Niezawodność rurociągów wodociągowych a koszty eksploatacyjne
Open Access (Artykuł w pliku PDF)
citation/cytuj: Studziński A., Dawidowicz J., Pytlowany T., Oleniacz G., Topolski K. Reliability of water pipelines and operating costs. Materiały Budowlane. 2025. Volume 635. Issue 07. Pages 158-166. DOI: 10.15199/33.2025.07.20
dr inż. Andrzej Studziński, Politechnika Rzeszowska, Wydział Budownictwa, Inżynierii Środowiska i Architektury
ORCID: 0000-0002-6551-9490
dr hab. inż. Jacek Dawidowicz, Politechnika Białostocka, Wydział Budownictwa i Nauk o Środowisku
ORCID: 0000-0003-1742-9463
dr inż. Tomasz Pytlowany, Państwowa Akademia Nauk Stosowanych, Instytut Politechniczny
ORCID: 0000-0001-5545-5465
dr inż. Grzegorz Oleniacz, Politechnika Rzeszowska, Wydział Budownictwa, Inżynierii Środowiska i Architektury
ORCID: 0000-0003-3318-0928
dr inż. Krzysztof Topolski, Państwowa Akademia Nauk Stosowanych, Instytut Politechniczny
ORCID: 0000-0001-6843-5527
Correspondence address: Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.
DOI: 10.15199/33.2025.07.20
Scientific reports / Doniesienia naukowe
Abstract. In order to determine the impact of the reliability class of water pipes on the operating costs of water supply networks, probabilistic calculations were carried out using Monte Carlo simulations. The model was based on the assumption that repair costs are subject to a log-normal distribution. Three reliability classes were assumed, differentiating the level of acceptable risk depending on the rank and function of a given network section. The analysis performed clearly showed that the pipe reliability class and the assumed variability of operating parameters have a significant impact on the forecasted repair costs in water supply systems. The use of the Monte Carlo method and the log-normal distribution allowed for taking into account asymmetry and determining the occurrence of extreme costs.
Keywords: water pipes; repair costs; reliability class; Monte Carlo method.
Streszczenie. W celu określenia wpływu klasy niezawodności przewodów wodociągowych na koszty eksploatacyjne sieci wodociągowych, przeprowadzono obliczenia probabilistyczne z zastosowaniem symulacji Monte Carlo. Model bazuje na założeniu, że koszty naprawy podlegają rozkładowi log-normalnemu. Przyjęto trzy klasy niezawodności, różnicujące poziom ryzyka dopuszczalnego w zależności od rangi i funkcji danego odcinka sieci. Przeprowadzona analiza jednoznacznie wykazała, że klasa niezawodności rur oraz przyjęta zmienność parametrów eksploatacyjnych mają istotny wpływ na prognozowane koszty naprawy w systemach wodociągowych. Wykorzystanie metody Monte Carlo i rozkładu log-normalnego pozwoliło na uwzględnienie asymetrii i określenia wystąpienia kosztów ekstremalnych.
Słowa kluczowe: przewody wodociągowe; koszty naprawy; klasa niezawodności; metoda Monte Carlo.
Literature
[1] Rak JR. Bezpieczeństwo systemów zaopatrzenia w wodę. Warszawa: Wyd. PAN; 2009.
[2] Hisham A. Reliability of Water Distribution Networks. International Journal of Engineering Research & Technology. 2019; DOI:10.17577/IJERTV8IS080137.
[3] Ostfeld A. Reliability analysis of regional water distribution systems. Urban Water. 2001; https://doi.org/10.1016/S1462-0758(01)00035-8
[4] Alegre H, Baptista JM, Cabrera Jr E, Cubillo F, Duarte P, Hirner W, Merkel W, Parena, R. Performance Indicators for Water Supply Services. (2nd ed.). IWA Publishing; 2016.
[5] Romaniuk M, Hryniewicz O. Estimation of maintenance costs of a pipeline for a u-shaped hazard rate function in the imprecise setting. Eksploatacja i Niezawodnosc – Maintenance and Reliability 2020; http:// dx.doi.org/10.17531/ein.2020.2.18.
[6] Piratla KR, Yerri SR, Yazdekhasti S, Cho J, Koo D, Matthews JC. Empirical Analysis of Water-Main Failure Consequences. Procedia Engineering. 2015; https://doi.org/10.1016/j.proeng.2015.08.507
[7] Adedei KB, Hamam Y, Abe BT, Abu-Muhfouz AM. Leakage Detection and Estimation Algorithm for Loss Reduction in Water Piping Networks. Water. 2017; https://doi.org/10.3390/w9100773.
[8] Kwietniewski M, Rak J. Niezawodność infrastruktury wodociągowej i kanalizacyjnej w Polsce. Warszawa: Wyd. PAN; 2010.
[9] Hotloś H. Wskaźniki awaryjności sieci wodociągowych jako kryterium oceny niezawodności eksploatacyjnej. Gaz, Woda i Technika Sanitarna. 2008;4, 16–20.
[10] Benchmarking – wybrane wyniki przedsiębiorstw wodociągowo-kanalizacyjnych w Polsce za lata 2014-2018. Izba Gospodarcza Wodociągi Polskie, Bydgoszcz 2020.
[11] American Water Works Association. Buried No Longer: Confronting America’s Water Infrastructure Challenge. Denver: AWWA; 2012.
[12] Barfuss SL. Water Main Break Rates in the USA and Canada: A Comprehensive Study. Utah State University; 2023.
[13] Taiwo R. Shaban IA. Zayed T, Development of sustainable water infrastructure: A proper understanding of water pipe failure. Journal of Cleaner Production. 2023; https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2023.136653.
[14] Pietrucha-Urbanik K, Tchórzewska-Cieślak B. Cost Analysis of Water Pipe Failure. Engineering in Dependability of Computer Systems and Networks. DepCoS-RELCOMEX 2019. Advances in Intelligent Systems and Computing; 2020; Springer https://doi.org/10.1007/978-3- 030-19501-4_41
[15] Hotloś H. Quantitative assessment of the effect of some factors on the parameters and operating costs of water-pipe networks. Wrocław: Wrocław University of Technology Publishing House; 2007.
[16] Studziński A. Koszty naprawy awarii przewodów wodociągowych. Materiały Budowlane. 2022; DOI: 10.15199/33.2022.11.46.
[17] Fan X. Wang X. Zhang X, Yu X, Machine learning based water pipe failure prediction: the effects of engineering, geology, climate and socioeconomic factors. Reliability Engineering & System Safety 2022, https://doi. org/10.1016/j.ress.2021.108185.
[18] Ghobadi F. Jeong G. Kang D. Water Pipe Replacement Scheduling Based on Life Cycle Cost Assessment and Optimization Algorithm. Water. 2021; https://doi.org/ 10.3390/w13050605.
[19] Kleiner Y. Nafi A. Rajani B, Planning renewal of water mains while considering deterioration, economies of scale and adjacent infrastucture. Water Supply. 2010; https://doi.org/10.2166/ws.2010.571.
[20] Ahopelto S. Vahala R, Cost–Benefit Analysis of Leakage Reduction Methods in Water Supply Networks. Water. 2020; https://doi.org/10.3390/ w12010195.
[21] Kim K. Seo J Hyung J. Kim T Kim J Koo J, Economic-based approach for predicting optimal water pipe renewal period based on risk and failure rate. Environmental Engineering Research. 2019; https://doi.org/10.4491/ eer.2017.188.
[22] EN 1990: Eurocode – Basis of Structural Design (np. CEN EN 1990:2002+A1:2005)
[23] Yamijala S. Guikema SD. Brumbelow K, Statistical models for the analysis of water distribution system pipe break data. Reliability Engineering & System Safety. 2009; https://doi.org/10.1016/j.ress.2008.03.011.
[24] Maier HR. Kapelan Z. Kasprzyk JR. Kollat JB. Matott LS. Cunha MC. Dandy GC. Ostfeld A, Evolutionary algorithms and other metaheuristics in water resources: Current status, research challenges and future directions. Environmental Modelling & Software. 2014; https://doi.org/10.1016/j.envsoft. 2014.09.013.
[25] Le Gat, Y. Eisenbeis P, Using maintenance records to forecast failures in water networks. Urban Water. 2000; https://doi.org/10.1016/S1462- 0758(00)00057-1.
[26] Studziński A. Harbulakova VO. Skrzypczak I, The influence of the properties of water pipes made of PE on their durability and reliability. Archives of Civil Engineering. 2022; https://doi.org/10.24425/ace.2022.140160.
Received: 04.03.2025 / Artykuł wpłynął do redakcji: 04.03.2025 r.
Revised: 30.04.2025 / Otrzymano poprawiony po recenzjach: 30.04.2025 r.
Published: 23.07.2025 / Opublikowano: 23.07.2025 r.
Materiały Budowlane 07/2025, strona 158-166 (spis treści >>)
Analiza projektu zamiennego wiaduktu autostradowego
Open Access (Artykuł w pliku PDF)
citation/cytuj: Trochymiak W., Wierzbowski M., Mossakowski P. Analysis of the design of a replacement motorway viaduct. Materiały Budowlane. 2025. Volume 635. Issue 07. Pages 147-157. DOI: 10.15199/33.2025.07.19
dr hab. inż. Wojciech Trochymiak, Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej
ORCID: 0000-0002-9099-9457
mgr inż. Maciej Wierzbowski, Arcadis Sp. z o.o.
mgr inż. Przemysław Mossakowski, Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej
ORCID: 0000-0003-4173-6762
Correspondence address: Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.
DOI: 10.15199/33.2025.07.19
Case study / Studium przypadku
Abstract. The main goal of the article is to describe the results of the case study on the design of an alternative variant of a post- -tensioned concretemotorway viaduct, located in one of themost important motorway junctions in Poland. The study included the design of the viaduct's supporting structure (at the level of the technical design, with the output parameters of the existing structure), based on the currently applicable regulations, and a comparative analysis of the existing structure with the alternative variant. The analyses carried out confirmed the feasibility of the proposed variant, indicating the necessary works enabling the construction of a new structure on the rebuilt supports. The conclusions contain practical references regarding the potential replacement, if necessary, of the existing supporting structure with the alternative variant.
Keywords: prestressed concrete; post-tensioned road viaduct; comparative analysis.
Streszczenie. W artykule opisano wyniki prac studialnych dotyczących alternatywnego projektu kablobetonowego wiaduktu autostradowego, usytuowanego w jednym z najważniejszych węzłów autostradowych w Polsce. Prace te obejmowały zaprojektowanie konstrukcji nośnej wiaduktu (na poziomie projektu technicznego, o parametrach wyjściowych już istniejącej konstrukcji), na podstawie obecnie obowiązujących przepisów, wraz z analizą porównawczą istniejącej konstrukcji z wariantem alternatywnym. Przeprowadzone analizy potwierdziły realność zaproponowanego wariantu ze wskazaniem niezbędnych prac umożliwiających budowę nowej konstrukcji na przebudowanych podporach. Wnioski zawierają praktyczne odniesienie dotyczące potencjalnej zamiany, w razie potrzeby, istniejącej konstrukcji nośnej na wariant alternatywny.
Słowa kluczowe: beton sprężony; kablobetonowy wiadukt drogowy; analiza porównawcza.
Literature
[1] Łagoda G. Wiadukty nad autostradami. Wybrane zagadnienia kształtowania konstrukcyjnego i estetycznego. Prace Naukowe PW. Budownictwo. 2001; vol. 137.Warszawa, OficynaWyd. PW, 197 s., ISBN ISSN 0137- 2297.
[2] Mossakowski P, Trochymiak W. Specyfika kablobetonowych, dwuprzęsłowych, drogowych obiektów mostowych. Konferencja Naukowo-Techniczna Konstrukcje Sprężone, Kraków, 18-20 kwietnia 2018, Politechnika Krakowska 2018, s. 151, ISBN 978-83-941947-2-7.
[3] Biliszczuk J, Onysyk J, Barcik W, Toczkiewicz R, Tukendorf A. Extradosed bridges in Poland – design and construction. Frontiers in Built Environment. 2017. DOI: 10.3389/fbuil.2016.00037.
[4] Trochymiak W. Mosty betonowe z naprężanymi cięgnami – ewolucja form konstrukcyjnych i zasad obliczania. Prace Naukowe. Budownictwo, z. 154. Oficyna Wyd. PW, Warszawa 2012, s. 354, ISSN 0137-2297.
[5] Wierzbowski M. Analiza faz budowy i stanów użytkowych autostradowego wiaduktu z betonu sprężonego. Dyplomowa Praca Magisterska. Politechnika Warszawska, Warszawa 2024, s. 180.
[6] Trochymiak W, Mossakowski P, Wasilewski K, Bucholc K, Bielski W, Wierzbowski M. Ekspertyza techniczna poprzecznic podporowych nad przyczółkami wiaduktuWA244P na Węźle Łódź-Płn. w ciągu jezdni prawej autostrady A1 w km 293.728, nad autostradą A2, wraz z opracowaniem PFU naprawy. Politechnika Warszawska, IDiM, marzec 2020.
[7] Rozporządzenie Ministra Transportu i Gospodarki Morskiej z 30 maja 2000 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać drogowe obiekty inżynierskie i ich usytuowanie. Dziennik Ustaw Nr 63 poz. 735 z 3.08.2000 r.
[8] Rozporządzenie Ministra Transportu i Gospodarki Morskiej z 2marca 1999 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać drogi publiczne i ich usytuowanie. Dziennik Ustaw Nr 43 poz. 430 z 2.03.1999 r.
[9] PN-85/S-10030. Obiekty mostowe. Obciążenia.
[10] PN-91/S-10042. Obiekty mostowe. Konstrukcje betonowe, żelbetowe i sprężone.
[11] PN-82/S-10052. Obiekty mostowe. Konstrukcje stalowe. Projektowanie.
[12] Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z 24 czerwca 2022 r. w sprawie przepisów techniczno-budowlanych dotyczących dróg publicznych (Dz.U. z 2021 r. poz. 2351 oraz z 2022 r. poz. 88).
[13] Knauff M. Obliczanie konstrukcji żelbetowych według Eurokodu 2. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2019.
[14] Siwowski T. Projektowanie mostów według Eurokodów, Elamed Media Group, 2016.
[15] Madaj A, Wołowicki W. Projektowanie mostów betonowych, Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, Warszawa 2010, ISBN 978-83-206-1766-5.
[16] Praca zbiorowa. Podstawy projektowania konstrukcji żelbetowych i sprężonych wg Eurokodu 2. Sekcja Konstrukcji Betonowych KILiW PAN, Dolnośląskie Wydawnictwo Edukacyjne, Wrocław 2006, ISBN 83-7125-136-X.
Received: 20.01.2025 / Artykuł wpłynął do redakcji: 20.01.2025 r.
Revised: 10.03.2025 / Otrzymano poprawiony po recenzjach: 10.03.2025 r.
Published: 23.07.2025 / Opublikowano: 23.07.2025 r.
Materiały Budowlane 07/2025, strona 147-157 (spis treści >>)
Kształtowanie przęseł obiektów mostowych z wyeksploatowanych łopat turbin wiatrowych
Open Access (Artykuł w pliku PDF)
citation/cytuj: Rajchel M., Kulpa M. Shaping of bridge spans from decommissioned wind turbine blades. Materiały Budowlane. 2025. Volume 635. Issue 07. Pages 139-146. DOI: 10.15199/33.2025.07.18
PdD Eng Mateusz Rajchel, Rzeszów University of Technology
ORCID: 0000-0003-4930-3443
PdD Eng Maciej Kulpa, Rzeszów University of Technology
ORCID: 0000-0002-8550-7382
Correspondence address: Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.
DOI: 10.15199/33.2025.07.18
Scientific report / Doniesienie naukowe
Abstract. In the wind energy sector, about 2.5 million tons of composite materials are used, mainly placed in wind turbine blades. The first generation of turbines is just ending its life after about 20 years of operation and is successively replaced with modern turbines. By 2025, about 14 thousand blades will be withdrawn fromuse, which corresponds to 40 – 60 thousand tons of composite materials. Therefore, numerous research and development works are currently being carried out to develop various methods of recycling decommissioned blades, including those enabling their reuse. The paper presents various concepts of bridge spans, shaped with the use of composite wind turbine blades. In particular, the spans of a footbridge and a road bridge, developed in the Department of Roads and Bridges of the University of Technology.
Keywords: wind turbine blade; FRP composite; bridge span.
Streszczenie. W sektorze energetyki wiatrowej jest w użytkowaniu ok. 2,5 mln ton materiałów kompozytowych, zastosowanych głównie w łopatach turbin wiatrowych. Pierwsza generacja turbin kończy swoją żywotność po ok. 20 latach eksploatacji i jest sukcesywnie wymieniana na turbiny nowoczesne. Do końca 2025 r. zostanie wycofanych z użytkowania ok. 14 tys. łopat, co odpowiada 40 – 60 tys. ton materiałów kompozytowych. W związku z tym obecnie prowadzone są prace badawczo-rozwoje, mające na celu opracowanie różnych metod recyklingu zużytych łopat, w tym umożliwiających ponowne ich wykorzystanie (reuse). W artykule przedstawiono różne koncepcje przęseł obiektów mostowych, ukształtowanych z wykorzystaniem kompozytowych łopat turbin wiatrowych. Opisano przęsła kładki dla pieszych oraz mostu drogowego opracowane w Katedrze Dróg i Mostów Politechniki Rzeszowskiej.
Słowa kluczowe: łopata turbiny wiatrowej; kompozyt FRP; przęsło mostu.
Literature
[1] GWEC (Global Wind Council) Global Wind Report – Annual Market Update 2017; Global Wind Energy Council: Brussels, Belgium, 2017.
[2] Mishnaevsky Jr. L, Branner L, Petersen, Beauson J,McGuganM, Sørensen BF. Materials forWind Turbine Blades: An Overview. Materials. 2017.
[3] Job S. Recykling glass fibre reinforced composites – history and progres. Reinforced Plastics. 2013.
[4] Beauson J, Brondsted P. Wind TurbineBlades: An End of Life Perspective. In: Ostachowicz W. et al. (eds.), MARE -WINT: New Materials and Reliability in OffshoreWind Turbine Technology. Springer. 2016; https://doi: 10.1007/978-3- 319-39095-6_23.
[5] Siwowski T, Rajchel M, Kulpa M, Adamcio A. Zastosowanie zużytych łopat turbin wiatrowych w budownictwie mostowym. Materiały Budowlane. 2021; 4.
[6] Siwowski T, Rajchel M. Kształtowanie mostowych dźwigarów hybrydowych typu „kompozyt FRP – beton”. Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury, JCEEA, t. XXXIII, z. 63 (1/I/16), styczeń – marzec, 2016, s. 307-320.
[7] Zhang C. Life cycleassessment (LCA) of fibrereinforcedpolymer (FRP) composites in civilapplications. In: Pacheco – Tor gal F. et al.(eds.), Eco -ef fi cient Construction and Building Materials, Woodhead Publishing. 2014; https://doi.org/10.1533/9780857097729.3.565.
[8] Spek snij der S. Reuse of wind turbine blades in a slow traffic bridge. Ma sters The sis, Faculty of Industrial Design Engineering, Delft University of Technology, Delft, The Netherands. 2018.
[9] ReWind. Repurposing wind blades. Driving innovation in wind farm decommissioning. www.re-wind.info.
[10] https://www.anmet. com.pl.
[11] Rajchel M, Kulpa M, Wiater A, Siwowski T. Repurposing a Decommissioned Wind Turbine Blade for Bridge Construction: An Experimental Investigation. Journal of Composites for Construction ASCE, 29 (1), https://doi. org/10.1061/JCCOF2. CCENG-4765.
[12] EN 1991-2:2007. Eurocode 1:Actions on structures. Part 2: Traffi cloads on bridges. European Committee for Standardization, Brussels, Belgium.
[13] CEN/TS 19101. (2022). Design of fibre polymer composite structures. European Committee for Standardization, Brussels, Belgium.
[14] ACI 440.1R-06. Guide for design and construction of structure concrete reinforced with FRP bars. American Concrete Institute, Farmington, Michigan, USA. 2006.
[15] BD 90/05 – Design of FRP Bridges and Highways Structures. Design Manual for Roads and Bridges (DMRB), Volume 1, Section 3, Part 17. The Highways Agency, Scottish Executive, Welsh Assembly Government, The Departament for Regional Development Northern Ireland. 2005.
[16] Wiater A, Rajchel M, Siwowski T. FRPMaterial Properties of Various DecommissionedWind Turbine Blades for Structural Repurposing. In CICE 2025: 12th International Conference on Fiber-Reinforced Polymer (FRP) Composites in Civil Engineering (in press). 2025.
[17] Rajchel M, Kulpa M, Siwowski T. Repourposing of FRP composite decomissioned wind turbine blades in bridge construction. In CICE 2025: 12th International Conference on Fiber-Reinforced Polymer (FRP) Composites in Civil Engineering. 2025.
[18] EN 1990:2004. Eurocode 0: Basis of structural design. EuropeanCommittee for Standardization, Brussels, Belgium.
Received: 07.04.2025 / Artykuł wpłynął do redakcji: 07.04.2025 r.
Revised: 27.05.2025 / Otrzymano poprawiony po recenzjach: 27.05.2025 r.
Published: 23.07.2025 / Opublikowano: 23.07.2025 r.
Materiały Budowlane 07/2025, strona 139-146 (spis treści >>)
Rekonstrukcja 3D i modelowanie bryłowe w inspekcji obiektów mostowych z użyciem technik wirtualnych
Open Access (Artykuł w pliku PDF)
citation/cytuj: Uściłowski M., Kopeć B., Salamak M., Bednarz K. 3D reconstruction and solid modeling in bridge inspection using virtual techniques. Materiały Budowlane. 2025. Volume 635. Issue 07. Pages 126-138. DOI: 10.15199/33.2025.07.17
mgr inż. Mateusz Uściłowski, Politechnika Śląska, Wydział Budownictwa
ORCID: 0000-0002-3594-4445
mgr inż. Borys Kopeć, Politechnika Śląska, Wydział Budownictwa
ORCID: 0009-0009-2132-0306
prof. dr hab. inż. Marek Salamak, Politechnika Śląska, Wydział Budownictwa
ORCID: 0000-0003-3602-0575
mgr inż. Kamil Bednarz, Politechnika Śląska, Wydział Budownictwa
ORCID: 0009-0001-6574-6589
Correspondence address: Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.
DOI: 10.15199/33.2025.07.17
Case study / Studium przypadku
Abstract. The article presents the use of 3D reconstruction techniques in bridge infrastructure inspection, using the example of a viaduct pier. Models from photogrammetry, laser scanning, and their integration were compared. The integration of 3D models with condition data in a virtual environment and their inspection process are also described The research confirms that 3D reconstruction enables precise measurements and inspections, supporting the diagnostics and maintenance of infrastructure.
Keywords: inspection; bridges; BIM; 3D reconstruction; reality capturing; photogrammetry; laser scanning.
Streszczenie. W artykule przedstawiono zastosowanie technik rekonstrukcji 3D w inspekcji infrastruktury mostowej na przykładzie filara wiaduktu. Porównano modele uzyskane na podstawie fotogrametrii, skanowania laserowego oraz ich integracji. Opisano także sposób integracji modeli 3D z danymi o stanie technicznym w środowisku wirtualnym oraz proces ich inspekcji. Badania potwierdzają, że rekonstrukcja 3D umożliwia prowadzanie precyzyjnych pomiarów i inspekcji, wspierając diagnostykę i utrzymanie infrastruktury.
Słowa kluczowe: inspekcja; mosty; BIM; rekonstrukcja 3D; przechwytywanie rzeczywistości; fotogrametria; skanowanie laserowe.
Literature
[1] Hubbard B i Hubbard S. Unmanned Aircraft Systems (UAS) for Bridge Inspection Safety. Drones. 2020; https://doi.org/10.3390/drones4030040.
[2] Liu P, Shi Y, Xiong R i Tang P. Quantifying the reliability of defects located by bridge inspectors through human observation behavioral analysis. Developments in the Built Environment. 2023; https://doi.org/10.1016/j.dibe. 2023.100167.
[3] Kim I-H, Yoon S, Lee JH, Jung S, Cho S i Jung H-J. A comparative study of bridge inspection and condi-tion assessment between manpower and a UAS. Drones. 2022; https://doi. org/10.3390/drones6110355.
[4] Isailović D, Stojanovic V, Trapp M, Richter R, Hajdin R i Döllner J. Bridge damage: Detection, IFC-based semantic enrichment and visualization. Automation inConstruction. 2020; https://doi.org/10.1016/j.autcon.2020.103088.
[5] Yasin YigitAi UysalM. Virtual reality visualisation of automatic crack detection for bridge inspection from 3D digital twin generated by UAV photogrammetry. Measurement. 2025; https://doi.org/10.1016/j.measurement. 2024.115931.
[6] Kwiatkowski J, Anigacz W i Beben D. A case study on the noncontact inventory of the oldest European cast-iron bridge using terrestrial laser scanning and photogrammetric techniques. Remote Sensing. 2020; https://doi. org/10.3390/rs12172745.
[7] Dogan Y. 3D Modelling of Bridges by UAV Photogrammetry Method
[online]. https://www. academia. edu/121885671
[Dostęp: 10.04.2025].
[8] Chen Z, i in.Automated reality capture for indoor inspection using BIM and a multi-sensor quadruped robot. Automation in Construction. 2024; https://doi. org/10.1016/j. autcon. 2024.105930.
[9] Luo H, Zhang J, Liu X, Zhang L i Liu J. Large-Scale 3D Reconstruction from Multi-View Imagery: A Comprehensive Review. Remote Sensing. 2024; https://doi. org/10.3390/rs16050773.
[10] Han Y, Feng D, Wu W, Yu X, Wu G i Liu J. Geometric shape measurement and its application in bridge construction based on UAV and terrestrial laser scanner.Automation in Construction. 2023; https://doi. org/10.1016/j. autcon. 2023.104880.
[11] Lin JJ, Ibrahim A, Sarwade S i Golparvar-Fard M. Bridge inspection with aerial robots: automating the entire pipeline of visual data capture, 3Dmapping, defect detection, analysis, and reporting. Journal of Computing in Civil Engineering. 2021; https://doi.org/10.1061/(asce)cp.1943-5487.0000954.
[12] Michałowska K. i in. Modelowanie i wizualizacja danych 3D na podstawie pomiarów fotogrametrycznych i skaningu laserowego, Rzeszów,Wyższa Szkoła Inżynieryjno-Ekonomiczna, 2015.
[13] Mikrut S, Moskal A, Marmol U. Integration of Image and Laser Scanning Data Based on Selected Exam-ple. Image Processing & Communications. 2014, https://doi.org/10.1515/ipc-2015-0008.
[14] Riveiro B, González-Jorge H, Varela M I Jaurequi D. V. Validation of terrestrial laser scanning and photo-grammetry techniques for the measurement of vertical underclearance and beam geometry in structural in-spection of bridges, Measurement. 2013, https://doi.org/10.1016/j.measurement. 2012.09.018.
[15] Dorafshan S i Maguire M. Bridge inspection: human performance, unmanned aerial systems and automa-tion. Journal of Civil Structural Health Monitoring. 2018; https://doi. org/10.1007/s13349-018-0285-4.
[16] Panigati T, i in. Drone-based bridge inspections: current practices and future directions. Automation in Construction. 2025; https://doi. org/10.1016/j. autcon. 2025.106101.
[17] Lizarraga-Morales RA, Sanchez-Yanez RE iAyala-Ramirez V. Fast texel size estimation in visual texture using homogeneity cues. Pattern Recognition Letters. 2013; https://doi. org/10.1016/j. patrec. 2012.09.022.
[18] Kim G i Cha Y. 3D Pixelwise damage mapping using a deep attention based modified Nerfacto. Automa-tion in Construction. 2024; https://doi. org/10.1016/j. autcon. 2024.105878
[19] Omer M, Margetts L, Hadi Mosleh M, Hewitt S, Parwaiz M. Use of gaming technology to bring bridge inspection to the office. Structure and Infrastructure Engineering. 2019; https://doi. org/10.1080/15732479.2019.1615962.
Received: 17.03.2025 / Artykuł wpłynął do redakcji: 17.03.2025 r.
Revised: 05.05.2025 / Otrzymano poprawiony po recenzjach: 05.05.2025 r.
Published: 23.07.2025 / Opublikowano: 23.07.2025 r.
Materiały Budowlane 07/2025, strona 126-138 (spis treści >>)
Analiza możliwości wykorzystania łopat turbin wiatrowych w ekranach akustycznych
Open Access (Artykuł w pliku PDF)
citation/cytuj: Broniewicz F., Dec K., Broniewicz M. Analysis of the potential for reusing end‑of‑life wind turbine blades as acoustic barriers. Materiały Budowlane. 2025. Volume 635. Issue 07. Pages 119-125. DOI: 10.15199/33.2025.07.16
dr inż. Filip Broniewicz, Politechnika Białostocka, Wydział Budownictwa i Nauk o Środowisku
ORCID 0000-0003-4506-5521
mgr inż. Karolina Dec, Politechnika Białostocka, Szkoła Doktorska
ORCID 0000-0002-5237-654X
dr hab. inż. Mirosław Broniewicz, prof. PB, Politechnika Białostocka, Wydział Budownictwa i Nauk o Środowisku
ORCID 0000-0001-8267-6095
Correspondence address: Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.
DOI: 10.15199/33.2025.07.16
Doniesienie naukowe / Scientific report
Abstract: Uncertain legal solutions make it more difficult to solve the major issue of managing wind turbine blades after their service life. Existing recycling methods are either energy‑intensive or do not produce valuable recyclates. Making acoustic screen panels out of composite material derived from blades could be an alternative. An study of the potential applications of this solution is included in the article. The primary component of a road acoustic screen, an acoustic panel prototype, was examined for this purpose. The panel’s strength analysis using the Finite Element Method demonstrated that it had adequate stiffness and strength. The prototype’s experimental tests validated the numerical analysis’ findings. Under load, the highest deflection was 29 mm, which was 58% of the allowable value. Furthermore, examination of the composite panel following load removal revealed that the panel’s structure remained unaltered, free of composite material cracks and delaminations. Acoustic tests of the panel will be the next step in the investigation of the potential use of blade components as screens. Their successful outcome will make it possible to start working on this solution’s broader introduction.
Keywords: circular economy; reuse; wind turbines blades; legal solutions
Streszczenie: Zagospodarowanie łopat turbin wiatrowych po ich okresie użytkowania stanowi ważny problem, w rozwiązaniu którego nie pomagają przepisy prawne. Dostępne metody recyklingu są energochłonne lub nie pozwalają na uzyskanie wartościowych recyklatów. Alternatywą może być wykorzystanie materiału kompozytowego z łopat turbin wiatrowych do paneli ekranów akustycznych. W tym celu przeanalizowano prototyp panelu akustycznego, będącego głównym elementem drogowego ekranu akustycznego. Wykorzystanie metody elementów skończonych do analizy wytrzymałości panelu pokazało, że charakteryzuje się on wystarczającą sztywnością oraz nośnością. Badania doświadczalne prototypu potwierdziły wyniki analizy numerycznej. Maksymalna wartość ugięcia pod obciążeniem normowym wyniosła 29 mm, co stanowi 58% wartości dopuszczalnej. Ponadto, oględziny panelu kompozytowego po usunięciu obciążenia wykazały, że struktura panelu nie została zmieniona, nie stwierdzono pęknięć i rozwarstwień materiału kompozytowego. Kolejnym etapem analizy możliwości wykorzystania elementów pochodzących z łopat turbin wiatrowych jako ekranów będą badania akustyczne panelu. Ich pozytywny wynik pozwoli na rozpoczęcie prac nad wprowadzeniem tego rozwiązania technicznego na szerszą skalę.
Słowa kluczowe: gospodarka o obiegu zamkniętym; ponowne wykorzystanie; łopaty turbin wiatrowych; przepisy prawne
Literature
[1] Schmid M, Nieves Gonzalez R, Dierckx A, Wegman T. Accelerating Wind Turbine Blade Circularity, WindEurope, maj 2020.
[2] Spini F, Bettini P. End‑of‑Life wind turbine blades: Review on recycling strategies. Composites Part B: Engineering, t. 275, s. 111290, 2024, doi: 10.1016/j.compositesb.2024.111290
[3] Leahy PG. „End‑of‑life Options for Composite Material Wind Turbine Blades: Recover, Repurpose or Reuse? ”, zaprezentowano na 14th SWEDES Conference, Dubrovnik, Chorwacja 2020. doi: 10.13140/RG.2.2.16039.37287.
[4] Sobaszek Ł, Piasecka I, Flizikowski J, Tomporowski A, Sokolovskij E, Bałdowska‑Witos P. Environmentally Oriented Analysis of Benefits and Expenditures in the Life Cycle of a Wind Power Plant. Materials, t. 16, nr 2, s. 538, sty. 2023, doi: 10.3390/ma16020538
[5] Haapala KR, Prempreeda P. Comparative life cycle assessment of 2.0 MW wind turbines. International Journal of Sustainable Manufacturing, t. 3, nr 2, s. 170, 2014, doi: 10.1504/IJSM.2014.062496
[6] Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2008/98/WE z 19 listopada 2008 r. w sprawie odpadów oraz uchylająca niektóre dyrektywy – EUR‑Lex.
[7] Rozporządzenie Ministra Klimatu Rzeczypospolitej Polskiej z 2 stycznia 2020 r. w sprawie katalogu odpadów.[8] Heng H, Meng F, McKechnie J. Wind turbine blade wastes and the environmental impacts in Canada. Waste Management, t. 133, s. 59–70, wrz. 2021, DOI: 10.1016/j.wasman.2021.07.032
[9] Liu P, Barlow CY. Wind turbine blade waste in 2050. Waste Management, t. 62, s. 229–240, 2017, DOI: 10.1016/j.wasman.2017.02.007.
[10] Sargianis JJ, Kim HI, Andres E, Suhr J. Sound and vibration damping characteristics in natural material based sandwich composites. Composite Structures, t. 96, s. 538–544, luty 2013, DOI: 10.1016/j.compstruct.2012.09.006
[11] Jang ES, Kang CW. Sound absorption characteristics of three species (binuang, balsa and paulownia) of low density hardwood. Holzforschung, t. 75, nr 12, s. 1115–1124, grudz. 2021, DOI: 10.1515/hf‑2021‒ 0049
[12] Zhang J, Shen Y, Jiang B, Li Y. Sound Absorption Characterization of Natural Materials and Sandwich Structure Composites. Aerospace, t. 5, nr 3, s. 75, lip. 2018, doi: 10.3390/aerospace5030075
[13] Ascione L i in. DESIGN OF FIBRE‑POLYMER COMPOSITE STRUCTURES (CEN/TS 19101): OVERVIEW, COMMENTARY AND WORKED EXAMPLES”, cze. 2023, doi: 10.5281/ZENODO.8066345a
Received: 10.02.2025 / Artykuł wpłynął do redakcji: 10.02.2025 r.
Revised: 25.03.2025 / Otrzymano poprawiony po recenzjach: 25.03.2025 r.
Published: 23.07.2025 / Opublikowano: 23.07.2025 r.
Materiały Budowlane 07/2025, strona 119-125 (spis treści >>)
Zielone dachy w kształtowaniu konstrukcji budowlanych – wyzwania projektowe i innowacyjne rozwiązania
Open Access (Artykuł w pliku PDF)
citation/cytuj: Dawczyński Sz. Green roofs in the design of building structures – design challenges and innovative solutions. Materiały Budowlane. 2025. Volume 635. Issue 07. Pages 110-118. DOI: 10.15199/33.2025.07.15
PhD Szymon Dawczyński, Silesian University of Technology
ORCID: 0000-0002-3937-3205
Correspondence address: Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.
DOI: 10.15199/33.2025.07.15
Review paper / Artykuł przeglądowy
Abstract. Green roofs are gaining popularity as part of sustainable urban construction, offering numerous environmental, economic and social benefits. The paper identifies design challenges associated with their implementation, such as increased structural loads depending on the system chosen, advanced materials and technologies, including modern monitoring systems.Attention is also given to the development of hybrid roofs, combining green functions with renewable energy production.
Keywords: green roofs; hybrid roofs; innovative materials; monitoring systems; sustainable construction.
Streszczenie. Zielone dachy zyskują na popularności jako element zrównoważonego budownictwa miejskiego, ponieważ zapewniają korzyści ekologiczne, ekonomiczne i społeczne. W artykule wskazano wyzwania projektowe związane z ich realizacją, takie jak zwiększone obciążenia konstrukcji w zależności od wybranego systemu, zaawansowane materiały i technologie, w tym także nowoczesne systemy monitoringu. Zwrócono także uwagę na rozwój dachów hybrydowych, łączących funkcje zieleni z produkcją energii odnawialnej.
Słowa kluczowe: dachy zielone; dachy hybrydowe; innowacyjne materiały; systemy monitoringu; zrównoważone budownictwo.
Literature
[1] Thokchom S, Shijagurumayum C, Suresh T. Green Roofs –AReview. Journal of Physical Sciences, Engineering andTechnology. 2022;DOI: 10.18090/samriddhi. v14spli01.6.
[2] Praca zbiorowa pod redakcją Palha P. Green Roofs Technical Guide. Technical guide for design, construction and maintenance of green roofs. ANCV – Associação Nacional de Coberturas Verdes, 1st Edition. Porto; 2024.
[3] Dawczyński S. Function of green roofs in sustainable environment, fib Symposium: ReConStruct Resilient Concrete Structures, Christchurch, New Zealand, 2024.
[4] Rowe DB. Green roofs as a means of pollution abatement, Environmental Pollution. 2011; DOI: https://doi.org/10.1016/j. envpol. 2010.10.029.
[5] Pirouz B, Palermo SA, Becciu G, Sanfilippo U, Nejad HJ, Piro P, Turco MA. Novel Multipurpose Self-Irrigated Green Roof with Innovative Drainage Layer. Hydrology. 2023. DOI: 10.3390/hydrology10030057.
[6] Vourdoubas J. Review of the Benefits of Green Roofs. International Journal of Current Science Research and Review. 2024. DOI: 10.47191/ijcsrr/v7-i9-48.
[7] Dachbegrünungsrichtlinien – Richtlinienfür die Planung, Bau und Instandhaltungen von Dachbegrünungen, Forschungsgesellschaft Landschaftsentwicklung Landschaftsbaue. V, FLL; 2018.
[8] Dawczyński S. Rozwiązania zielonych dachów w zrównoważonych przestrzeniach miejskich. W: Werle S., Ferdyn-Grygierek J., editors. Ochrona klimatu i środowiska, nowoczesna energetyka:wybrana problematyka.WydawnictwoPolitechniki Śląskiej. 2024. DOI: 10.34918/88720.
[9] PN-EN 1991-1-1 Oddziaływania na konstrukcje. Część 1-1: Oddziaływania ogólne. Ciężar objętościowy, ciężar własny, obciążenia użytkowe w budynkach.
[10] Knut P, Kocurkova M, Petkanic S. Survey of biosolarroofs in the world. E3S Web of Conf. 2024. DOI: 10.1051/e3sconf/202455001005.
[11] Richter M, Dickhaut W. Long-Term Performance of Blue-Green Roof Systems –Results of a Building-Scale MonitoringStudy in Hamburg, Germany. Water. 2023; https://doi. org/10.3390/w15152806.
[12] NYC Green Infrastructure Plan: 2012 Green Infrastructure Pilot Monitoring Report https://www.nyc.gov/assets/dep/downloads/pdf/water/stormwater/ green-infrastructure/2012-green-infrastructure-pilot-monitoring-report. pdf. Data dostępu: 02/04/2025 r.
[13] Francke B, Vaverkova MD. Trwałość warstw hydroizolacyjnych stosowanych w przekryciach dachów zielonych w świetle aktualnych specyfikacji technicznych oraz na przykładzie Galerii Handlowej „Sfera II” w Bielsku-Białej. Przegląd Budowlany. 2023. DOI: 10.5604/01.3001.0054.1326.
[14] https://www.icbprojects.co.uk/solutions/green-roof-systems/brown-roof- -systems. Data dostępu: 02/04/2025 r.
[15] Bio-solar green roofs increase solar energy output: The sunny side of integrating sustainable technologies . Building and Environment. 2022. DOI: 10.1016/j. buildenv. 2022.109703.
[16] A logistics building of distinction – Alf Bjerckesvei 22 wins the Green RoofAward 2023 https://nordicarch. com/stories/alf-bjerckes-vei-22-green-roof- award-2023. Data dostępu: 15/05/2025 r.
[17] Gaffin SR, Khanbilvardi R, Rosenzweig C. Development of a Green Roof Environmental Monitoring and Meteorological Network in New York City. Sensors. 2009; https://doi. org/10.3390/s90402647.
[18] Starry O, Lea-Cox J, Ristvey A, Cohan S. Monitoring and modeling green roof performance using sensor networks. Acta Hortic. 1037, 663-669, DOI: 10.17660/ActaHortic. 2014.1037.85.
[19] Cascone S. Green Roof Design: State of the Art on Technology and Materials. Sustainability. 2019; https://doi.org/10.3390/su11113020.
Received: 12.02.2025 / Artykuł wpłynął do redakcji: 12.02.2025 r.
Revised: 16.04.2025 / Otrzymano poprawiony po recenzjach: 16.04.2025 r.
Published: 23.07.2025 / Opublikowano: 23.07.2025 r.
Materiały Budowlane 07/2025, strona 110-118 (spis treści >>)
Wariantowa analiza nośności przestrzennego dźwigara kratowego konstrukcji nośnej membranowego przekrycia amfiteatru
Open Access (Artykuł w pliku PDF)
citation/cytuj: Bróż N., Nazarko P., Prokop A., Lichołai R. Variant analysis of the spatial bearing capacity of a lattice girder the load-bearing structure of the membrane roof of the amphitheater. Materiały Budowlane. 2025. Volume 635. Issue 07. Pages 102-109. DOI: 10.15199/33.2025.07.14
mgr inż. Natalia Bróż, Politechnika Rzeszowska, Wydział Budownictwa, Inżynierii Środowiska i Architektury
ORCID: 0000-0002-2719-7566
dr hab. inż. Piotr Nazarko, prof. PRz, Politechnika Rzeszowska, Wydział Budownictwa, Inżynierii Środowiska i Architektury
ORCID: 0000-0002-6135-2486
mgr inż. arch. Anna Prokop, Politechnika Rzeszowska, Wydział Budownictwa, Inżynierii Środowiska i Architektury
ORCID: 0000-0003-2666-1002
dr inż. arch. Rafał Lichołai, Politechnika Rzeszowska, Wydział Budownictwa, Inżynierii Środowiska i Architektury
ORCID: 0000-0002-0904-7812
Correspondence address: Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.
DOI: 10.15199/33.2025.07.14
Original research paper / Oryginalny artykuł naukowy
Abstract. The article presents an analysis of the influence of selected geometric parameters on stress distribution, stiffness, and material consumption in a spatial arched truss girder. The obtained results demonstrated that the choice of the cross-sectional rotation angle led to variations in axial forces of up to 48% in tension and 60% in compression. The analysis of the influence of the cross- -sectional rotation angle, with the girder inclined at 30° from the vertical, enabled a more in-depth understanding of the structural behavior and had provided new insights in the field.
Keywords: spatial truss girder; parametric modeling; load- -bearing capacity analysis; amphitheater.
Streszczenie. Artykuł przedstawia analizę wpływu wybranych parametrów geometrycznych na wytężenie, sztywność oraz zużycie materiału w przestrzennym łukowym dźwigarze kratownicowym. Uzyskane wyniki pokazały, że dobór kąta obrotu przekroju poprzecznego doprowadził do zmiany sił osiowych o 48% przy rozciąganiu i o 60% przy ściskaniu. Analiza wpływu kąta obrotu przekroju poprzecznego przy odchyleniu dźwigara od pionu o 30° pozwoliła na pogłębioną analizę pracy konstrukcji i dostarczyła nową wiedzę w tym zakresie.
Słowa kluczowe: przestrzenny dźwigar kratownicowy; modelowanie parametryczne; analiza nośności; amfiteatr.
Literature
[1] Kurzawa Z. Stalowe konstrukcje prętowe. Cz. II. Struktury przestrzenne, przekrycia cięgnowe, maszty i wieże. Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, 2011.
[2] Trojanowska M. Contemporary architecture of open-air theatres in historic environments. Journal ofHeritage Conservation. 2019.DOI: 10.17425/wk60openair.
[3] Chodor L. Przekrycia cięgnowo-membranowe.
[Online]. Dostępne na: https://chodor-projekt. net/encyclopedia/konstrukcje-ciegnowe/.
[4] Bróż N. Variant analysis of the load capacity of spatial truss girders cooperating with the membrane covering of the amphitheater. Praca Dyplomowa, Rzeszów University of Technology, 2022.
[5] Berger H. Form and function of tensile structures for permanent buildings. Engineering Structures. 1999. DOI: 10.1016/s0141-0296 (98) 00022-4.
[6] Jurczakiewicz S. Dachy membranowe. Nowoczesne Hale. 2018; (2): 22 – 25.
[7] Zagubień A. Budownictwo ogólne. Tom 4. Konstrukcje budynków. W. Buczkowski, Red., Arkady, 2009, s. 575–594.
[8] Gerlic K. Zadaszenia membranowe w Polsce – swoboda kształtowania. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, 2018.
[9] Shi J-X, Wu Z, Tsukimoto S, Shimoda M. Design optimization of cable– membrane structures for form-finding and stiffnessmaximization. Composite Structures. 2018. DOI: 10.1016/j. compstruct. 2018.03.033.
[10] Amphitheater in Stężyca – high-tension spatial membrane.
[Online]. Dostępne na: https://www.plandeki.com.pl/9,455,500,konstrukcja\_membranowa\_ stezyca. html.
[11] Kozdroń K, Mrowiec L. Dlubal RFEM5 i RSTAB8. 2017.
[Online].Dostępne na: https://inzynierbudownictwa. pl/dlubal-rfem-5-i-rstab-8/.
[12] PN-EN 1991-1-3: Oddziaływania na konstrukcje. Część 1-3: Oddziaływania ogólne. Obciążenie śniegiem.
[13] PN-EN 1991-1-4: Oddziaływania na konstrukcje. Część 1-4: Oddziaływania ogólne. Oddziaływania wiatru.
[14] PN-EN 1991-1-1: Oddziaływania na konstrukcje. Część 1-1: Oddziaływania ogólne. Ciężar objętościowy, ciężar własny, obciążenia użytkowe w budynkach.
[15] PN-EN 1993-1-1:2006 Eurokod 3: Projektowanie konstrukcji stalowych. Część 1-1: Reguły ogólne i reguły dla budynków.
[16] Bodnar A. Wytrzymałość materiałów: podręcznik dla studentów wyższych szkół technicznych. Politechnika Krakowska, 2004.
Received: 24.02.2025 / Artykuł wpłynął do redakcji: 24.02.2025 r.
Revised: 01.04.2025 / Otrzymano poprawiony po recenzjach: 01.04.2025 r.
Published: 23.07.2025 / Opublikowano: 23.07.2025 r.
Materiały Budowlane 07/2025, strona 102-109 (spis treści >>)
Właściwości kompozytów geopolimerowych z metahaloizytu wzmocnionych włóknami stalowymi
Open Access (Artykuł w pliku PDF)
citation/cytuj: Owsiak BZ., Szczykutowicz K. Properties of metahalloysite-based geopolymer composites reinforced with steel fibres. Materiały Budowlane. 2025. Volume 635. Issue 07. Pages 94-101. DOI: 10.15199/33.2025.07.13
Prof. Dr Eng. Zdzisława Owsiak, Kielce University of Technology
ORCID: 0000-0002-9278-912X
M.Sc. Katarzyna Szczykutowicz, Kielce University of Technology
ORCID: 0009-0000-7324-0935
Correspondence address: Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.
DOI: 10.15199/33.2025.07.13
Scientific report / Doniesienie naukowe
Abstract. This article presents the results of tests on water absorption, compressive strength, and flexural tensile strength of metahalloysite-based geopolymer composites with an activator composed of sodium silicate and 8M NaOH, used in varying weight ratios ranging from 1 to 3. Steel fibres up to 0.75 per cent by volume were added to the geopolymers. The geopolymers were cured for 28 days in water or in air at temperature of 20°C±2°C. The paper also includes microstructure images of the geopolymer mortar reinforced with steel fibres. The results showed that the mortars cured in water exhibited lower 28-day flexural tensile strength and compressive strength compared to the samples stored in air. The addition of steel fibres in amounts up to 0.75% by volume led to an increase in flexural tensile strength of up to approximately two times relative to the fibre- -free reference.
Keywords: metahalloysite; geopolymer composite; steel fibres; sodium activator.
Streszczenie. W artykule przedstawiono wyniki badania nasiąkliwości wagowej, wytrzymałości na ściskanie oraz rozciąganie przy zginaniu kompozytów geopolimerowych z metahaloizytu z aktywatoremo zmiennym stosunku wagowym sodowego szkła wodnego do 8M NaOH wynoszącym od 1 do 3. Do geopolimerów dodano włókna stalowe w ilości do 0,75% obj. Geopolimery dojrzewały przez 28 dni w wodzie lub powietrzu w temperaturze 20°C±2°C.Wartykule zamieszczono także obrazy mikrostruktury zaprawy geopolimerowej z włóknem stalowym. Wyniki wykazały, że zaprawa dojrzewająca w wodzie charakteryzuje się mniejszą 28-dniową wytrzymałością na rozciąganie przy zginaniu oraz wytrzymałością na ściskanie w porównaniu z próbkami przechowywanymi w powietrzu. Dodatek włókien stalowych w ilości do 0,75% objętościowo powoduje ok. dwukrotne zwiększenie wytrzymałości na rozciąganie przy zginaniu w odniesieniu do wytrzymałości bez dodatku włókien.
Słowa kluczowe: metahaloizyt; kompozyt geopolimerowy; włókna stalowe; aktywator sodowy.
Literature
[1] Ranjbar N, ZhangM. Fiber-reinforced geopolymer composites:Areview, Cement and Concrete Composites. 2020; https://doi. org/10.1016/j. cemconcomp. 2019.103498.
[2] Shaikh FUA. Pullout Behavior of Hook End Steel Fibers in Geopolymers. J. Mater. Civ. Eng. 2019; https://doi.org/10.1061/(ASCE) MT. 1943- 5533.0002722.
[3] Mikuła J, Łach M, Geopolimery zbrojone rozproszonymi włóknami stalowymi w:Mikuła, J. (red), Rozwiązania proekologiczne w zakresie produkcji. Wydawnictwo Politechnika Krakowska. Kraków; 2014.
[4] Albitar M, et all. Bond Slip Models for Uncorroded and Corroded Steel Reinforcement in Class-F Fly Ash Geopolymer Concrete. American Society of Civil Engineers; 2016.
[5] Ranjbar N, Talebian S, Mehrali M, Kuenzel C, Metselaar HSC, Jumaat MZ. Mechanisms of interfacial bond in steel and polypropylene fiber reinforced geopolymer composites. Composites Science and Technology. 2016; http://dx.doi.org/10.1016/j.compscitech.2015.11.009.
[6] Bernal S, De Gutierrez R, Delvasto S, Rodriguez E. Performance of an alkali-activated slag concrete reinforced with steel fibers. Constr BuildMater. 2010; 24: 208–214.
[7] Li X, Rao F, Song S, Corona-ArroyodMA, Ortiz-Larab N,Aguilar-Reyesb EA. Effects of aggregates on the mechanical properties and microstructure of geothermalmetakaolin-based geopolymers. Results in Physics. 2018; https://doi. org/10.1016/j. rinp. 2018.09.018.
[8] Sakiewicz P, Nowosielski R, Pilarczyk W, Gołombek K, Lutyński M. Selected properties of the halloysite as a component of Geosynthetic Clay Liners (GCL). Journal of Achivements in Materials and Manufacturing Engineering. 2011; 48 (2): 177 – 191.
[9] PN-EN 196-1:2016-07Metody badania cementu – Część 1: Oznaczanie wytrzymałości
[10] PN-EN 1015-3.Metody badań zapraw do muru. Określenie konsystencji świeżej zaprawy (za pomocą stolika rozpływu). 2000.
[11] PN-85 B-04500. Zaprawy budowlane. Badanie cech fizycznych i wytrzymałościowych. 1985.
[12] Gao X, Yu QL, Yu R, Brouwers H J. H. Evaluation of hybrid steel fiber reinforcement in high performance geopolymer composites. Materials and Structures. 2017; https://doi. org/ 10.1617/s11527-017-1030-x.
[13] Abdullah MMAB, Tahir MFM, Tajudin MAFMA, Ekaputri JJ, Bayuaji R, Khatim NAM. Study on The Geopolymer Concrete Properties Reinforced with Hooked Steel Fiber. IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. 2017; https://doi.org/10.1088/1757-899X/267/1/012014.
[14] KayaM. Effect of Steel Fiber Additive on High Temperature Resistance in Geopolymer Mortars. Iranian Journal of Science and Technology. Transactions of Civil Engineering. 2022; https://doi.org/10.1007/s40996-021-00798-2.
[15] Bhutta A, Farooq M, Banthia N, Performance characteristics of micro fiber-reinforced geopolymer mortars for repair. Construction and Building Materials. 2019; https://doi. org/10.1016/j. conbuildmat. 2019.04.210.
[16] Shah S, Chen B, Oderji S, Haque M, Ahmad M. Comparative study on the effect of fiber type and content on the performanceof one-part alkali-activated mortar. Constr. Build. Mater. 2020; 243, 118221.
[17] Owsiak Z, Szczykutowicz K. Physical andmechanical properties ofmeta- halloysite-based geopolymer mortars. Cement Wapno Beton. 2023; https://doi. org/10.32047/CWB. 2023.28.5.5.
[18] Petri M. Alkalicznie aktywowane kompozytowe spoiwa mineralne. Granica kontaktowa pomiędzy stalą a stwardniałym zaczynem. Kompozyty. 2010; 10(3): 276 – 281.
Received: 20.01.2025 / Artykuł wpłynął do redakcji: 20.01.2025 r.
Revised: 10.03.2025 / Otrzymano poprawiony po recenzjach: 10.03.2025 r.
Published: 23.07.2025 / Opublikowano: 23.07.2025 r
Materiały Budowlane 07/2025, strona 94-101 (spis treści >>)
Start 
