A szálak hatása a beton tűzállóságára / The effect of fibers on the fire resistance of concrete

Elsődleges fülek

Nyilvántartási szám: 
23/15
Témavezető e-mail címe:
lubloy.eva@emk.bme.hu
A témavezető teljes publikációs listája az MTMT-ben:
A téma rövid leírása, a kidolgozandó feladat részletezése: 
Több kutatás is foglalkozott már a szálerősítésű betonok tűzállóságával. Megállapították, hogy az acélszál erősítésű betonok nyomószilárdsága és szívóssága hőterhelés után is nagyobb volt, mint a referenciabetoné (ezért előnyös az alkalmazásuk alagutak lőttbeton szerkezetekén). Megfigyelték, hogy az acélszál erősítésű betonok esetén 400 °C-os hőterhelést követően az acélszál és a cementkő határfelületén repedések jelentek meg, melyek a hőmérséklet növekedésével fokozatosan növekedtek. A repedések kialakulása miatt a szálak betonhoz való tapadása romlik, de egyidejűleg létrejöhet egy pórusrendszer, ami a betonfelület robbanásszerű leválását megakadályozza. 
A műanyagszálak hőmérsékletemelkedés hatására (150-250 °C között) meglágyulnak, megolvadnak. Ezt követően a hőmérséklet növekedésével a műanyagszálak elbomlanak, és a betonban a helyükön egy kapilláris rendszer képződik. Ez a tény nagyon fontos, hiszen számos kutató igazolta, hogy a betonfelület réteges leválása a tűz során a kialakuló magas pórusnyomással magyarázható. A hőterhelés hatására keletkező vízgőz a kialakult kapilláris rendszeren keresztül el tud távozni a betonból, ezzel a betonfelület robbanásszerű leválásának (ún. spalling) veszélye hatékonyan csökkenthető
A szálerősítésű betonok tűzállóságára a szálak mennyiségén és anyagán túlmenően a szálak geometriai jellemzői is jelentősen hatnak. Kérdés azonban az, hogy milyen szilárdságú betonok esetén pontosan, milyen geometriájú és anyagú szálak adagolása optimális?
Jelen kutatás célja az, hogy tisztázza, hogy a szálak geometriákának és anyagának milyen hatása van a szerkezet tűz alatti teherbírására. 
A mérések elkezdése előtt a jelöltének át kell tekinteni a vonatkozó szakirodalmat, és ez alapján meghatározni a laboratóriumi vizsgálatok paramétereit.
A kérdés tisztázásához a jelöltnek laboratóriumi vizsgálatokat kell végeznie, melynek során az elvárt a szilárdságvizsgálat mellett a makro (szemrevételezés, optikai mikroszkóp) és a mikroszerkezet (SEM) vizsgálat is, valamint a mérnöki összefüggések feltárása.
 
***
Several studies have already investigated the fire resistance of fiber-reinforced concretes. It was found that the compressive strength and toughness of steel fiber-reinforced concrete were higher after heat exposure than those of the reference concrete (which is why they are advantageous in the shotcrete structures of tunnels). It was observed that cracks appeared at the interface of the steel fibers and the cement stone after a thermal load of 400 °C in the case of steel fiber-reinforced concrete, which gradually increased with the temperature. Due to the formation of cracks, the adhesion of fibers to concrete deteriorates, but at the same time, a pore system forms, which prevents the explosive spalling of the concrete surface.
Due to increasing temperature (between 150-250 °C), plastic fibers soften and melt. Subsequently, with further temperature increase, plastic fibers decompose, and a capillary system is formed in their place within the concrete. This fact is very important because many researchers have confirmed that the layered delamination of the concrete surface during a fire can be explained by the high pore pressure that develops. The steam generated by the thermal load can escape from the concrete through the capillary system formed, thus effectively reducing the risk of explosive detachment of the concrete surface (so-called spalling).
In addition to the quantity and material of the fibers, the geometric characteristics of the fibers also significantly influence the fire resistance of fiber-reinforced concretes. However, the question is, for what strength of concrete, exactly what type and quantity of fibers with what geometry are optimal?
The aim of this research is to clarify the effect of fiber geometry and material on the fire resistance of structures.
Before starting the measurements, the candidate must review the relevant literature and determine the parameters of the laboratory tests based on this.
To clarify the question, the candidate needs to perform laboratory tests, which, in addition to strength testing, include macro (visual inspection, optical microscope) and microstructure (SEM) examinations, as well as the realization of engineering relationships.
A téma meghatározó irodalma: 
    1. Dehn, F., König, G. (2003): Fire resistance of different fibre reinforced high performance con-cretes, Proceedings of International Workshop High Performance Fibre Reinforced Cement Composites, (Eds. Naaman, A. E., Reinhardt, H., W.), pp. 189-204.
    2. Dehn, F., Werther, N. (2006): Fire tests on tunnel elements for M30 tunnel in Madrid (Brandver-suche an Tunnelinnenschallenbetonen für den M30 Nordtunnel in Madrid), Beton und Stahlbetonbau, Vol. 101, Issue 9, Berlin, ISSN 0005-9900 (in German).
    3. Dehn, F., Wille, K. (2004): Micro analytical investigations on the effect of polypropylene fibres in fire exposed high-performance concrete (HPC), Proceedings of International RILEM Symposiumon Fibre Reinforced Concretes, BEFIB 2004, 20-22 September, Varrenna, Ita-ly (Eds. Prisco, M., Felicetti, R., Plizzari, G. A.), pp. 659-678.
    4. fib bulletin 38 (2007): Fire design of concrete structures- materials, structures and modelling, ISBN 978-2-88394-078-9.
    5. fib bulletin 46 (2008): Fire design of concrete structures- structural behaviour and assessment, ISBN 978-2-88394-086-2.
    6. Haddad, R. H., Al-Saleh, R. J., Al-Akhras, N.M. (2008): Effect of elevated temperature on bond between steel reinforcement and fiber reinforced concrete, Fire Safety Journal, Vol. 43, Issue 5, pp.: 334-343, ISSN 0379-7112, https://doi.org/10.1016/j.firesaf.2007.11.002.
A téma hazai és nemzetközi folyóiratai: 
    1. ÉPÍTŐANYAG
    2. FIRE SAFETY JOURNAL (2022, Q1)
    3. JOURNAL OF THERMAL ANALYSIS AND CALORIMETRY (2022, Q1)
    4. CONCRETE STRUCTURES: ANNUAL TECHNICAL JOURNAL: JOURNAL OF THE HUNGARIAN GROUP
    5. CONSTRUCTIONS AND BUILDINGS MATERIALS (2022, D1)
    6. PERIODICA POLYTECHNICA-CIVIL ENGINEERING (2022, Q3)
    7. AMERICAN CONCRETE INSTITUTE SPECIAL PUBLICATION
    8. MAGAZINE OF CONCRETE RESEARCH (2022, Q2)
    9. CASE STUDIES IN CONSTRUCTIONS MATERIALS (2022, D1)
A témavezető utóbbi tíz évben megjelent 5 legfontosabb publikációja: 
1. Lublóy Éva: Heat resistance of portland cements, JOURNAL OF THERMAL ANALYSIS AND CALORI-METRY 1:(1) pp. 1-9. (2018)
2. Majorosné Lublóy Éva, The Influence of Concrete Strength on the Effect of Synthetic Fibres on Fire Resistance PERIODICA POLYTECHNICA-CIVIL ENGINEERING 62:(1) pp. 136-142. (2017) 
3. Lublóy Éva, Hlavička Viktor, Bond after fire, CONSTRUCTION AND BUILDING MATERIALS 132: pp. 210-218. (2017) 
4. Lublóy Éva, Balázs L György, Kapitány Kristóf, Barsi Árpád, CT analysis of core samples from fire-damaged concrete structures, MAGAZINE OF CONCRETE RESEARCH 69:(15) pp. 802-810. (2017) 
5. Balázs L György; Czoboly Olivér; Lublóy Éva; Kapitány Kristóf; Barsi Árpád: Observation of steel fibres in concrete with Computed Tomography, CONSTRUCTION AND BUILDING MATERIALS (0950-0618): 140 pp 534-541 (2017)
A témavezető fenti folyóiratokban megjelent 5 közleménye: 
1. Czoboly Olivér, Lublóy Éva, Hlavička Viktor, Balázs L György, Kéri Orsolya, Szilágyi Miklós Imre Fibers and fiber cocktails to improve fire resistance of concrete JOURNAL OF THERMAL ANALYSIS AND CALORIMETRY 128:(3) pp. 1453-1461. (2017) 
2. Éva Lublóy, Katalin Kopecskó, Balázs L György, Restás Ágoston, Imre Miklós Szilágyi Impoved fire resistance by using Portland-pozzolana of Portland fly-ash cements JOURNAL OF THERMAL ANALYSIS AND CALORIMETRY 129:(2) pp. 925-936. (2017) 
3. György L Balázs, Éva Lublóy, Olivér A Czoboly Effectiveness of fibres for structural elements in case of fire AMERICAN CONCRETE INSTITUTE SPECIAL PUBLICATION 310: pp. 269-278. (2017)
4. Lublóy Éva, Hlavička Viktor, Bond after fire, CONSTRUCTION AND BUILDING MATERIALS 132: pp. 210-218. (2017) 
5. Lublóy Éva, Balázs L György, Kapitány Kristóf, Barsi Árpád, CT analysis of core samples from fire-damaged concrete structures, MAGAZINE OF CONCRETE RESEARCH 69:(15) pp. 802-810. (2017) 

A témavezető eddigi doktoranduszai

Biró András (2019/2023/)
Nabil Abdelmalek (2016/2020/2022)
Hlavicka Viktor (2014/2017/2020)
Ali Suha Ismail Ahmed (2018/2022/2023)
Státusz: 
elfogadott