Analysis of the impact of high temperature on the change in tensile strength of cement mortars with or without polypropylene fibres added

• Authors: T. Drzymala , M. Reszka

Abstracts

EN

When evaluating concrete, its strength is the most important feature from the practical point of view. In compliance with technological requirements, the strength of concrete depends primarily on its composition, mainly on the content and strength of cement slurry. This is because this concrete component is most susceptible to changes in working conditions in a construction, including high temperature impact on concrete during the fire. The paper presents the results of tests performed on the cement mortar with and without the addition of polypropylene fibers. This treatment allowed for the elimination of the effect of the coarse aggregate by reason of the accuracy of the tested strength characteristics. The studies concerned the impact of high temperature on the change in tensile strength of cement mortars modified with the addition of polypropylene fibers. The analysis of available literature shows that one of the main causes of concrete’s thermal spalling is seen in high tensile stresses. The results of many tests prove that the addition of polypropylene fibers can have a positive effect on the behavior of concrete structures at high temperatures and help reduce spalling. The polypropylene fibers present in a composite may also positively influence the increase in tensile strength. This article discusses the purpose and scope of research, research methods, the experiment plan, test benches, and test results as well. The conclusions of the study were formulated in the final part of the article.

Keywords

EN

cement composites; cement mortars; tensile strength; mechanical properties; high temperature impact; thermal spalling; concrete; reinforced concrete; polypropylene fibre

• Publisher: Akademia Wojsk Lądowych imienia generała Tadeusza Kościuszki
• Journal: Scientific Journal of the Military University of Land Forces
• Year: 2018
• Volume: 50
• Issue: 3(189)
• Pages: 109-126

Dates

published

2018

Contributors

author

T. Drzymala

• Faculty of Fire Safety Engineering, Main School of Fire Service in Warsaw, Poland

author

M. Reszka

• Faculty of Fire Safety Engineering, Main School of Fire Service in Warsaw, Poland

References

• Abramowicz, M., Drzymala, T. and Kowalski, R. (2012). Praktyczne aspekty wplywu wysokiej temperatury na beton oraz fibrobeton z dodatkiem wlokien polipropylenowych. Materialy konferencyjne “Dni Betonu”, Wisla.
• Badanie wplywu temperatur wystepujacych podczas pozaru na wytrzymalosc fibrobetonu. (2008). Research work BW/E-422/8/2008. Scientific director Drzymala, T. Warszawa: Szkola Glowna Sluzby Pozarniczej.
• Bednarek, Z. and Drzymala, T. (2008). Wplyw temperatur wystepujących podczas pozaru na wytrzymalosc na sciskanie fibrobetonu. Zeszyty Naukowe Szkoly Glownej Sluzby Pozarniczej, no. 36, pp. 61-84.
• Bednarek, Z. and Drzymala, T. (2008a). Wytrzymalosc na sciskanie fibrobetonu z dodatkiem wlokien polipropylenowych w warunkach termicznych pozarow. Międzynarodowa Konferencja “Bezpieczenstwo Pozarowe Budowli”. Warszawa.
• Bednarek, Z. and Drzymala, T. (2010). Zagrozenie wystepowania eksplozyjnego odpryskiwania betonu w czasie pozaru w tunelach komunikacyjnych. Logistyka, no. 6, pp. 1231-5478.
• Bednarek, Z. and Drzymala, T. (2012). Analiza wplywu wysokiej temperatury na zmiane wybranych parametrow wytrzymalosciowych fibrobetonu z dodatkiem wlokien polipropylenowych. Materialy konferencyjne “Bezpieczenstwo Pozarowe Obiektow Budowalnych”. Warszawa.
• Bednarek, Z., Krzywoblocka-Laurow, R. and Drzymala, T. (2009). Effect of high temperature on the structure, phase composition and strength of concrete. Zeszyty Naukowe Szkoly Glownej Sluzby Pozarniczej, no. 38, pp. 5-27.
• Behnood, A. and Ghandehari, M. (2009). Comparison of compressive and splitting tensile strength of high-strength concrete with and without polypropylene fibers heated to high temperatures. Fire Safety Journal, vol. 44, no. 8, pp. 1015-1022.
• Brandt, A.M. (2000). Zastosowanie wlokien jako uzbrojenia w elementach betonowych. Konferencja “Beton na progu nowego Milenium”. Krakow, pp. 433-444.
• Drzymala, T. and Bednarek, Z. (2011). Wybrane kierunki zastosowan fibrobetonu z dodatkiem wlokien polipropylenowych poddanego oddzialywaniu wysokiej temperatury. Logistyka, no. 6, pp. 743-755.
• Drzymala, T. and Polka, M. (2011). Analiza zachowania sie wlokien polipropylenowych stosowanych do fibrobetonu w temperaturach pozarowych. Zeszyty Naukowe Szkoly Glownej Sluzby Pozarniczej, no. 42, pp. 53-62.
• Gawin D., Witek, A. and Pasavento, F. (2006). O ochronie betonowej obudowy tunelu przed zniszczeniem w warunkach pozarowych – wyniki projektu UPTUN. Inzynieria i Budownictwo, no. 11, pp. 622-625.
• Gawin, D., Pasavento, F., Majorana, C.E. and Scherefler, B.A. (2003). Modelowanie procesu degradacji betonu w wysokich temperaturach. Inzynieria i Budownictwo, no. 4, pp. 218-221.
• Grabiec, K. (1987). Wplyw temperatur pozarowych na bezpieczenstwo konstrukcji budowlanych. Przegląd Budowlany, no. 10.
• Han, C., Hwang, Y., Yang, S. and Gowripalan, N. (2005). Performance of spalling resistance of high performance concrete with polypropylene fiber contents and lateral con-finement. Cement Concrete Research, no. 35, pp. 1747-1753.
• Jasiczak, J. and Mikolajczyk, P. (1997). Technologia betonu modyfikowanego domieszkami i dodatkami. Przeglad tendencji krajowych i zagranicznych. Poznan: Wydawnictwo Politechniki Poznanskiej.
• Kalifa, P., Chene, G. and Galle, C. (2001). High-temperature behavior of HPC with polypropyl-ene fibers from spalling to microstructure. Cement Concrete Research, no. 31, pp. 1487-1499.
• Kitchen, A. (2004). Fibres for passive fire protection in tunnels. Tunneling & Trenchless Construction, no. 4.
• Kosiorek, M. (2005). Budownictwo ogolne – fizyka budowli. Vol. II. Warszawa: Wydawnictwo Arkady.
• Kosiorek, M.A., Pogorzelski, J.A., Laskowska, Z. and Pilich, K. (1988). Odpornosc ogniowa konstrukcji budowlanych. Warszawa: Wydawnictwo Arkady.
• Kus, A., Tomaszewski, M., Jackiewicz-Rek, W. and Drzymala, T. (2014). Wplyw oddzialywania wysokiej temperatury na wlasciwosci napowietrzonych betonow wysokowartosciowych. Materialy konferencyjne “Dni Betonu”, Wisla, pp. 919-932.
• Neville, A.M. (2012). Wlasciwosci betonu. Krakow: Stowarzyszenie Producentow Cementu.
• Optymalizacja ilosci dodatku wlokien polipropylenowych do betonu w celu przeciwdzialania eksplozyjnemu odpryskiwaniu betonu w tunelach komunikacyjnych w trakcie pozarow. (2014-2016). Statutory research work S/E-422/18/14/15/16. Scientific director Drzymala, T. Warszawa: Szkola Glowna Sluzby Pozarniczej.
• Phan, L.T. and Carino, N.J. (2001). Mechanical properties of high-strength concrete at elevated temperatures. NISTIR 6725. Maryland: National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg.
• Piasta, J. and Piasta, W.J. (1997). Beton zwykly. Warszawa: Wydawnictwo Arkady.
• PN-B-04500:1985. (1985). Zaprawy budowlane. Badania cech fizycznych i wytrzymalosciowych. Warszawa: Polski Komitet Normalizacyjny.
• PN-EN 197-1:2002. (2002). Cement. Czesc 1: Sklad, wymagania i kryteria zgodnosci dotyczace cementow powszechnego uzytku. Warszawa: Polski Komitet Normalizacyjny.
• Witek, A. and Gawin, D. (2005). Wplyw wlokien polipropylenowych na degradacje betonu wysokosciowego i zjawiska cieplno-wilgotnosciowe w wysokich temperaturach. Inzynieria i Budownictwo, no. 2, pp. 92-94.
• Wplyw temperatur wystepujacych podczas pozaru na wybrane parametry wytrzymalosciowe fibrobetonu. (2008). Statutory research work S/E-422/8/2007. Scientific director Bednarek, Z. Warszawa: Szkola Glowna Sluzby Pozarniczej.

Identifiers

DOI

10.5604/01.3001.0012.6231

Biblioteka Nauki

30147052