Abstract: Målsättningen med projektet är att utveckla ett verktyg med vilket man kan bestämma den mängd och typ av polypropylenfibrer som behövs för att undvika explosiv spjälkning hos olika kvaliteter av betong när den utsätts för brand. För att nå detta mål skall en redan utvecklad modell för brandspjälkning modifieras för att även inkludera effekten av polypropylenfibrer.
Genom att blanda en liten mängd polypropylenfibrer i betong minskas risken för brandspjälkning. Syftet med detta projekt är att bestämma funktionen hos dessa fibrer, d v s fysiken hos kompositen av fiber och betong. Projektet är huvudsakligen av experimentell natur där ett antal egenskaper hos fiberbetongen skall studeras. Fokus läggs på gas- och fluidtransport, inverkan av fibrer på olika typer av töjning/deformation, och slutligen vad som sker med fibern i betong vid uppvärmning. Det är även av vikt att studera hur mikrostrukturen i cementpastan påverkas vid olika temperatur och då speciellt runt fibrer där brottpropagering och nedbrytning av portlandit sker.
Det är svårt att separera olika fysiska processer vid ett normalt brandprov. Därför kommer olika processer att studeras separat. Två olika betongkvaliteter, en anläggningsbetong och en byggnadsbetong, skall användas. Fyra olika typer av polypropylenfibrer, kommersiellt tillgängliga, skall studeras. Geometri (längd och diameter) och mängd fibrer skall undersökas.
En teoretisk modell av fibrernas funktion skall utvecklas och inarbetas i en modell använd för beräkning av risk för spjälkning hos brandbelastad betong. Det finns ett flertal tillgängliga modeller. En forskningsgrupp i Italien har arbetat intensivt med en hygro-termo-kemo-mekanisk modell kallad ”Paduamodellen”. Denna numeriska modell tillsammans med andra syftar till att prediktera när spjälkning sker.Abstract: The objective with the project is to develop a tool with which the amount and type of polypropylene fibres can be determined to prevent spalling of different qualities of concrete under fire conditions. To reach this goal an existing model for the determination of risk of spalling of concrete shall be used and modified to also cover the effect of polypropylene fibres.
By mixing a small quantity of polypropylene fibres into concrete the probability of spalling is considerably reduced. The aim of the present project is to determine the function of these fibres, i.e. the physics of the fibre-concrete composite. The project is mainly experimental where a number of properties of the fibre concrete shall be studied. The focus will be on gas and fluid transportation, the influence of the fibres on different deformations/strains, and what happens to the fibres in the concrete when heated. It is also important to study how the microstructure of the cement paste is affected at different temperatures especially in the vicinity of the fibres, where propagation of fractures and decomposition of portlandite may occur.
It is difficult to separate the different physical processes from a conventional fire experiment. Therefore the different properties will be investigated separately. Two different concrete qualities, one concrete used for civil engineering structures and one used for housing shall be used. Both qualities are presently used commercially and the probability of spalling is very high for both. Four different types of polypropylene fibres, all commercially available, will be used. The geometry (diameter and length) as well as the amount of fibres will be examined.
A theoretical model of the function of fibres shall be developed and incorporated into a model used for determination of probability of spalling of fire exposed concrete. There are several models available. A research team in Italy has worked intensely with a hygro-thermo-chemo-mechanical model called “the Padua model”. This numerical model along with others aims to predict the occurrence of spalling.