Zastosowanie dwóch technik pomiarowych do oceny struktury wewnętrznej fibrobetonu

pol Article in Polish DOI: 10.14313/PAR_254/111

send Janusz Kobaka *, Jacek Katzer **, Machi Zawidzki *** * AGH Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie, Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki, al. Adama Mickiewicza 30, 30-059 Kraków ** Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie, Wydział Geoinżynierii, ul. Michała Oczapowskiego 2, 10-719 Olsztyn *** Sieć Badawcza Łukasiewicz – Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP, Al. Jerozolimskie 202, 02-486 Warszawa

Download Article

Streszczenie

W artykule opisano badania struktury wewnętrznej betonu zbrojonego włóknami stalowymi przy zastosowaniu dwóch nieniszczących technik pomiarowych: metody wykorzystującej fale ultradźwiękowe oraz metody wykorzystującej indukcję elektromagnetyczną. Metoda ultradźwiękowa pozwoliła na określenie wad materiałowych powstałych w wyniku niejednorodnego rozkładu włókien w przestrzeni badanych ciał próbnych. Metoda wykorzystująca indukcję elektromagnetyczną pozwoliła dokonać identyfikacji zawartości włókien. Badania wykazały, że fibrobeton charakteryzujący się stosunkowo dużą zawartością włókien stalowych (powyżej 1,5 % objętościowo), jest podatny na powstawanie nieciągłości materiałowych w jego wewnętrznej strukturze. Zjawisko to występuje w bardzo niewielkim stopniu w betonach o zawartości włókien stalowych poniżej 1,5 %.

Słowa kluczowe

beton, fibrobeton, indukcja elektromagnetyczna, ultradźwięki, włókna

Harnessing Two Measurement Techniques to Assess the Internal Structure of SFRC

Abstract

The article describes the examination of the internal structure of concrete reinforced with steel fibers using two non-destructive measurement techniques: a method using ultrasonic waves and a method using electromagnetic induction. The ultrasonic method allowed for the determination of material defects resulting from the non-uniform distribution of fibers in the space of the tested sample bodies. The method using electromagnetic induction allowed for the identification of fiber content. Research has shown that fiber concrete, characterized by a relatively high content of steel fibers (above 1.5 % by volume), is susceptible to the formation of material discontinuities in its internal structure. This phenomenon occurs to a very small extent in concrete with steel fiber content below 1.5 %.

Keywords

concrete structure, electromagnetic induction, fiber reinforced concrete, fibers, ultrasounds

Bibliography

  1. Watari T., Cao Z., Serrenho A.C., Cullen J., Growing role of concrete in sand and climate crises, “IScience”, Vol. 26, No. 5, 2023, DOI: 10.1016/J.ISCI.2023.106782.
  2. Szuflicki M. (red.) et al., Bilans zasobów złóż kopalin w Polsce wg stanu na 31 XII 2020 r., Państwowy Instytut Geologiczny, Państwowy Instytut Badawczy, Warszawa 2021.
  3. Destrée X., Mandl J., Steel fibre only reinforced concrete in free suspended elevated slabs: Case studies, design assisted by testing route, comparison to the latest SFRC standard documents, [In:] Proceedings of the International FIB Symposium 2008 – Tailor Made Concrete Structures: New Solutions for Our Society, 2008.
  4. Wang X., Fan F., Lai J., Xie Y., Steel fiber reinforced concrete: A review of its material properties and usage in tunnel lining, “Structures”, Vol. 34, 2021, 1080–1098, DOI: 10.1016/J.ISTRUC.2021.07.086.
  5. Behbahani H.P., Nematollahi B., Farasatpour M., Steel Fiber Reinforced Concrete Pavement: A Review, [In:] International Conference on Structural Engineering and Construction Management (ICSECM), 2011.
  6. Komárková T., Láník J., Anton O., Evaluation of Selected Physicomechanical Properties of SFRC according to Different Standards, “Advances in Materials Science and Engineering”, Vol. 2018, No. 1, 2018, DOI: 10.1155/2018/7098065.
  7. Katzer J., Kobaka J., Influence of fine aggregate grading on properties of cement composite, “Silicates Industriels”, Vol. 74, 2009, 9–14.
  8. Maidl B.R., Steel Fibre Reinforced Concrete, Ernst & Sohn, 1995.
  9. Katzer J., Kobaka J., The assessment of fine aggregate pit deposits for concrete production, “Kuwait Journal of Science and Engineering”, Vol. 33, No. 2, 2006, 165–174.
  10. Gettu R., Gardner D.R., Saldívar H., Barragán B.E., Study of the distribution and orientation of fibers in SFRC specimens, “Materials and Structures”, Vol. 38, 2005, 31–37, DOI: 10.1007/BF02480572.
  11. Katzer J., Kobaka J., Combined non-destructive testing approach to waste fine aggregate cement composites, “Science and Engineering of Composite Materials”, Vol. 16, No. 4, 2009,DOI: 10.1515/SECM.2009.16.4.277.
  12. Kobaka J., Katzer J., Ponikiewski T., A combined electromagnetic induction and radar-based test for quality control of steel fibre reinforced concrete, “Materials”, Vol. 12, No. 21, 2019, DOI: 10.3390/ma12213507.
  13. Ponikiewski T., Katzer J., Bugdol M., Rudzki M., Steel fibre spacing in self-compacting concrete precast walls by X-ray computed tomography, “Materials and Structures”, Vol. 48, 2015, 3863–3874, DOI: 10.1617/s11527-014-0444-y.
  14. EN 206:2013, Concrete. Specification, performance, production and conformity, 2013.
  15. Liao L., Zhao J., Zhang F., Li S., Wang Z., Experimental study on compressive properties of SFRC under high strain rate with different fiber content and aspect ratio, “Construction and Building Materials”, Vol. 261, 2020, DOI: 10.1016/J.CONBUILDMAT.2020.119906.