OPTYMALIZACJA SKŁADU BETONÓW Z DODATKIEM METAKAOLINITU

W artykule przedstawiono wyniki optymalizacji składu betonu modyfikowanego dodatkiem prażonego kaolinitu (metakaolinitu), użytego jako częściowy substytut cementu. Optymalizację przeprowadzono przy użyciu programu STATISTICA w oparciu o wyniki badań betonów o zróżnicowanym składzie, zdeterminowanym udziałem dodatku metakaolinitu do 15% masy spoiwa oraz stosunkiem woda/spoiwo od 0,35 do 0,54. Badania wykonano według centralnego kompozycyjnego planu doświadczenia, przewidującego wykonanie badań dziewięciu mieszanek betonowych o zróżnicowanym składzie. Jako kryteria optymalizacji przyjęto: maksimum wytrzymałości na ściskanie f_c po 28, 90 i 180 dniach dojrzewania betonu, maksimum krytycznego współczynnika intensywności naprężeń K_Ic^S i maksimum współczynnika sprężystości podłużnej E po 28 i 180 dniach dojrzewania betonu, minimum objętości porów powietrznych w betonie A oraz minimalny wymiar fraktalny określony metodą cięciwy D_C i metodą pudełkową D_BC. Objętość porów powietrznych określono na podstawie analizy płaskich przekrojów betonu metodami stereologicznymi. Analizie fraktalnej poddano uzyskane w badaniu odporności na pękanie powierzchnie przełomów betonów. Optymalizację przeprowadzono dla trzech wariantów I, II i III. Uzyskane wyniki potwierdziły występowanie ścisłej zależności między właściwościami a strukturą betonów, w tym betonów z dodatkiem metakaolinitu. Wykazano także, że ze względu na przyjęte kryteria optymalizacji celowe jest projektowanie betonów przy założeniu względnie niskiego stosunku woda/spoiwo oraz względnie dużego udziału dodatku metakaolinitu.

Pełny tekst (pdf)

[1]  Metody optymalizacji materiałów kompozytowych o matrycach cementowych, red. A. M. Brandt, Studia z Zakresu Inżynierii, 38, Warszawa, 1994.

[2]  Konkol J., Prokopski G.: Optymalizacja wielokryterialna składu betonów zwykłych
z uwzględnieniem parametrów wytrzymałościowych i strukturalnych, Przegląd Budowlany, nr 2, 2006, s. 23-28.

[3]  Sabir BB, Wild S, Bai J.: Metakaolin and calcined clays as pozzolans for concrete:
a review, Cem. Concr. Compos, vol. 23, 2001, pp. 441-454.

[4]  Siddique R, Klaus J.: Influence of metakaolin on the properties of mortar and concrete: A review, Appl. Clay Sci., vol. 43, 2009, pp. 392-400.

[5]  Rashad AM.: Metakaolin as cementitious material: History, scours, production and composition – A comprehensive overview, Constr. Build. Mater., vol. 41, 2013, pp. 303-318.

[6]  Konkol. J.: Metakaolinit i popiół fluidalny jako alternatywne w stosunku do pyłów krzemionkowych dodatki mineralne do betonu, Inżynieria i Budownictwo, nr 9, 2012, s. 503-507.

[7]  Konkol J., Pyra M.: Wybrane właściwości betonów modyfikowanych zmiennym udziałem dodatku metakaolinitu. Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury – Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture, JCEEA, t. XXXI, z. 61 (3/II/14), 2014, s. 287-296, DOI:10.7862/rb.2014.95.

[8]  Konkol J., Prokopski G.: The influence of the age of concretes with FBC fly ash or metakaolinite additives on their strength properties. Road and Bridges – Drogi i Mosty, 13(1), 2014, s. 49-67.

[9]  Konkol J.: Wykorzystanie parametrów fraktalnych i stereologicznych do opisu odporności na pękanie betonów modyfikowanych wybranymi dodatkami typu II, Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej, seria Budownictwo i Inżynieria Środowiska, z 59, nr 3/2012/III, 2012, s. 222-232.

[10]  Konkol J.: Wykorzystanie geometrii fraktalnej do określenia odporności na pękanie betonu modyfikowanego metakaolinitem, Budownictwo i Architektura, 12(3), 2013, s. 177-184.

[11]  Konkol J., Prokopski G.: Fraktalny opis powierzchni przełomu betonów cementowych. Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury – Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture, JCEEA, t. XXXI, z. 61 (3/II/14), 2014, s. 273-286, DOI:10.7862/rb.2014.94.

[12]  Konkol J., Prokopski G.: Morfologia przełomu oraz odporność na pękanie betonów modyfikowanych dodatkiem popiołu fluidalnego lub metakaolinitu. Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej, Seria Budownictwo i Inżynieria Środowiska, z. 58, nr 3/11/III, 2011, s. 321-330.

[13]  Konkol J., Prokopski G.: Fracture toughness and fracture surfaces morphology of me-takaolinite-modified concrete. Constr. Build. Mater., vol. 123, 2016, pp. 638-648.