wartosci wytrzymatosci na zginanie dla zaprawy z dodatkiemwtokien polipropylenowyc h.
Na ryc. 11 przedstawiono cosCawieniyspadkôw wytrzyma-tosci na zginanie w procentach, kpziewartosc 100% stanowi wytrzymatosc dla probek zaprawy bez dodatku wtokien polipro-pylenowych nie podda nych wygrzewaniu.
flexural strengths across the temperature range from 20
to 600°C.
Figure 11 lists the decreases in the flexural strength expressed as a percenea,e, wherel00% eepresents the strength of unheated mortar samples without the addition of polypropylene fibres.
[temperature - temperature; zmiana wytrzymatosci - change instrength]
Rycina 11. Zestawienie spadkowwytrzymatosci nazginanieprobek zaprawy bez dodatku oraz z dodatkiem wtokien polipropylenowych w roz-nych temperaturach (probkaniewygrzewanabezwtokien - 100%)
Figure 11. List of decreasesin the flexuralstrengthformortarsampleswithandwithout theadditionofpolypropylene fibres at different temperatures (unheated fibrelesssample - 100%) Zrodto: Opracowanie wtasne. Source: Own elaboration.
Przeprowadzone badania wykazaty, iz wytrzymatosc na zginanie probek zaprawy poddanych procesowi wygrzewania w temperaturach 200°C, 400°C i 600°C ulega obnizeniu. Warto zauwa-zyc, ze dodatek wtokien polipropylenowych (jako mikrozbrojenie probek) sprawit, ze wytrzymatosc na zginanie byta wiçksza w kaz-dym zakresie temperatur. Najwiçksza roznica zmiany wytrzymatosci (tj. 43%) probek z dodatkiem (Z1,8F) i bez dodatku wtokien (Z0F) wystqpita w temperaturze normalnej, tj. 20°C. Dowodzi to, ze wtokna PP dodane do mieszanki betonowej ograniczajq po-wstawanie rys skurczowych oraz mikrodefektow, zwi^zanych ze skurczem wczesnym w pierwszej fazie hydratacji cementu i ksztattowania siç cech wytrzymatosciowych. W tym celu nie-zbçdne jest poparcie badan wytrzymatosciowych analizq struk-turalnq (mikroskopowq) pozwalajqcq ocenic zmiany fazowe w za-prawach i objasnic, jakie procesy zachodzq w kompozycie.
Pozytywny wptyw dodatku wtokien polipropylenowych po-twierdzono w catym zakresie temperaturowym przeprowadzonych badan, ktore wykazaty, iz zwiçkszajq one wytrzymatosc na zginanie kompozytow cementowych poddanych obrobce termicznej.
The tests have shown that the flexural strength of mortar samples declined when heated at 200°C, 400°C and 600°C. The addition of polypropylene fibres (as sam ple micro-reinforcement), however, caused an increase in the flexural strength across the range of the temperatures studied. The largest change in strength (43%) for samples with (Z1.8F) and without (Z0F) the addition of fibres was found at the normal temperature of 20°C. This proves that the addition of PP fibres reduces contraction cracking and micro-defects associated with early contraction in the first phase of cement hydration and strength formation. Hence, it is necessary to support the strength tests with structural (microscopic) analysis, facilitating an assessment of phase changes in mortars and an explanation of the processes occurring in the composite.
The positive effect of polypropylene fibre addition was confirmed for all the temperatures studied, demonstrating that polypropylene fibres increase the flexural strength of cement composites subjected to thermal treatment.
Wnioski
Po przeprowadzeniu badan wytrzymatosci na zginanie za-praw cementowych z dodatkiem i bez dodatku wtokien polipropylenowych, poddanych obrobce termicznej sformutowano na-stçpujqce wnioski:
Conclusions
The flexural strength tests of cement mortars with and without the addition of polypropylene fibres subjected to thermal treatment led to the following conclusions:
1. W catym zakresie temperatur od 20°C do 600°C zaprawy cementowe z dodatkiem wtokien polipropylenowych wykazaty wyzszq wytrzymatosc na zginanie.
2. Najwiçksze spadki wytrzymatosci na zginanie zaobser-wowano w temperaturach 400°C oraz 600°C. Redukcja wytrzymatosci probek z dodatkiem wtokien PP w temperaturze 400°C wzglçdem niewygrzewanych probek z dodatkiem wtokien wyniosta 32,8%, zas w temperaturze 600°C - 50%. Dla probek bez dodatku wtokien spadek wytrzymatosci w temperaturze 400°C wyniost 18,18%, a w temperaturze 600°C osiqgnqt wartosc 35,06% wzglç-dem niewygrzewanych probek bez dodatku wtokien.
3. Dodatek wtokien polipropylenowych w ilosci 1,8 kg/m3 moze znaczqco ograniczac powstawanie rys i pçkniçc w pierwszej fazie dojrzewania betonu.
4. Wykonane badania potwierdzajq zasadnosc stosowa-nia wtokien polipropylenowych do mieszanki betono-wej, poniewaz dodatek wtokien poprawia wytrzymatosc na zginanie zarowno w wysokich temperaturach, jak i w temperaturze normalnej (pokojowej). Pozytywny wptyw wtokien polipropylenowych potwierdzajq rowniez badania przeprowadzone w kraju i za granicq.
1. Across the range of the temperatures studied, from 20°C to 600°C, cement mortars with polypropylene fibres exhibited higher flexural strengths.
2. The largest decreases in the flexural strength were observed at 400°C and 600°C. The reduction in the strength of samples with PP fibres heated at 400°C and 600°C relative to unheated samples with PP fibres was 32.8% and 50%, respectively. For samples without PP fibres, the strength decreased by 18.18% at 400°C, and by 35.06% at 600°C relative to unheated samples without PP fibres.
3. The addition of 1.8 kg/m3 of PP fibres can, therefore, significantly reduce cracking in the first phase of concrete hardening.
4. The study has confirmed the practicability of adding PP fibres to the concrete mix, as this improves the flexural strength at both high and normal (room) temperatures. This positive effect of PP fibres has also been proven by other studies conducted in Poland and abroad.
Literatura/Literature
[1] Behnood A., Ghandehari M., Comparison of compressive and splitting tensile strength of high-strength concrete with and without polypropylene fibers heated to high temperatures, "Fire Safety Journal" 2009, 44, 8, 1015-1022.
[2] Drzymata T., Jackiewicz-Rek W., Gataj J., Sukys R.: Assessment of mechanical properties of high strenght concrete (HSC) after exposure to high temperature, "Journal of Civil Engineering and Management" 2018, 24(2), 138-144.
[3] Drzymata T., Wptyw dodatku wtokien polipropylenowych do kompozytow cementowych poddanych oddziatywaniu wysokiej temperatury na ich wytrzymatosc na rozciqganie, „Przemyst Chemiczny" 2017, 96(9), 1000-1003.
[4] Drzymata T., Jackiewicz-Rek W., Tomaszewski M., Kus A., Gataj J., Sukys R., Effects of High Temperature on the Properties of High Performance Concrete (HPC), Procedia Engineering, 2017, 172, 256-263.
[5] Drzymata T., Ogrodnik P., Zegardto B., Wptyw oddziatywania wysokiej temperatury na zmianç wytrzymatosci na zginanie kompozytow cementowych z dodatkiem wtokien polipropylenowych, „Technika Transportu Szynowego", 2016, 12/, 82-86.
[6] Hager I., Tracz T., Wptyw wysokiej temperatury na wybrane wtasciwo -sci betonu wysokowartosciowego z dodatkiem wtokien polipropyleno-wych, „Cement, Wapno, Beton" 2009, 3-10.
[7] Jackiewicz-Rek W., Drzymata T., Kus A., Tomaszewski M., Durability of high performance concrete (HPC) subject to fire temperature impact, "Archives of Civil Engineering", 2016,. LXII, 4, 2/2,73-93.
[8] Kus. A., Tomaszewski M., Jackiewicz-Rek W., Drzymata T., Wytrzymatosc a trwatosc betonow wysokowartosciowych po ekspozycji na wysoka temperature, „Materiaty Budowlane" 2014, 10, 48-50.
[9] Tomaszewski M., Kus A., Jackiewicz-Rek W., Drzymata T., Konse-kwencje oddziatywania warunkowpozaru na mtody beton wysokowar-tosciowy, „Materiaty Budowlane" 2014, 10, 51-53.
[10] Ogrodnik P., Zegardto B., Halicka A., Wstçpna analiza mozliwosci zastosowania odpadow ceramiki sanitarnej w funkcji kruszywa do
betonow pracujqcych w warunkach wysokich temperatur, BiTP Vol. 25 Issue 1, 2012, pp. 49-56.
[11] Zegardto B., Ogrodnik P., Analiza destrukcyjnego wplywunasqczenia wodq na parametry wytrzymalosciowe betonow poddanych warunkom pozarowym, BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp. 27-35.
[12] Han C., Hwang Y., Yang S., Gowripalan N., Performance of spalling resistance of high performance concrete with polypropylene fiber con -tents and lateral confinement, "Cement Concrete Research" 2005, 35, 17471753.
[13] Bednarek Z., Drzymata T., Podstawowe problemyprowadzenia dzialan ratowniczo-gasniczych orazzapewnienia bezpieczenstwa pozarowego w tunelach, „Materiaty Budowlane" 2014, 10, 175-177.
[14] Drzymata T., Podstawowe problemy oraz specyfika prowadzenia dzia-Ian ratowniczo-gasniczych w tunelach drogowych, „Logistyka" 2014, 5, 364-370.
[15] Bednarek Z., Drzymata T., Migut A., Analiza bezpieczenstwa pozarowego w tunelach drogowych i kolejowych, „Budownictwo Görnicze i Tunelowe" 2014, 4, 8-12.
[16] Bednarek Z., Drzymata T., Analiza zagrozen wystçpujqcych w tunelach komunikacyjnych na skutekeksplozyjnego odpryskiwania betonu, „Obiekty Inzynierskie"r 2011, 1/(8), 31-39.
[17] Bednarek Z., Drzymata T., Zagrozenie wystçpowania eksplozyjnego odpryskiwania betonu w czasie pozaru w tunelach komunikacyjnych, „Logistyka" 2010, 6, 173-184.
[18] Bednarek Z., Drzymata T., Wplywtemperaturwystçpujqcychpodczas pozaru na wytrzymalosc na sciskanie fibrobetonu, „Zeszyty Nauko-we SGSP" 36, 61-84.
[19] Gawin D., Witek A., Pasavento F., O ochronie betonowej obudowy tu-neluprzed zniszczeniem w warunkach pozarowych - wynikiprojektu UPTUN, „Inzynieria i Budownictwo" 2006, 11, 622-625
[20] Gawin D., Pasavento F., Majorana C.E., Scherefler B.A., Modelowa-nieprocesu degradacjibetonu w wysokich temperaturach, „Inzynieria i Budownictwo" 2003, 4, 218-221.
[21] Kalifa P., Chene G., Galle C., High-temperature behavior of HPC with polypropylene fibers from spalling to microstructure, "Cement Concrete Research" 2001, 31, 1487-1499.
[22] Potka M., Drzymata T., Analiza wybranych wtasciwoscipalnych wto-kien polipropylenowych (PP) stosowanych jako dodatek do fibrobe-tonu w temperaturach pozarowych, „Przemyst Chemiczny", 2015, 94(10), 1717-1722.
[23] Rudnik E., Drzymata T., Thermal behavior of polypropylene fiber-reinforced concrete at elevated temperatures, "Journal of Thermal Analysis and Calorimetry", 2017, 131, 2, 1005-1015.
[24] Jamrozy Z., Beton i jego technologie, Wydawnictwo Naukowe PWN, Krakow 2000.
[25] Drzymata T., Projekt badawczy Badanie wptywu temperatur wystçpujqcych podczas pozaru na wytrzymatosc fibrobetonu, BW/E-422/8/2008SGSP, Warszawa 2008.
[26] Bednarek Z., Drzymata T., Projekt badawczy, Wptywtemperaturwy-stçpujqcych podczas pozaru na wybrane parametry wytrzymatoscio-we fibrobetonu, S/E-422/8/2007, I Etap, SGSP, Warszawa 2008.
[27] Drzymata T., Projekt badawczy, Optymalizacja ilosci dodatku wtokien polipropylenowych do betonu w celuprzeciwdzialania eksplozyjnemu odpryskiwaniu betonu w tunelach komunikacyjnych w trakcie pozarow, S/E-422/18/14/15/16 SGSP, Warszawa 2014-2016.
[28] Brandt A.M., Zastosowanie wtokien, jako uzbrojenia w elementach betonowych, Konferencja „Beton, na progu nowego milenium", Krakow 2000, 433-444.
[29] PN-EN 1015-11:2001 Metody badan zapraw do murow Czçsc 11: Okreslenie wytrzymatosci na zginanie i sciskanie stwardniatej zaprawy.
[30] PN-EN 197-1:2002 Cement. Czçsc 1: Sktad, wymagania i kryteria zgodnosci dotyczgce cementow powszechnego uzytku.
[31] PN-EN 1008:2004 Woda zarobowa do betonu. Specyfikacja pobie-rania probek, badania i oceny wody zarobowej do betonu".
[32] PN-EN 934-2 Domieszki do betonu, zaprawy i zaczynu. Czçsc 2: Domieszki do betonu. Definicje, wymagania, zgodnosc, znakowa-nie i etykietowanie.
[33] Karta techniczna wtokien Fibrofor High Grade 190.
ML. BRYG. DR INZ. TOMASZ DRZYMALA - jest absolwentem studiow magisterskich Szkoty Gtownej Stuzby Pozarniczej w Warszawie, kto-rg ukonczyt w 2004 roku na Wydziale Inzynierii Bezpieczenstwa Po-zarowego. W 2005 roku ukonczyt studia na kierunku budownictwo na Wydziale Budownictwa i Inzynierii Srodowiska ATR w Bydgosz-czy. W 2010 roku obronit rozprawç doktorskg i otrzymat stopien dok-tora nauk technicznych w dyscyplinie budownictwo, nadany uchwa-tg Rady Wydziatu Budownictwa i Architektury Politechniki Lubelskiej. Od 2011 roku zajmuje stanowisko kierownika Zaktadu Podstaw Budownictwa i Materiatow Budowlanych w Katedrze Bezpieczenstwa Budowli i Rozpoznawania Zagrozen SGSP. W ramach rozwoju nauko-wego uczestniczy jako prelegent w konferencjach krajowych i zagra-nicznych, publikuje w czasopismach fachowych. Jest autorem oraz wspotautorem ponad 100 artykutow i publikacji naukowych o tema-tyce dotyczgcej ochrony przeciwpozarowej oraz budownictwa. Jego gtowne zainteresowanie skupia siç obecnie na badaniu wptywu wyso-kiej temperatury na zmiany wtasciwosci kompozytow cementowych oraz na komputerowym modelowaniu procesow gaszenia.
DR INZ. BARTOSZ ZEGARDLO - absolwent Wydziatu Inzynierii Lg-dowej Politechniki Warszawskiej (kierunek: budownictwo). Do 2008 roku inzynier budownictwa petnigcy funkj kierownika budowy oraz projektanta. W 2014 roku obronit rozprawç doktorskg pt. Zastosowanie odpadow ceramiki sanitarnej, jako kruszywa do betonow specjalnych.
DR INZ. WIOLETTA JACKIEWICZ-REK - prodziekan ds. studenc-kich na Wydziale Inzynierii Lgdowej Politechniki Warszawskiej. Od 2003 roku pracuje w Zaktadzie Inzynierii Materiatow Budowlanych. Jej dziatalnosc naukowa zwigzana jest z technologig betonow specjalnych, gtownie betonow: wysokopopiotowych, samozagçszczal-nych, a ostatnio - nawierzchniowych. W 2010 roku obronita rozprawç doktorskg pt. Ksztattowanie mrozoodpornosci betonow wysokopopiotowych. Jest autorkg lub wspotautorkg okoto 70 publikacji z zakresu technologii betonu.
INZ. DANIEL SOWINSKI - absolwent Szkoty Gtownej Stuzby Pozarni-czej w Warszawie, ktorg ukonczyt w 2017 roku na Wydziale Inzynierii Bezpieczenstwa Pozarowego.
JUN. BRIG. TOMASZ DRZYMAtA, PH.D., ENG. - graduated with a Master's degree from the Main School of Fire Service in Warsaw, the Faculty of Fire Safety Engineering, in 2004. Earned a construction degree from the Academy of Technology and Agricultural Sciences in Bydgoszcz, the Faculty of Construction and Environmental Engineering, in 2005. Defended his doctoral dissertation and earned the degree of Doctor of Science in the field of construction, awarded under a resolution of the Council of the Faculty of Construction and Architecture of the Lublin University of Technology, in 2010. Since 2011 he has been heading the Faculty of Construction and Construction Materials Basics at the Department of Structural Safety and Risk Identification, the Main School of Fire Service. As a researcher, he has spoken at conferences in Poland and abroad, and published in specialist journals. He has authored and co-authored more than 100 papers and research publications on fire prevention and construction. Currently, his main focus is on investigating the effect of high temperatures on changes to the properties of cement composites, and on computer-based modelling of extinguishing processes.
BARTOSZ ZEGARDtO, PH.D, ENG. - graduated in construction from the Faculty of Civil Engineering, the Warsaw University of Technology. Worked as a site manager and designer until 2008. Defended his doctoral dissertation entitled The application of ceramic sanitary ware waste as aggregate for special-purpose concrete in 2014.
WIOLETTA JACKIEWICZ-REK, PH.D, ENG. - Deputy Dean for Student Affairs at the Faculty of Civil Engineering, the Warsaw University of Technology. Has been with the Institute of Construction Material Engineering since 2003. As a researcher, she has been primarily concerned with special-purpose concrete technology, including mainly high-volume fly ash concrete, self-compacting concrete and, most recently, pavement-quality concrete. Defended her doctoral dissertation entitled Developing the freeze-thaw durability of high-volume fly ash concrete in 2010. She has authored or co-authored about 70 publications on concrete technology.
DANIEL SOWINSKI, ENG. - graduated from the Main School of Fire Service in Warsaw, the Faculty of Fire Safety Engineering, in 2017.
Mlnlsterstwo Naukl i Szkolnictwa Wyzszego
Stworzenie anglojçzycznych wersji oryginalnych artykutow naukowych wydawanych w kwartalniku „BITP. Bezpieczenstwo i Technika Pozarnicza" - zadanie finansowane w ramach umowy 658/P- DUN/2018 ze srodkow Ministra Nauki i Szkolnictwa Wyzszego przeznaczonych na dziatalnosc upowszechniajgcg naukç.
