Механические характеристики высокопрочного бетона с летучей золой и микрокремнеземом при повышенных температурах: влияние продолжительности нагрева

Автор: Баранов Алексей Олегович, Зорина Евгения Алексеевна, Кириан Иван Валерьевич

Журнал: Строительство уникальных зданий и сооружений @unistroy

Статья в выпуске: 3 (96), 2021 года.

Бесплатный доступ

Объект исследования. Высокопрочный бетон с многокомпонентной добавкой МБ10-50С. Минеральная часть добавки представлена побочными продуктами производства - микрокремнеземом и летучей золой, а органическая часть - суперпластификатором марки С-3. Предметом исследования являются характеристики механических свойств (предел прочности при сжатии и раскалывании, модуль упругости, коэффициент Пуассона, предельные деформации) высокопрочного бетона после кратковременного и длительного воздействия повышенных температур до 400 °. С. Метод. Нагрев высокопрочного бетона проводился в электропечах, а его свойства оценивались по остаточным характеристикам после остывания образцов. Характеристики свойств бетона определяются по национальным стандартам РФ. Полученные результаты. Нагрев высокопрочного бетона при температурах 90 и 200 ° C привел к увеличению остаточной прочности на сжатие в среднем на 5 и 10% соответственно. Прочность на сжатие после длительного нагрева при 300 и 400 ° С снизилась и составила 90 и 70% от исходных значений соответственно. Продолжительный нагрев до 200 ° C не привел к значительным изменениям прочности на разрыв при расщеплении, но прочность на разрыв при расщеплении снизилась примерно на 30 и 70% при нагревании до 300 и 400 ° C соответственно. Значения начального модуля упругости и коэффициента Пуассона после нагрева на 90-400 ° С только уменьшились, а зависимость характеристик от значения температуры нагрева носит линейный характер. Нагрев высокопрочного бетона при 200-400 ° С увеличивал предельную продольную деформацию в 1,25-1,69 раза и предельную поперечную деформацию в 2-3,87 раза. ***СТАТЬЯ В ПРЕССЕ***

Еще

Высокопрочный бетон, высокая температура, прочность на сжатие, прочность на растяжение, модуль упругости, кривые зависимости деформации от напряжения, летучая зола, микрокремнезем

Короткий адрес: https://sciup.org/143175790

IDR: 143175790 | DOI: 10.4123/CUBS.96.1

Список литературы Механические характеристики высокопрочного бетона с летучей золой и микрокремнеземом при повышенных температурах: влияние продолжительности нагрева

Korsun, V.I. Napryazhenno-deformirovannoe sostoyanie zhelezobetonnykh konstruktsiy v usloviyakh temperaturnykh vozdeystviy [Stress and strain state of reinforced concrete structures under thermal impacts]. Makeevka, DonNACEA, 2003. 153 p. ISBN:966-7477-38-Х URL:ttps://www.academia.edu/12420694 (date of application: 03.02.2021).
Gravit, M., Nedviga, E., Vinogradova, N., Teplova, Z. Fire resistance of prefabricated monolithic slab. MATEC Web of Conferences. 2017. 106. DOI:10.1051/matecconf/201710602025.
Gravit, M., Mikhailov, E., Svintsov, S., Kolobzarov, A., Popovych, I. Fire and explosion protection of high-rise buildings by means of plaster compositions. Solid State Phenomena. 2016. 871. Pp. 138–145. DOI:10.4028/www.scientific.net/MSF.871.138.
Anupama Krishna, D., Priyadarsini, R.S., Narayanan, S. Effect of elevated temperatures on the mechanical properties of concrete. Procedia Structural Integrity. 2019. 14. Pp. 384–394. DOI:10.1016/j.prostr.2019.05.047. URL: https://doi.org/10.1016/j.prostr.2019.05.047.
Khoury, G.A. Effect of fire on concrete and concrete structures. Progress in Structural Engineering and Materials. 2000. 2(4). Pp. 429–447. DOI:10.1002/pse.51. URL: http://doi.wiley.com/10.1002/pse.51 (date of application: 21.03.2021).
Khoury, G.A., Majorana, C.E., Pesavento, F., Schrefler, B.A. Modelling of heated concrete. Magazine of Concrete Research. 2002. 54(2). Pp. 77–101. DOI:10.1680/macr.2002.54.2.77.
Kodur, V. Properties of concrete at elevated temperatures. ISRN Civil Engineering. 2014. 2014. DOI:10.1155/2014/468510.
Schneider, U. Concrete at high temperatures - A general review. Fire Safety Journal. 1988. 13(1). Pp. 55–68. DOI:10.1016/0379-7112(88)90033-1.
Hefni, Y., Zaher, Y.A. El, Wahab, M.A. Influence of activation of fly ash on the mechanical properties of concrete. Construction and Building Materials. 2018. 172. DOI:10.1016/j.conbuildmat.2018.04.021.
Thanaraj, D.P., Anand, N., Arulraj, P. Experimental investigation of mechanical properties and physical characteristics of concrete under standard fire exposure. Journal of Engineering, Design and Technology. 2019. 17(5). DOI:10.1108/JEDT-09-2018-0159.
Nekrasov, K.D., Zhukov, V.V., Gulyaeva, V.F. Tyazhelyj beton v usloviyah povyshennyh temperatur [Heavy concrete at elevated temperatures]. Moscow, Stroyizdat, 1972. 128 p. URL: https://search.rsl.ru/ru/record/01007183810 (date of application: 03.02.2021).
Milovanov, A.. Stojkost’ zhelezobetonnyh konstrukcij pri pozhare [Resistance of reinforced concrete structures in case of fire]. Moscow, Stroyizdat, 1998. 304 p. ISBN:5-274-01695-2 URL:https://search.rsl.ru/ru/record/01000576565 (date of application: 03.02.2021).
Poon, C.S., Azhar, S., Anson, M., Wong, Y.L. Comparison of the strength and durability performance of normal- and high-strength pozzolanic concretes at elevated temperatures. Cement and Concrete Research. 2001. 31(9). Pp. 1291–1300. DOI:10.1016/S0008-8846(01)00580-4.
Kim, G.Y., Kim, Y.S., Lee, T.G. Mechanical properties of high-strength concrete subjected to high temperature by stressed test. Transactions of Nonferrous Metals Society of China (English Edition). 2009. 19(SUPPL. 1). DOI:10.1016/S1003-6326(10)60260-9.
Korsun, V.I., Khon, K., Ha, V.Q., Baranov, A.O. Strength and deformations of high-strength concrete under short-term heating conditions up to + 90°C. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020. 896(1). Pp. 012035. DOI:10.1088/1757-899X/896/1/012035. URL: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1757-899X/896/1/012035 (date of application: 18.08.2020).
Aydin, S., Baradan, B. Effect of pumice and fly ash incorporation on high temperature resistance of cement based mortars. Cement and Concrete Research. 2007. 37(6). Pp. 988–995. DOI:10.1016/j.cemconres.2007.02.005.
Kirchhof, L.D., Lima, R.C.A. De, Neto, A.B. da S.S., Quispe, A.C., Filho, L.C.P. da S. Effect of moisture content on the behavior of high strength concrete at high temperatures. Revista Materia. 2020. 25(1). DOI:10.1590/s1517-707620200001.0898.
Kodur, V.K.R., Phan, L. Critical factors governing the fire performance of high strength concrete systems. Fire Safety Journal. 2007. 42(6–7). Pp. 482–488. DOI:10.1016/j.firesaf.2006.10.006.
Ghandehari, M., Behnood, A., Khanzadi, M. Residual Mechanical Properties of High-Strength Concretes after Exposure to Elevated Temperatures. Journal of Materials in Civil Engineering. 2010. 22(1). Pp. 59–64. DOI:10.1061/(asce)0899-1561(2010)22:1(59). URL: http://ascelibrary.org/doi/10.1061/%28ASCE%290899-1561%282010%2922%3A1%2859%29 (date of application: 16.03.2021).
Behnood, A., Ziari, H. Effects of silica fume addition and water to cement ratio on the properties of high-strength concrete after exposure to high temperatures. Cement and Concrete Composites. 2008. 30(2). Pp. 106–112. DOI:10.1016/j.cemconcomp.2007.06.003.
Phan, L.T., Lawson, J.R., Davis, F.L. Effects of elevated temperature exposure on heating characteristics, spalling, and residual properties of high performance concrete. Materials and Structures/Materiaux et Constructions. 2001. 34(2). Pp. 83–91. DOI:10.1007/bf02481556. URL: https://link.springer.com/article/10.1007/BF02481556 (date of application: 23.03.2021).
Saad, M., Abo-El-Eneinf, S.A., Hanna, G.B., Kotkata, M.F. Effect of temperature on physical and mechanical properties of concrete containing silica fume. Cement and Concrete Research. 1996. 26(5). Pp. 669–675. DOI:10.1016/S0008-8846(96)85002-2.
Balagopal, V., Viswanathan, T.S. Effect of elevated temperature on performance of concrete containing supplementary cementitious material derived from coir industry. International Journal of Emerging Trends in Engineering Research. 2020. 8(8). Pp. 4496–4501. DOI:10.30534/ijeter/2020/73882020.
Khaliq, W., Taimur. Mechanical and physical response of recycled aggregates high-strength concrete at elevated temperatures. Fire Safety Journal. 2018. 96. Pp. 203–214. DOI:10.1016/j.firesaf.2018.01.009.
Khaliq, W., Mujeeb, A. Effect of processed pozzolans on residual mechanical properties and macrostructure of high-strength concrete at elevated temperatures. Structural Concrete. 2019. 20(1). Pp. 307–317. DOI:10.1002/suco.201800074.
Setayesh Gar, P., Suresh, N., Bindiganavile, V. Sugar cane bagasse ash as a pozzolanic admixture in concrete for resistance to sustained elevated temperatures. Construction and Building Materials. 2017. 153. DOI:10.1016/j.conbuildmat.2017.07.107.
Saridemir, M., Severcan, M.H., Ciflikli, M., Celikten, S., Ozcan, F., Atis, C.D. The influence of elevated temperature on strength and microstructure of high strength concrete containing ground pumice and metakaolin. Construction and Building Materials. 2016. 124. Pp. 244–257. DOI:10.1016/j.conbuildmat.2016.07.109.
Demirel, B., Keleştemur, O. Effect of elevated temperature on the mechanical properties of concrete produced with finely ground pumice and silica fume. Fire Safety Journal. 2010. 45(6–8). Pp. 385–391. DOI:10.1016/j.firesaf.2010.08.002.
Nadeem, A., Memon, S.A., Lo, T.Y. The performance of Fly ash and Metakaolin concrete at elevated temperatures. Construction and Building Materials. 2014. 62. Pp. 67–76. DOI:10.1016/j.conbuildmat.2014.02.073.
Poon, C.S., Shui, Z.H., Lam, L. Compressive behavior of fiber reinforced high-performance concrete subjected to elevated temperatures. Cement and Concrete Research. 2004. 34(12). Pp. 2215–2222. DOI:10.1016/j.cemconres.2004.02.011.
Korsun, V.I., Mashtaler, S.N. The Influence of High Temperatures Up to 200 on Characteristics of Physical and Mechanical Properties of High-Strength Steel Fiber Reinforced Concrete. Fundamental’nye, poiskovye i prikladnye issledovaniya RAASN po nauchnomu obespecheniyu razvitiya arhitektury, gradostroitel’stva i stroitel’noj otrasli Rossijskoj Federacii v 2017 godu. Sbornik nauchnyh trudov Rossijskoj akademii arhitektury i stroitel’ny. 2018. Pp. 265–274. DOI:10.22337/9785432302663-265-274.
Korsun, V., Vatin, N., Franchi, A., Korsun, A., Crespi, P., Mashtaler, S. The strength and strain of high-strength concrete elements with confinement and steel fiber reinforcement including the conditions of the effect of elevated temperatures. Procedia Engineering. 2015. 117(1). Pp. 970–979. DOI:10.1016/j.proeng.2015.08.192.
Khoury, G.A. Compressive strength of concrete at high temperatures: A reassessment. Magazine of Concrete Research. 1992. 44(161). Pp. 291–309. DOI:10.1680/macr.1992.44.161.291.
Eilers, L.H., Nelson, E.B., Moran, L.K. HIGH-TEMPERATURE CEMENT COMPOSITIONS - PECTOLITE, SCAWTITE, TRUSCOTTITE, OR XONOTLITE: WHICH DO YOU WANT? JPT, Journal of Petroleum Technology. 1983. 35(8). Pp. 1373–1377. DOI:10.2118/9286-pa.
Nasser, K.W., Marzouk, H.M. PROPERTIES OF MASS CONCRETE CONTAINING FLY ASH AT HIGH TEMPERATURES. J Am Concr Inst. 1979. 76(4). Pp. 537–550. DOI:10.14359/6958.
Mujedu, K.A., Ab-Kadir, M.A., Sarbini, N.N., Ismail, M. Microstructure and compressive strength of self-compacting concrete incorporating palm oil fuel ash exposed to elevated temperatures. Construction and Building Materials. 2021. 274. Pp. 122025. DOI:10.1016/j.conbuildmat.2020.122025.
Fares, H., Remond, S., Noumowe, A., Cousture, A. High temperature behaviour of self-consolidating concrete. Microstructure and physicochemical properties. Cement and Concrete Research. 2010. 40(3). Pp. 488–496. DOI:10.1016/j.cemconres.2009.10.006.
Li, M., Qian, C.X., Sun, W. Mechanical properties of high-strength concrete after fire. Cement and Concrete Research. 2004. 34(6). Pp. 1001–1005. DOI:10.1016/j.cemconres.2003.11.007.
Husem, M. The effects of high temperature on compressive and flexural strengths of ordinary and high-performance concrete. Fire Safety Journal. 2006. 41(2). Pp. 155–163. DOI:10.1016/j.firesaf.2005.12.002.

Еще

Статья научная