The influence of polypropylene fibres on the properties of fresh and hardened concrete

Adrian Chajec,

Kamil Krzywiński,

Łukasz Sadowski,

Krzysztof Ostrowski

Abstrakt

The purpose of the article is to determine the effect of the addition of polypropylene fibres on the properties of concrete mixtures and hardened concrete. To this end, both destructive and non-destructive tests were conducted. The concrete mixture tests included the testing of the consistency, air content and bulk density of the concrete mixture. Investigations of hardened concrete were based on the determination of compressive strength by destructive tests, sclerometer and ultrasonic methods and tensile strength in bending tests. All tests were performed for seven series of concrete mixtures, differing in their fibre content. The results showed that the addition of polypropylene fibres to the concrete mixture causes changes in consistency, increases air content, and does not increase the compressive and tensile strength of concrete. It was also observed that the addition of polypropylene fibres does not cause significant changes in the bulk density of the concrete mix.

Streszczenie
Tematem artykułu jest określenie wpływu dodatku włókien polipropylenowych na właściwości mieszanki betonowej oraz betonu stwardniałego. W tym celu przeprowadzono badania świeżej mieszanki betonowej oraz betonu stwardniałego (niszczące oraz nieniszczące). W skład badań mieszanki betonowej wchodziły: badanie konsystencji mieszanki betonowej, badanie zawartości powietrza w mieszance betonowej, badanie gęstości objętościowej mieszanki betonowej. Badania betonu stwardniałego opierały się na pomiarze wytrzymałości betonu na ściskanie, wytrzymałości betonu na rozciąganie przy zginaniu, wytrzymałości betonu na ściskanie metodą sklerometryczną oraz wytrzymałości betonu na ściskanie metodą ultradźwiękową. Wszystkie badania zostały wykonane dla siedmiu serii mieszanek betonowych, różniących się od siebie zawartością włókien. Dodatek włókien polipropylenowych do mieszanki betonowej powoduje zmiany jej konsystencji oraz podwyższenie w niej zawartości powietrza. Włókna polipropylenowe nie  owodują istotnych zmian gęstości objętościowej mieszanki betonowej.

Słowa kluczowe: fibre-reinforced concrete, polypropylene fibres, dispersed reinforcement, fresh concrete mixture, hardened concrete, fibrobeton, włókna polipropylenowe, zbrojenie rozproszone, mieszanka betonowa, beton stwardniały
References

[1] ACI Committee 544, Measurement of Properties of Fiber Reinforced Concrete, ACI, 1999.

[2] Jamroży Z., Beton i jego technologie, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2005.

[3] Piotrowski T., Świątek-Żołyńska S., Beton posadzkowy – wymagania i odpowiedzialność za jakość zgodnie z PN-EN 206, Materiały Budowlane 9, 2017.

[4] Glinicki M.A., Beton ze zbrojeniem strukturalnym, XXV Ogólnopolskie warsztaty pracy projektanta konstrukcji, Szczyrk, 10–13.03.2010, 279–308.

[5] Jamroży Z., Betony ze zbrojeniem rozproszonym: co projektant konstrukcji wiedzieć powinien, Materiały XVII Ogólnopolska Konferencja Warsztaty Pracy Projektanta Konstrukcji, Ustroń 2002.

[6] Chandler J.W.E., Design of floors on ground, Cement and Concrete Association, London 1982.

[7] Kırgız M.S., Effect of mineralogical substitution raw material mixing ratio on mechanical properties of concrete, ZKG International 10, 2018, 30–41.

[8] Aslani F., Gedeon R., Experimental investigation into the properties of self‐compacting rubberised concrete incorporating polypropylene and steel fibers, Structural Concrete, Structural Concrete 20, 2019, 267–281.

[9] Kırgız M.S., Fresh and hardened properties of green binder concrete containing marble powder and brick powder, European Journal of Environmental and Civil Engineering 20 (sup1), 2016, 64–101.

[10] Kırgız M.S., Green cement composite concept reinforced by graphite nano-engineered particle suspension for infrastructure renewal material, Composites Part B: Engineering 154, 2018, 423–429.

[11] Simões T., Octávio C., Valença J., Costa H., Dias-da-Costa D., Júlio, E., Influence of concrete strength and steel fibre geometry on the fibre/matrix interface, Composites Part B: Engineering 122, 2017, 156–164.

[12] ITB. Instrukcja ITB nr 209: Instrukcja stosowania metody ultradźwiękowej do nieniszczącej kontroli jakości betonu w konstrukcji, Warszawa: ITB, 1977.

[13] ITB. Instrukcja ITB nr 210/1977: Instrukcja stosowania młotków Schmidta do nieniszczącej kontroli jakości betonu w konstrukcji, Warszawa: ITB, 1977.

[14] PN-EN 12350-2:2011: Badania mieszanki betonowej. Część 2: Badanie konsystencji metodą opadu stożka.

[15] PN-EN 12350-6:2011: Badania mieszanki betonowej. Część 6: Gęstość.

[16] PN-EN-12350-7:2011: Badania mieszanki betonowej. Część 7: Badanie zawartości powietrza – Metody ciśnieniowe.

[17] PN-EN 12390-2:2011: Badania betonu. Część 2: Wykonywanie i pielęgnacja próbek do badań wytrzymałościowych.

[18] PN-EN 12390-3:2011: Badania betonu. Część 3: Wytrzymałość na ściskanie próbek do badań.

[19] PN-EN 12390-5:2011: Badania betonu. Część 5: Wytrzymałość na zginanie próbek do badań.

[20] PN-EN 12504-4:2005: Badania betonu. Część 4: Oznaczanie prędkości fali ultradźwiękowej.

[21] PN-EN 12620+A1:2010: Kruszywa do betonu.

[22] Hajduk P., Projektowanie i ocena techniczna betonowych podłóg przemysłowych, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2018.

[23] Kırgız M.S., Steel Fibre and Shotcrete Concrete, Bachelor of Science Thesis, University of Gazi, Faculty of Technical Education, Department of Construction, Ankara 1997, T.R.

[24] Xie X., Kang X., Jin Y., Cai J., The Effect of Mechanical Performance on PP Fiber to Polymer Mortar, In IOP Conference Series: Earth and Environmental Science 128(1), 2018, 012038.

[25] Krzywiński K., Chajec A., Sadowski Ł., The effect of the concentration of steel fibres on the properties of industrial floors, Technical Transactions 4, 2019.

[26] Hoła J., Sadowski Ł., Hoła A., Ultradźwiękowe badania wytrzymałości na ściskanie posadzek cementowych wzdłuż ich grubości, Materiały Budowlane 10, 2017, 44–46.

[27] Ponikiewski T., Wpływ dodatku włókien polipropylenowych na właściwości reologiczne mieszanek na spoiwach cementowych, Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej. Budownictwo 2001, 381–390.