Dynamiczne właściwości fibrobetonu wytworzonego na bazie piasków odpadowych

pol Article in Polish DOI: 10.14313/PAR_255/75

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 przedstawiono wyniki badań nieniszczących fibrobetonu z dodatkiem włókien stalowych wytworzonego na bazie piasków odpadowych. Belki fibrobetonowe o różnej zawartości włókien stalowych poddane były dwóm rodzajom drgań własnych: drganiom skrętnym i giętnym. Na podstawie przeprowadzonych testów i analizy Fouriera, wyznaczono częstotliwości tych drgań. Posłużyły one do określania dynamicznego modułu sprężystości, dynamicznego modułu odkształcenia postaciowego oraz dynamicznego współczynnika Poissona. Następnie określono wpływ włókien stalowych na te parametry. Badania wykazały, że dodatek włókien stalowych wpływa na zwiększenie dynamicznego modułu sprężystości oraz dynamicznego modułu odkształcenia postaciowego do pewnej krytycznej zawartości włókien, po przekroczeniu której, następuje zmniejszenie wartości tych modułów, ponadto włókna stalowe nie wpływają na wartości dynamicznego współczynnika Poissona.

Słowa kluczowe

badania nieniszczące, fibrobeton, moduł sprężystości, odkształcenie postaciowe, współczynnik Poissona, właściwości dynamiczne

Dynamic Properties of SFRC Made on the Basis of Waste Sand

Abstract

The article presents the results of non-destructive testing of steel fiber reinforced concrete (SFRC) based on waste sand. Fiber concrete beams with different steel fiber content were subjected to two types of free vibrations: torsional and flexural vibrations. Based on the tests and Fourier analysis, the frequencies of these vibrations were determined. They were used to determine the dynamic modulus of elasticity (Young’s modulus), the dynamic shear modulus (modulus of rigidity) and the dynamic Poisson’s ratio. In the next stage, the influence of steel fibers on these parameters was determined. The tests have shown that the addition of steel fibers increases the value of dynamic modulus of elasticity and the dynamic shear modulus up to a certain critical fiber content, beyond which the values of these moduli decrease; moreover, steel fibers do not affect the value of the dynamic Poisson’s ratio.

Keywords

dynamic properties, FRC, modulus of elasticity, NDT, Poisson’s ratio, shear modulus

Bibliography

  1. Zych T., Współczesny fibrobeton – możliwość kształtowania elementów konstrukcyjnych i form architektonicznych, „Czasopismo Techniczne, Architektura”, Vol. 107, No. 18, 2010, 371–386.
  2. Mu R., Mei S., Wang X., Chen X., Zhao Q., Qing L., Chen J., Fan C., Mechanical properties of a 3D-printed SFRC beam with steel fiber distribution adaptive to tensile stress, “Material Letters”, Vol. 349, 2023, DOI: 10.1016/J.MATLET.2023.134776.
  3. Wang S., Madan A., Zhao C., Seong Huang E., Su T., Chiew B.J., Yang Y., Experimental study on strain of SFRC tunnel lining segments using a comprehensive embedded optical fiber sensing system, “Measurement”, Vol. 223, 2023, DOI: 10.1016/J.MEASUREMENT.2023.113791.
  4. Li B., Chi Y., Xu L., Li C., Shi Y., Cyclic tensile behavior of SFRC: Experimental research and analytical model, “Construction and Building Materials”, Vol. 190, 2018, 1236–1250, DOI: 10.1016/J.CONBUILDMAT.2018.09.140.
  5. 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.
  6. Safdar Raza S., Ali B., Noman M., Fahad M., Mohamed Elhadi K., Mechanical properties, flexural behavior, and chloride permeability of high-performance steel fiber-reinforced concrete (SFRC) modified with rice husk ash and micro-silica, “Construction and Building Materials”, Vol. 359, 2022, DOI: 10.1016/J.CONBUILDMAT.2022.129520.
  7. Alshboul O., Almasabha G., Al-Shboul K.F., Shehadeh A., A comparative study of shear strength prediction models for SFRC deep beams without stirrups using Machine learning algorithms, “Structures”, Vol. 55, 2023, 97–111, DOI: 10.1016/J.ISTRUC.2023.06.026.
  8. Chen C., Akiyama M., Lim S., Kondo S., Hosono Y., Lai Y., Aoki K., Shear performance of centrifugal forming hollow circular SFRC piles: Feasibility study of replacing stirrups with steel fibers, “Construction and Building Materials”, Vol. 409, 2023, DOI: 10.1016/J.CONBUILDMAT.2023.134140.
  9. Xiang D., Liu S., Li Y., Liu Y., Improvement of flexural and cyclic performance of bridge deck slabs by utilizing steel fiber reinforced concrete (SFRC), “Construction and Building Materials”, Vol. 329, 2022, DOI: 10.1016/J.CONBUILDMAT.2022.127184.
  10. Marcos-Meson V., Fischer G., Edvardsen C., Skovhus T.L., Michel A., Durability of Steel Fibre Reinforced Concrete (SFRC) exposed to acid attack – A literature review, “Construction and Building Materials”, Vol. 200, 2019, 490–501, DOI: 10.1016/J.CONBUILDMAT.2018.12.051.
  11. Zheng Y., Lv X., Hu S., Zhuo J., Wan C., Liu J., Mechanical properties and durability of steel fiber reinforced concrete: A review, “Journal of Building Engineering”, Vol. 82, 2023, DOI: 10.1016/J.JOBE.2023.108025.
  12. Maidl B., Steel Fibre Reinforced Concrete, Ernst & Sohn, 1995.
  13. Katzer J., Chosen Dynamic Features of Fiber Reinforced Concrete Beams, [In:] Life Cycle Assessment Behaviour and Properties of Concrete and Concrete Structures International Conference, Brno University of Technology, Brno, Czech Republic, 2004.
  14. Weiler B., Grosse C., Elastic constants – their dynamic measurement and calculation. Elastische Parameter – ihre dynamische Messung und Berechnung., Otto Graf Journal, 1995.
  15. Neville A.M., Właściwości betonu, 2010.