Influence of mixture composition on thermal properties of concrete and the performance of rigid pavement

Parth Panchmatia; Michał A. Glinicki; Jan Olek

doi:10.7409/rabdim.014.016

Opublikowane: 2014-04-01

Tom 13 Nr 3 (2014)

Wpływ składu mieszanki na właściwości termiczne betonu oraz parametry funkcjonalne nawierzchni sztywnych

Parth Panchmatia , Michał A. Glinicki , Jan Olek

Dział: Artykuły

https://doi.org/10.7409/rabdim.014.016

Abstrakt

W najnowszym podręczniku mechanistyczno-empirycznego projektowania nawierzchni drogowych (MEPDG) przy analizie i projektowaniu nawierzchni sztywnych większy nacisk położono na uwzględnienie naprężeń wywołanych termicznym paczeniem się płyt betonowych. Skład mieszanki betonowej ma duży wpływ na parametry termiczne betonu, takie jak współczynnik przewodzenia ciepła, współczynnik rozszerzalności cieplnej oraz ciepło właściwe. W dużym stopniu zależą one od rodzaju i zawartości kruszywa. W stanie wilgotnym beton charakteryzuje się wyższym ciepłem właściwym oraz współczynnikiem przewodzenia ciepła. W artykule omówiono wpływ składu mieszanki na właściwości termiczne betonu stwardniałego, a także na właściwości w początkowym okresie twardnienia. Omówiono również wpływ, jaki na funkcjonalność nawierzchni sztywnych mają sezonowe i dobowe zmiany temperatury. W przypadku nawierzchni lotniskowych cykliczne oddziaływanie gorących spalin wyrzucanych przez silniki odrzutowe powoduje powstawanie mikrospękań, zwiększenie wielkości porów oraz pogorszenie wytrzymałości na ściskanie i na rozciąganie przy zginaniu. Beton poddawany cyklicznemu oddziaływaniu podwyższonej temperatury podlega niszczeniu, którego widoczne skutki przypominają skutki naprzemiennego zamrażania i rozmrażania.

Słowa kluczowe:

gradient temperatury, nawierzchnia betonowa, parametry termiczne, współczynnik przewodzenia ciepła, współczynnik rozszerzalności cieplnej

Podobne artykuły

Krzysztof Kołodziej, Lesław Bichajło, Tomasz Siwowski, Wpływ składu i właściwości mastyksu na odporność asfaltu lanego na deformacje trwałe , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 20 Nr 1 (2021)
Karolina Gibas, Michał A. Glinicki, Grzegorz Nowowiejski, Ocena szczelności betonu z dodatkiem popiołu lotnego wapiennego wobec mediów środowiskowych , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 12 Nr 2 (2013)
Dariusz Sybilski, Wojciech Bańkowski, Prace badawcze laboratoryjne i w pełnej skali nad zastosowaniem betonu asfaltowego o wysokim module sztywności w nawierzchni drogowej , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 10 Nr 1-2 (2011)
Marcin Gajewski, Renata Horodecka, Właściwości reologiczne asfaltów drogowych zmodyfikowanych asfaltem naturalnym , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 17 Nr 2 (2018)
Marcin Bilski, Marta Mielczarek, Przemysław Górnaś, Mieczysław Słowik, Patrycja Wojciechowska, Ocena wpływu sposobu dozowania dodatku asfaltu naturalnego Gilsonite na właściwości mieszanki mineralno-asfaltowej , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 21 Nr 3 (2022)
Wojciech Drożdż, Zbigniew Giergiczny, Odporność zapraw i betonu z dodatkiem popiołu lotnego wapiennego na korozję alkaliczną , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 12 Nr 2 (2013)
Jacek Gołaszewski, Tomasz Ponikiewski, Wpływ popiołu lotnego wapiennego na wybrane właściwości betonów nowej generacji , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 12 Nr 2 (2013)
Wojciech Bańkowski, Analiza trwałości zmęczeniowej betonów asfaltowych z uwzględnieniem typu mieszanki i rodzaju lepiszcza , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 17 Nr 4 (2018)
Peter Koteš, Miroslav Brodňan, Milan Chandoga, Tatiana Bacíková, Wojciech Kubissa, Most „Zlatné” - diagnostyka, rozwiązanie doraźne w celu usunięcia stanu awaryjnego oraz remont obiektu , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 16 Nr 3 (2017)
Jacek Sudyka, Przemysław Harasim, Monika Kowalska-Sudyka, Tomasz Mechowski, Kontrola jakości pomiarów realizowanych ugięciomierzem TSD na sieci drogowej , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 20 Nr 4 (2021)

<< < 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 > >>

Możesz również Rozpocznij zaawansowane wyszukiwanie podobieństw dla tego artykułu.

Inne teksty tego samego autora

Daria Jóźwiak-Niedźwiedzka, Karolina Gibas, Michał A. Glinicki, Rozpoznanie petrograficzne minerałów reaktywnych w kruszywach krajowych i ich klasyfikacja zgodnie z zasadami RILEM i ASTM , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 16 Nr 3 (2017)
Daria Jóźwiak-Niedźwiedzka, Aneta Antolik, Kinga Dziedzic, Michał A. Glinicki, Karolina Gibas, Weryfikacja odporności wybranych kruszyw ze skał magmowych na reakcję z alkaliami , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 18 Nr 1 (2019)
Michał A. Glinicki, Daria Jóźwiak-Niedźwiedzka, Aneta Antolik, Kinga Dziedzic, Karolina Gibas, Podatność wybranych kruszyw ze skał osadowych na reakcję alkalia-kruszywo , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 18 Nr 1 (2019)
Michał A. Glinicki, Róża Krzywobłocka-Laurów, Zbigniew Ranachowski, Mariusz Dąbrowski, Jolanta Wołowicz, Analiza mikrostruktury betonów modyfikowanych dodatkiem popiołów lotnych wapiennych , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 12 Nr 2 (2013)
Mariusz Dąbrowski, Michał A. Glinicki, Charakterystyka porów powietrznych i mrozoodporność betonów napowietrzonych z popiołem lotnym wapiennym , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 12 Nr 1 (2013)
Michał A. Glinicki, Ocena i projektowanie fibrobetonów na podstawie wytrzymałości równoważnej , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 1 Nr 3 (2002)
Karolina Gibas, Michał A. Glinicki, Grzegorz Nowowiejski, Ocena szczelności betonu z dodatkiem popiołu lotnego wapiennego wobec mediów środowiskowych , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 12 Nr 2 (2013)
Grzegorz Knor, Michał A. Glinicki, Jan Holnicki-Szulc, Wyznaczanie parametrów termicznych twardniejących betonów za pomocą rozwiązania problemu odwrotnego , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 11 Nr 4 (2012)
Wojciech Kubissa, Mariusz Dąbrowski, Bartłomiej Chojnacki, Michał A. Glinicki, Trwałość betonu nawierzchniowego wykonanego w warunkach laboratoryjnych i w skali budowy drogi ekspresowej , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 20 Nr 4 (2021)
Grzegorz Knor, Michał A. Glinicki, Jan Holnicki-Szulc, Andrzej Ossowski, Zbigniew Ranachowski, Wpływ popiołów lotnych wapiennych na temperaturę betonu w czasie pierwszych 72 godzin twardnienia w elementach masywnych , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 12 Nr 1 (2013)

1 2 > >>

Pobierz pliki

PDF

Zasady cytowania

Panchmatia, P., Glinicki, M. A., & Olek, J. (2014). Wpływ składu mieszanki na właściwości termiczne betonu oraz parametry funkcjonalne nawierzchni sztywnych. Roads and Bridges - Drogi I Mosty, 13(3), 235–260. https://doi.org/10.7409/rabdim.014.016

Cited by / Share

Bibliografia

AASHTO Guide for Design of Pavement Structures. American Association of State Highway and Transportation Officials, Washington, 1986
Google Scholar

Mechanistic-Empirical Pavement Design Guide – A Manual of Practice. American Association of State Highway and Transportation Officials, Washington, 2008
Google Scholar

ASTM C177-13 Standard Test Method for Steady-State Heat Flux Measurements and Thermal Transmission Properties by Means of the Guarded-Hot-Plate. ASTM International, West Conshohocken, 2013
Google Scholar

ASTM C1045-07 Standard Practice for Calculating Thermal Transmission Properties Under Steady-State Conditions. ASTM International, West Conshohocken, 2013
Google Scholar

ASTM C518-10 Standard Test Method for Steady-State Thermal Transmission Properties by Means of the Heat Flow Meter Apparatus. ASTM International, West Conshohocken, 2010
Google Scholar

ASTM E1530-11 Standard Test Method for Evaluating the Resistance to Thermal Transmission of Materials by the Guarded Heat Flow Meter Technique. ASTM International, West Conshohocken, 2011
Google Scholar

ASTM E1952-11 Standard Test Method for Thermal Conductivity and Thermal Diffusivity by Modulated Temperature Differential Scanning Calorimetry. ASTM International, West Conshohocken, 2011
Google Scholar

AASHTO T336-11. Coefficient of Thermal Expansion of Hydraulic Cement Concrete. American Association of State Highway and Transportation Officials, Washington, 2011
Google Scholar

AASHTO TP60-00. Coefficient of Thermal Expansion of Hydraulic Cement Concrete. American Association of State Highway and Transportation Officials, Washington, 2000
Google Scholar

ASTM C531-00 Standard Test Method for Linear Shrinkage and Coefficient of Thermal Expansion of Chemical-Resistant Mortars, Grouts, Monolithic Surfacings, and Polymer Concretes. ASTM International, West Conshohocken, 2000
Google Scholar

ASTM C490-11 Standard Practice for Use of Apparatus for the Determination of Length Change of Hardened Cement Paste, Mortar, and Concrete. ASTM International, West Conshohocken, 2011
Google Scholar

ASTM D4611-08 Standard Test Method for Specific Heat of Rock and Soil. ASTM International, West Conshohocken, 2008
Google Scholar

ASTM D2766-95 Standard Test Method for Specific Heat of Liquids and Solids. ASTM International, West Conshohocken, 1995
Google Scholar

Zhang Y., Sun W., Liu S.: Study on the hydration heat of binder paste in high-performance concrete. Cement and Concrete Research, 32, 9, 2002, 1483-1488
Google Scholar

Nocuń-Wczelik W.: Heat evolution in hydrated cementitious systems admixtured with fly ash. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 65, 2, 2001, 613-619
Google Scholar

Knor G., Glinicki M.A., Holnicki-Szulc J.: Determination of thermal parameters of hardening concrete by means of inverse problem solution. Roads and Bridges - Drogi i Mosty, 11, 4, 2012, 281-294
Google Scholar

Knor G., Glinicki M.A., Holnicki-Szulc J., Ossowski A., Ranachowski Z.: Influence of calcareous fly ash on the temperature of concrete in massive elements during the first 72 hours of hardening. Roads and Bridges - Drogi i Mosty, 12, 1, 2013, 113-126
Google Scholar

U.S. Bureau of Reclamation, Concrete Manual, 8th edition, 1988
Google Scholar

Ghafoori N., Diawara H.: Influence of temperature on fresh performance of self-consolidating concrete. Construction and Building Materials, 24, 6, 2010, 946-955
Google Scholar

Neville A.M.: Properties of concrete. Fourth Edition John Wiley & Sons, Inc., New York, 1997
Google Scholar

Mackiewicz P.: Thermal stress analysis of jointed plane in concrete pavements. Applied Thermal Engineering, 73, 1, 2014, 1167-1174
Google Scholar

Siwińska A., Garbalińska H.: Thermal conductivity coefficient of cement based mortars as air relative humidity function. Heat and Mass Transfer, 47, 9, 2011, 1077-1087
Google Scholar

Kim K.H., Jeon S.E., Kim J.K., Yang S.: An experimental study on thermal conductivity of concrete. Cement and Concrete Research, 33, 3, 2003, 363-371
Google Scholar

Jerman M., Keppert M., Výborný J., Černý R.: Hygric, thermal and durability properties of autoclaved aerated concrete. Construction and Building Materials, 41, 1, 2013, 352-359
Google Scholar

Panesar D.K., Shindman B.: The mechanical, transport and thermal properties of mortar and concrete containing waste cork. Cement and Concrete Composites, 34, 9, 2012, 982-992
Google Scholar

Kim H.K., Jeon J.H., Lee H.K.: Workability, and mechanical, acoustic and thermal properties of lightweight aggregate concrete with a high volume of entrained air. Construction and Building Materials, 29, 2012, 193-200
Google Scholar

Khaliq W., Kodur V.: Thermal and mechanical properties of fiber reinforced high performance self-consolidating concrete at elevated temperatures. Cement and Concrete Research, 41, 11, 2011, 1112-1122
Google Scholar

Loser R., Münch B., Lura P.: A volumetric technique for measuring the coefficient of thermal expansion of hardening cement paste and mortar. Cement and Concrete Research, 40, 7, 2010, 1138-1147
Google Scholar

Sellevold E.J., Bjřntegaard Ř.: Coefficient of thermal expansion of cement paste and concrete: Mechanisms of moisture interaction. Materials and Structures, 39, 9, 2006, 809-815
Google Scholar

Rajabipour F., Weiss J.: Electrical conductivity of drying cement paste. Materials and Structures, 40, 10, 2006, 1143-1160
Google Scholar

Bjontegard O., Sellevold E.J.: Interaction between thermal dilation and autogenous deformation in high performance concrete. Materials and Structures, 34, 5, 2001, 266-272
Google Scholar

Yeon J.H., Choi S., Won M.C.: In situ measurement of coefficient of thermal expansion in hardening concrete and its effect on thermal stress development. Construction and Building Materials, 38, 2013, 306-315
Google Scholar

Fu X., Chung D.D.L.: Effects of silica fume, latex, methylcellulose, and carbon fibers on the thermal conductivity and specific heat of cement paste. Cement and Concrete Research, 27, 12, 1997, 1799-1804
Google Scholar

Zhang D., Li Z., Zhou J., Wu K.: Development of thermal energy storage concrete. Cement and Concrete Research, 34, 6, 2004, 927-934
Google Scholar

Pomianowski M., Heiselberg P., Jensen R.L., Cheng R., Zhang Y.: A new experimental method to determine specific heat capacity of inhomogeneous concrete material with incorporated microencapsulated-PCM. Cement and Concrete Research, 55, 2014, 22-34
Google Scholar

Kodide U., Shin A.H.: Effects of thermal properties on temperature and moisture profiles, and the performance of PCC pavements. Journal of Engineering and Applied Sciences, 6, 12, 2011, 88-96
Google Scholar

Chung Y.: Thermal stress analysis of jointed plain concrete pavements containing fly ash and slag. PhD Thesis, Louisiana State University, 2012
Google Scholar

Nantung T.: High Performance Concrete Pavement in Indiana. Joint Transportation Research Program, SPR-2642, Report No. FHWA/IN/JTRP-2011/20, 2011
Google Scholar

Zhu B.: Thermal Stresses in Fixed Slab or Free Slab, in: Thermal Stresses and Temperature Control of Mass Concrete. Tsinghua University Press, 2014, 121-142
Google Scholar

Yehia S., Landolsi T., Hassan M., Hallal M.: Monitoring of strain induced by heat of hydration, cyclic and dynamic loads in concrete structures using fiber-optics sensors. Measurement, 52, 2014, 33-46
Google Scholar

Zou X., Chao A., Tian Y., Wu N., Zhang H., Yu T.Y., Wang X.: An experimental study on the concrete hydration process using Fabry-Perot fiber optic temperature sensors. Measurement, 45, 5, 2012, 1077-1082
Google Scholar

Linek M., Nita P.: Thermal effects on airfield surfaces. 9-th European conference of young research and scientific workers. University of Żilina, Slovak Republic, Transcom 2011, 7, 2011, 85-88
Google Scholar

Campbell-Allen D., Desai P.M.: The influence of aggregate on the behaviour of concrete at elevated temperatures. Nuclear Engineering and Design, 6, 1, 1967, 65-77
Google Scholar

Bier T.A., Wise S., Chang P.: A mechanistic study of failure of concrete subjected to cyclic thermal loads. Naval Civil Engineering Laboratory, CR 91.008, Port Hueneme, CA 93043, USA, 1991
Google Scholar

Sullivan P.J., Poucher M.P.: The influence of temperature on the physical properties of concrete and mortar in the range 20°C to 400°C. American Concrete Institute Special Publication, 25, 1971, 103-136
Google Scholar

Parth Panchmatia

ppanchma@purdue.edu

Afiliacja:

Purdue University, School of Civil Engineering, West Lafayette, IN, USA

Michał A. Glinicki

Afiliacja:

Institute of Fundamental Technological Research Polish Academy of Sciences, Warsaw

Biogram

Instytut Podstawowych Problemów Techniki Polskiej Akademii Nauk, Warszawa

Jan Olek

Afiliacja:

Purdue University, School of Civil Engineering, West Lafayette, IN, USA

Wpływ składu mieszanki na właściwości termiczne betonu oraz parametry funkcjonalne nawierzchni sztywnych

Abstrakt

Słowa kluczowe:

Podobne artykuły

Inne teksty tego samego autora

Pobrania

Parth Panchmatia

Michał A. Glinicki

Jan Olek