P O L I T E C H N I K A Ś L Ą S K A Wydział Budownictwa Katedra Inżynierii Budowlanej ul. Akademicka 5, -100 Gliwice tel./fax. +8 7 88 e-mail: RB@polsl.pl Gliwice, 6.05.017 r. betonu zbrojonego włóknami pochodzącymi z recyklingu opon Wykonawcy: dr inż. Małgorzata Pająk mgr inż. Tomasz Hahn mgr inż. Adrian Kilijanek Opracowanie wyników badań: dr inż. Małgorzata Pająk e-mail: malgorzata.pajak@polsl.pl tel./fax. +8 7 88 kom. 506 067 718 Sprawdzający: Prof. dr hab. inż. Jan Kubica
Spis treści 1. Cel i zakres badań.... Metodyka badań....1. Materiały..... Badania wytrzymałościowe.... Wyniki badań reologicznych..... Wyniki badań wytrzymałościowych.....1. Badania wytrzymałości na ściskanie..... Badania wytrzymałości na rozciąganie przy zginaniu... 5. Wnioski z badań... 5 6. Literatura... 5
1. Cel i zakres badań Celem badań było określenie wpływu dodatku 0kg/m włókien pozyskanych z recyklingu opon na parametry mechaniczne dojrzałego betonu przy ściskaniu i rozciąganiu przy zginaniu.. Metodyka badań.1. Materiały Do badań zastosowano włókna pozyskane z recyklingu opon o długościach wahających się od do 0 mm, które zostały dostarczone przez producenta ECO-STEEL. Włókna te były dozowane w ilościach 0 kg/m, co odpowiada 0. % objętości betonu. Matrycę stanowił beton klasy C5/55... Badania wytrzymałościowe Badania zostały wykonane w laboratorium Wydziału Budownictwa Politechniki Śląskiej. Wytrzymałość na ściskanie została oznaczona na walcach o wymiarach 150 x 00 mm zgodnie z normą PN-EN 190-. Badania trójpunktowego zginania przy rozciąganiu przeprowadzono wg normy RILEM TC 16-TDF na belkach o wymiarach 150 x 150 x 600 mm. Do badań wykorzystano prasę hydrauliczną MATEST (C109N) umożliwiającą wykonanie badania ze stałym przyrostem ugięcia wynoszącym 0, mm/min. Badania każdorazowo prowadzono do uzyskania ugięcia równego 5 mm. Wszystkie badania właściwości mechanicznych fibrobetonów wykonano na czterech elementach 8-dniowych.. Wyniki badań reologicznych. Dodatek włókien w niewielkim stopniu redukował urabialności mieszani betonowej. Opad stożka wynosił 7 cm dla elementów nie zbrojonych oraz dla fibrobetonów.. Wyniki badań wytrzymałościowych..1. Badania wytrzymałości na ściskanie Wytrzymałość na ściskanie betonu niezbrojonego wynosiła 5, MPa. Dodanie włókien spowodowało nieznaczny wzrost wytrzymałości na ściskanie do wartości wynoszącej 6, MPa... Badania wytrzymałości na rozciąganie przy zginaniu Wyniki badania rozciągania przy zginaniu poszczególnych belek zostały przedstawione graficznie na Rys. 1 oraz zestawione w Tabeli 1. Na Rys. przedstawiono wyniki dla średniej z
czterech elementów. Wartości naprężeń zginających w belkach fibrobetonowych wyznaczono zgodnie z normą RILEM TC 16-TDF. W badaniach uzyskano poprawę parametrów mechanicznych betonu w fazie posprężystej na skutek zastosowania dodatkowego zbrojenia w postaci włókien stalowych pochodzących z recyklingu opon. Wyniki uzyskane w badaniach zginania były powtarzalne, co świadczy o jednorodnym rozmieszczeniu włókien w mieszance betonowej (Rys. 1). Wytrzymałość na rozciąganie przy zginaniu dla rozwarcia rysy (crack mouth opening displacement - CMOD) wynoszącej 0,5 mm, 1,5mm,,5mm oraz,5 mm wynosiła odpowiednio: 1,59 MPa, 1, MPa, 1,05 MPa oraz 0,86 MPa (Rys. ). Parametry mechaniczne fibrobetonu są porównywalne z parametrami Naprężenie [MPa].5.5.5 1.5 1 0.5 Belka 1 Belka Belka Belka Średnia 0 0 1 5 CMOD [mm] Rys. 1. Zależności naprężenie-cmod uzyskane w badaniach poszczególnych belek betonu zbrojonego włóknami z recyklingu. Naprężenie [MPa].5.5.5 1.5 1 0.5 0 1.58 MPa Beton niezbrojony Beton z dodatkiem włókien wynoszącym 0kg/mᶟ 0.86 MPa 0 0.5 1 1.5.5.5.5 5 CMOD [mm] Rys.. Zależności naprężenie-cmod uzyskane w badaniach betonu niezbrojonego oraz zbrojonego włóknami z recyklingu.
Tabela. Wyniki badań wytrzymałościowych No. Maksymalne obciążenie [kn] 1 11. Równoważna wytrzymałość betonu na rozciąganie przy zginaniu [MPa] 1.1 Resztkowa wytrzymałość betonu na rozciąganie przy zginaniu [MPa] f eq f eq f R1 f R f R f R 1.1 1.6 1.1 1.50 1.7 1.0 1.18 1.50 1.59 1.0 1. 1.06 1.05 0.9 11.7 (0.7) 1.5 (0.1) 1.9 (0.1) 1.60 (0.1) 1.50 (0.1) 1.0 (0.1) 0.88 1.7 1. 1.08 1.58 1.18 0.98 0.78 5. Wnioski z badań 1.66 1. 0.95 0.8 Zastosowanie 0 kg/m włókien pochodzących z recyklingu opon firmy ECO-FIBER jako zbrojenia rozproszonego w betonie klasy C5/55 spowodowało: 0.86 (0.1) podwyższenie wytrzymałości na rozciąganie przy zginaniu betonu do wartości wynoszących: - dla CMOD1 = 0.5mm fr1 = 1,59 MPa; - dla CMOD = 1.5mm fr = 1, MPa; - dla CMOD=.5mm fr = 1,09 MPa; - dla CMOD=.5mm fr = 0,85 MPa; nieznacznie podwyższenie wytrzymałość betonu na ściskanie. Przeprowadzone badania dowodzą, że włókna pochodzące z recyklingu opon doskonale nadają się do zbrojenie betonu. Podwyższają jego parametry mechaniczne oraz nie mają negatywnego wpływu na parametry reologiczne mieszanki. 6. Literatura [1] PN-EN 190- Testing hardened concrete - Part : Compressive strength of test specimens. [] RILEM TC 16-TDF. Test and design methods for steel fibre reinforced concrete, Final recommendations. Materials and Structures 00; 5:579-8. 5