Badania laboratoryjne prowadzone przez dr inż. Małgorzatę Pająk dotyczą analizy zachowania betonu oraz fibrobetonu pod obciążeniami quasi-statycznymi oraz dynamicznymi.

Fibrobeton pod obciążeniem quasi-statycznym

W badaniach właściwości mechanicznych na ściskanie oraz rozciąganie przy zginaniu fibrobetonu stosowano m. in. zbrojenie rozproszone w postaci kordu stalowego pochodzącego z recyklingu zużytych opon samochodowych. Wykazano efektywność tego typu zbrojenia w betonie co miało na celu zwiększenie jego praktycznego stosowania jako ekologicznej alternatywy dla włókien stalowych produkowanych specjalnie do tego celu.

Stypendium na badania o charakterze przełomowym 07/SFW18/0003-05/2019

“Zastosowanie włókien pochodzących z recyklingu opon do zbrojenia betonu”

W ramach stypendium wykonano badania zginanych belek żelbetowych zbrojonych różną zawartością kordu stalowego. Były to pierwsze tego typu badania przeprowadzone na Wydziale Budownictwa Politechniki Śląskiej, możliwe dzięki rozbudowie stanowiska laboratoryjnego. W analizie wyników badań posłużono się programem ARAMIS umożliwiającym monitorowanie rozwoju narastania odkształceń, a tym samym i naprężeń wewnętrznych w konstrukcji. Jako główny efekt z zastosowania zbrojenia rozproszonego wykazano zwiększenie rysoodporności zginanych elementów belkowych.

Fibrobeton pod obciążeniem dynamicznym

Badania nad odpowiedzią betonu i fibrobetonu na wysokie szybkości odkształceń ściskających dr inż. Małgorzata Pająk przeprowadza we współpracy z dr hab. inż. Jackiem Janiszewskim z Wojskowej Akademii Technicznej w Warszawie (WAT). 

Badania prowadzone są na pręcie Hopkinsona o średnicy 40 mm – jedynej takiej aparaturze badawczej dostępnej w Polsce. Badania betonu oraz fibrobetonu na próbkach tej średnicy są badaniami pionierskimi w skali kraju.

Podczas licznych badań i analiz opracowano metodykę badań próbek betonowych w pręcie Hopkinsona pozwalającą na uzyskanie wiarygodnych wyników eksperymentów. Jej głównym założeniem jest odpowiednie przygotowanie próbki, zastosowanie metody kształtowania fali wymuszającej oraz ocena stanu równowagowego w próbce.

W badaniach laboratoryjnych wykazano znaczny wzrost wytrzymałości betonu wraz ze zwiększeniem szybkości odkształcenia zależny od szeregu parametrów, m. in. zawartości objętościowej kruszywa. Zastosowanie zbrojenia rozproszonego skutkowało znaczną redukcją wrażliwości betonu na wysokie szybkości odkształcenia w stosunku do wrażliwości samego betonu. Analizy eksperymentalne zostały zweryfikowane podczas symulacji numerycznych przeprowadzonych przed dr inż. Pawła Baranowskiego z WAT.

Badania zostały dofinansowane m. ni. przez NCN w ramach projektu MINIATURA DEC-2017/01/X/ST8/01864, pt.: „Wpływ hybrydowego zbrojenia rozproszonego na zachowanie betonu samozagęszczalnego w zakresie dużych prędkości odkształceń ściskających”.