Określanie cech dynamicznych i parametrów. materiałowych w konstrukcjach z dodatkiem zeolitu. Jacek Szulej

Transkrypt

1 Określanie cech dynamicznych i parametrów materiałowych w konstrukcjach z dodatkiem zeolitu Jacek Szulej Katedra Mechaniki Budowli, WBiA, Politechnika Lubelska, e mail: j.szulej@pollub.pl

2 Zakres prezentacji 1 Wstęp 2 Modele i próbki wykzystane w badaniach 3 Opis badań modeli i otrzymane wyniki 4 Opis badań próbek betonowych i otrzymane wyniki 5 Wnioski 2

3 Wstęp Projektując caz bardziej złoŝone mosty, kładki, wiadukty, o znacznych rozpiętościach i małej sztywności, waŝne jest prawidłowe określenie dynamicznej odpowiedzi konstrukcji. Dlatego projektując tak skomplikowane konstrukcje trzeba zapewnić odpowiedni poziom tłumienia drgań konstrukcji az odpowiednie cechy materiałowe. WiąŜe się to często z wprowadzeniem nowych materiałów o lepszych cechach az modyfikacją materiałów juŝ stosowanych. PodąŜając tym tokiem myślenia postanowiono rozpoznać cechy zmodyfikowanego Ŝelbetu. 3

4 Wstęp Cel prezentacji to przedstawienie wyników wstępnych badań parametrów tłumienia drgań az cech materiałowych Ŝelbetowych modeli płytowych ze zmodyfikowanym spoiwem, w którym część cementu zastąpiono zeolitem. Wartości współczynników tłumienia drgań określano metodą kolokacyjną i metodą opartą na szacowaniu energii kinetycznej drgającego układu lub metodą połowy mocy. Określano współczynniki tłumienia pierwszych postaci drgań własnych modeli. 4

5 Wstęp y są to krystaliczne, uwodnione glinokrzemiany przede wszystkim takich metali, jak: Ca, Mg, Na, K, Sr i Ba. WyróŜnić moŝna zeolity naturalne, modyfikowane az syntetyczne. Wśród zeolitów naturalnych moŝna wyróŝnić około 40 minerałów, wśród których najczęściej występujące i wykzystywane to: klinoptylolit Na 6 [(AIO 2 ) 6 (SiO 2 ) 30 ]24H 2 O, chabazyt Ca 2 [(AIO 2 )4(SiO 2 ) 8 ]13H 2 O, mdenit Na 8 [(AIO 2 ) 8 (SiO 2 ) 40 ]24H 2 O. W badaniach stosowano zeolit o frakcji do 1000µm z 75% zawartością klinoptylolitu. 5

6 Wstęp Dostępne w literaturze zagranicznej wyniki badań próbek betonowych z dodatkiem zeolitu o róŝnym składzie wykazują pozytywny wpływ między innymi na: penetrację wodną i jonów chlku, stopień kozji az skurcz betonu, zwiększenie wytrzymałości i trwałości, odpność na kozję. Nie wykonywano jednak badań odnoszących się do rozpoznania wpływu zeolitu na parametry dynamiczne betonu. 6

7 Modele wykzystane w badaniach Betostat (plastyfikat) Zapewnia urabialnosc mieszanki bet. o frakcji do 1000µm z 75% zawartością klinoptylolitu Piasek siany (1-2mm), Ŝwir otoczakowy 2-8mm I 32,5R II 32,5R B M 7

8 Modele wykzystane w badaniach Wykonano kilka modeli płytowych róŝniących się składem mieszanki betonowej, tj. ze zmiennym udziałem zeolitu zamiast cementu (wymiary płyt: 2m x 1m x 6cm). d-logarytmiczny dekrement tłumienia drgań Ścieralność Wodoprzepuszczalność Mrozoodpność Wytrzymałość na ściskanie Moduł Younga 8

9 Modele wykzystane w badaniach Model_1 Model_2 Model_3 Model_4 Model_5 Model_6 Model_7 Model_8 Model_9 Model_10 Model_11 I B M % 5 % 5 % 5 % 5 % Zakres ZREALIZOWANY 9

10 Urządzenia wykzystane w badaniach Koma do zamraŝania i odmraŝania próbek Prasa do określania wytrzymałości na ściskanie Prasa do określania modułu Younga10

11 Badania modeli i otrzymane wyniki Pomiary drgań swobodnych modeli wykonano przy uŝyciu sprzętu HBM: akcelerometrów B200, analizata Spider i programu sterującego Catman 5.0. Drgania wymuszano przez uderzenia drewnianą belką. Rozmieszenie czujników przyspieszeń i miejsca wymuszeń drgań Wynikami pomiarów były przyspieszenia drgań w czasie, próbkowane z częstotliwością 1200 Hz o szerokości pasma 150 Hz dla kaŝdego modelu. Na podstawie przebiegów czasowych wykonano analizę widmową drgań programem Catman 5.0, FFT: Auto Power Spectrum Amplitudowe. Przykładowe wyniki pomiarów przyspieszeń drgań Przykładowe widmo amplitudowe 11

12 Badania modeli i otrzymane wyniki Średnie wartości logarytmicznego dekrementu tłumienia płyt (mierzone po 28 dniach): d 0,18 0,16 0,14 0,12 0,1 0,08 0,06 0,04 0,02 0 Model_1 _IR 0% 0,163 0,159 Model_2 _R 0% 0,096 Model_3 _R 10% 0,141 Model_4 _R 20% 0,099 Model_5 _R 30% Średnie wartości logarytmicznego dekrementu tłumienia (dane literaturowe): Materiał śelbet słabo wytęŝony (nie zarysowany) śelbet średnio wytęŝony (zarysowany) śelbet mocno wytęŝony (zarysowany) Drewno Stal Wartość średnia δ 0,054 0,157 0,141 0,079 0,010 12

13 Badania próbek i otrzymane wyniki Średnie wartości modułu Younga (E) i wytrzymałości na ściskanie fck,cube (mierzone po 28 dniach) : ,23 33,99 E (GPa) fcd (MPa) ,52 31,93 22,36 25,69 27,03 23,51 24,12 19, Model_1 1 Model_2 2 Model_3 3 Model_4 4 Model_5 5 6 _IR _R _R _R _R 0% 0% 10% 20% 30% Średnie wartości modułu Younga betonu (w odniesieniu do klasy betonu) nma Eurocod: Fck,cube E (moduł Younga)

14 Wnioski Częściowe wyniki badań wykazują: - znaczny spadek wartości parametru tłumienia (d) modelu z 10% i 30% udziałem zeolitu w pównaniu do modelu bez zeolitu - wzrost wartości modułu Younga modelu zawierającego 10% zeolitu o 30% w stosunku do modelu bez zeolitu, skutkuje to zwiększeniem sztywności konstrukcji i zwiększeniem wartości I częstości własnej konstrukcji - ten sam poziom wytrzymałości na ściskanie modeli bez zeolitu i z 10% udziałem zeolitu, w przypadku dodania plastyfikata (badania w toku) który poprawia urabialność mieszanki ze spoiwem cementowo-zeolitowym spodziewany jest duŝy wzrost wytrzymałości na ściskanie Podsumowując wyniki pierwszego etapu badań naleŝy stwierdzić spadek poziomu tłumienia drgań i wzrost sztywności po dodaniu zeolitu, dokładne i miarodajne wyniki uzyskane będą po badaniach modeli z zeolitem i plastyfikatem. 14

15 Dziękuje za uwagę 15