MB-07-2025

Analysis of reinforcement bond in sprayed concrete

Analiza przyczepności zbrojenia w betonie natryskowym

citation/cytuj: Kinasz R., Mazurak A., Osadchuk T., Mazurak T. Analysis of reinforcement bond in sprayed concrete. Materiały Budowlane. 2025. Volume 635. Issue 07. Pages 24-30. DOI: 10.15199/33.2025.07.04

prof. dr hab. inż. Roman Kinasz, Akademia Górniczo‑Hutnicza w Krakowie im. Stanisława Staszica, Wydział Inżynierii Lądowej i Gospodarki Zasobami
ORCID: 0000-0001-6715-9583
dr inż. Andriy Mazurak, Uniwersytet Przyrodniczy we Lwowie (Ukraina), Wydział Budownictwa i Architektury
ORCID ID: 0000-0001-7367-774X
dr inż. Taras Osadchuk, Uniwersytet Przyrodniczy we Lwowie (Ukraina), Wydział Budownictwa i Architektury
ORCID: 0000-0002-8686-7056
dr inż. Taras Mazurak, Uniwersytet Przyrodniczy we Lwowie (Ukraina), Wydział Budownictwa i Architektury
ORCID: 0009-0000-8789-3224

Correspondence address: Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.

DOI: 10.15199/33.2025.07.04
Scientific report / Doniesienie naukowe

Abstract. Based on experimental studies, to evaluate the bond of reinforcing bars to shotcrete under static short‑term loading on prismatic specimens. According to the results of the studies, the normal stresses in the reinforcement when loading the specimens showed different values depending on the method and angle of application. Experimental data were obtained on the bond of crescent‑shaped reinforcement in shotcrete depending on the method and angle of application of the mixture to the reinforced surface.
Keywords: bond; sprayed concrete; shotcrete; concrete repair; construction strengthening.

Streszczenie. Na podstawie badań doświadczalnych oceniono przyczepność prętów zbrojeniowych do betonu natryskowego przy krótkotrwałym obciążeniu statycznym na próbkach prostopadłościennych. Zgodnie z wynikami badań, normalne naprężenia w prętach zbrojeniowych podczas obciążania próbek wykazywały różne wartości w zależności od metody i kąta natryskiwania mieszanki betonowej. Uzyskano dane doświadczalne dotyczące przyczepności zbrojenia żebrowanego do betonu natryskowego w zależności od metody i kąta nakładania mieszanki na wzmacnianą powierzchnię.
Słowa kluczowe: przyczepność; beton natryskowy; torkret; naprawa betonu; wzmacnianie konstrukcji.

Literature
[1] Davis B. Holcim New Zealand Cement Terminal, Shotcrete, V. 19, No. 1, Winter 2017, pp. 26‒30.
[2] Fischer M, Hofmann M. Reinforced shotcrete with bar diameters up to 32 mm, Crossrail learning legacy, 2015. 13 p.
[3] Townsend FE. Northern Boulevard Crossing Tunnel CQ039, Shotcrete, V.18, No.1, Winter 2016. Р. 34‒36.
[4] Babych EM, BabychVE, Polyanovska OE. Adhesion to concrete of a sickle‑shaped profile and its anchoring in flexural reinforced concrete elements: monograph. Rivne: Volyn. Charms, 2017. 160 p.
[5] Bilozir VV, Mazurak RA. Analysis of factors affecting the adhesion of sickle‑shaped reinforcement with concrete and fiber concrete. Modern technologies and calculation methods in construction, 2020. Issue. 14. pp.47‒54. https://doi.org/10.36910/6775-2410-6208-2022-8 (18)‑03.
[6] Bilozir VV, Mazurak RA. Anchoring of bar reinforcement of class A500C in reinforced concrete. Bulletin of the Lviv National University of Nature Management. Ser. Architecture and construction. 2022. No. 23. pp.19‒26. https:// DOI: 10.31734/архітектура2022.23.019.
[7] Chapyuk O. Bonding of reinforcing bars of different diameters of class A500C with concrete. Bulletin of the Ternopil National Technical University: Ser. Mechanical engineering, production automation and machining processes. 2013. No. 2. pp. 156 – 163.
[8] DSTU 3760: 2006 (ISO 6935-2:2019) Steel for the reinforcement of concrete. General technical conditions.
[9] Mazurak A, Barabash V. Using torkret‑concrete for strengthening concrete and reinforced concrete constructions. Dorogi і mosti
[Roads and bridges]. Kyiv, 2008. 10. pp. 172‒177.
[10] Mazurak A, Luchko Y. Coupling of reinforcement in shotcrete. Visnyk architecture and construction. LNUP, No. 23. – Lviv. – 2022 – S. 60‒65. https:// doi.org/10.31734/10.31734/architecture2022.
[11] Trujillo РB, Jolin M, Massicotte B, Bissonnette B. Bond strength of reinforcing bars with different encasement qualities – Guidelines for the development length of reinforcing bars in shotcrete. Bond in Concrete 2022. Bond, Anchorage DetailingStuttgart 25th – 27th July 2022.
[12] PN‑EN 206-1. Beton. Część 1: Wymagania, właściwości, produkcja i zgodność.
[13] PN‑EN 14487-1:2023. Beton natryskowy. Część 1: Definicje, wymagania i zgodność.
[14] PN‑EN 14487-2:2007. Beton natryskowy. Część 2: Wykonanie.
[15] PN‑EN 14488-1:2008. Badanie betonu natryskowego. Cz. 1. Pobieranie próbek mieszanki betonowej i stwardniałego betonu.
[16] CEB‑FIP Model Code 2010. Committee Euro‑International du Beton, Lausanne, Switzerland, 2010
[17] Bandelt MJ, Billington SL. Bond behavior of steel reinforcement in high‑performance fiber‑reinforced cementitious composite flexural members. Materials and Structures, 2016. Vol. 49. pp. 71 – 86. https://doi.org/10.1617/ s11527-014-0475-4.
[18] Basso Trujillo P. Bond strength of reinforcing bars with different encasement qualities – Guidelines for the development length of reinforcing bars in shotcrete, Doctoral thesis dissertation, Université Laval, 2021.
[19] Mossakowski P. 2008. Przyczepność prętów zbrojeniowych do betonu i metody jej badania. Materiały Budowlane 614 (11): 31‒35.
[20] ACI Committee 506, 506R‑16, 2016. Guide to shotcrete, American Concrete Institute, 52 p.
[21] ACI Committee 506, 506.6T‑17, 2017. Visual shotcrete core quality evaluation technote, American Concrete Institute.
[22] Panian L, Steyer M, Tipping S. Post‑Tensioned Shotcrete Shearwalls, Concrete International, V. 29, No. 10, Oct. 2007, pp. 39‒45.
[23] Thomas A. Sprayed concrete lined tunnels. Boca Raton; London; New York: CRC Press/Taylor & Francis Group, 2019. https://doi. org/10.1201/9780429264566.

Received: 03.03.2025 / Artykuł wpłynął do redakcji: 03.032025 r.
Revised: 29.04.2025 / Otrzymano poprawiony po recenzjach: 29.04.2025 r.
Published: 23.07.2025 / Opublikowano: 23.07.2025 r.

Materiały Budowlane 07/2025, strona 24-30 (spis treści >>)

Statistical control of ready‑mixed concrete production with the use of Shewhart charts

Statystyczne sterowanie kontrolą produkcji betonu towarowego z zastosowaniem kart Shewharta

Open Access (Artykuł w pliku PDF)

citation/cytuj: Skrzypczak I., Kokoszka W., Kiernia-Hnat M., Barć M. Statistical control of ready‑mixed concrete production with the use of Shewhart charts. Materiały Budowlane. 2025. Volume 635. Issue 07. Pages 18-23. DOI: 10.15199/33.2025.07.03

dr hab. inż. Izabela Skrzypczak, prof. PRz, Politechnika Rzeszowska, Wydział Budownictwa, Inżynierii Środowiska i Architektury
ORCID: 0000-0003-0978-3040
dr inż. Wanda Kokoszka, Politechnika Rzeszowska, Wydział Budownictwa, Inżynierii Środowiska i Architektury
ORCID: 0000-0003-0486-9881
dr inż. Marta Kiernia‑Hnat, Centrum Technologiczne Budownictwa, Instytut Badań i Certyfikacji
ORCID: 0009-0000-6109-2576
mgr inż. Maciej Barć, Centrum Technologiczne Budownictwa, Instytut Badań i Certyfikacji
ORCID: 0000-0002-5921-4930

Correspondence address: Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.

DOI: 10.15199/33.2025.07.03
Original research paper / Oryginalny artykuł naukowy

Abstract: Traditional quality control of concrete, based on the assessment of strength after 28 days, does not allow for ongoing monitoring of the stability of the production process. The present article proposes the use of Shewhart control charts as a tool for statistical quality control in concrete production. The analysis of C30/37 class concrete has shown that these charts are more sensitive in detecting deviations compared to the classic normative approach. They allow for earlier recognition of trends, and their implementation can significantly reduce the risk of producing concrete that does not meet standard requirements.
Keywords: statistical quality control; compressive strength of concrete; control charts.

Streszczenie: Tradycyjna kontrola jakości betonu, oparta na ocenie wytrzymałości po 28 dniach, nie umożliwia bieżącego monitorowania stabilności procesu produkcyjnego. W artykule zaproponowano zastosowanie kart kontrolnych Shewharta jako narzędzia statystycznej kontroli jakości w produkcji betonu. Przeprowadzona analiza betonu klasy C30/37 wykazała, że karty te charakteryzują się większą czułością w wykrywaniu odchyleń w porównaniu z klasycznym podejściem normowym. Pozwalają na wcześniejsze rozpoznanie trendów, a ich wdrożenie może znacznie ograniczyć ryzyko produkcji betonu niespełniającego wymagań normowych.
Słowa kluczowe: statystyczna kontrola jakości; wytrzymałość betonu na ściskanie; karty kontrolne.

Literatura
[1] PN‑ EN 206: 2021, Beton Wymagania, właściwości, produkcja i zgodność.
[2] PN‑ISO 8258+AC1:199, Shewhart control charts.
[3] PN‑EN 1992‒1‑1: 2008/Ap3. Eurokod 2 Projektowanie konstrukcji z betonu Część 1‒1: Reguły ogólne i reguły dla budynków.
[4] Nasir M, Shafiq N, Khan K. Application of statistical process control techniques in ready‑mixed concrete production. Construction and Building Materials. 2020, vol.257, 119556; https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.119556.
[5] Baloch MA, Khan MZN, Hussain S. Assessment of compressive strength variation in concrete using control charts: A case study of ready‑mix plant. Case Studies in Construction Materials. 2021, Vol. 15, e00766; https://doi. org/10.1016/j.cscm.2021.e00766.
[6] Al‑Suhaibani A, Al‑Hadhrami LM, Al‑Salami H. Enhancing concrete quality control using statistical process control methods. Journal of Building Engineering. 2019, vol. 23, pp. 389–397; https://doi.org/10.1016/j.jobe.2019.01.050.
[7] Lenart M. Zastosowanie metod statystycznych do kontroli odbiorczej prefabrykatów betonowych. Materiały Budowlane 2015;9 (517): str

Received: 03.02.2025 / Artykuł wpłynął do redakcji: 03.02.2025 r.
Revised: 07.04.2025 / Otrzymano poprawiony po recenzjach: 07.04.2025 r.
Published: 23.07.2025 / Opublikowano: 23.07.2025 r.

Materiały Budowlane 07/2025, strona 18-23 (spis treści >>)

Possibilities and principles of shaping of composite slabs with profiled steel sheets

Możliwości i zasady kształtowania stropów zespolonych z blachami fałdowymi

Open Access (Artykuł w pliku PDF)

citation/cytuj: Niedośpiał M., Szmigiera E. Possibilities and principles of shaping of composite slabs with profiled steel sheets. Materiały Budowlane. 2025. Volume 635. Issue 07. Pages 10-17. DOI: 10.15199/33.2025.07.02

dr inż. Marcin Niedośpiał, Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej
ORCID 0000-0001-9421-3856
prof. dr hab. inż. Elżbieta Szmigiera, Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej
ORCID 0000-0001-9084-2372

Correspondence address: Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.

DOI: 10.15199/33.2025.07.02
Review paper / Artykuł przeglądowy

Summary: The possibilities of shaping composite slabs made using corrugated steel sheets are discussed. Technical problems encountered in the design and implementation of the structures of this type are particularly considered. Potential savings in labour costs as well as a possible reduction of CO2 emissions are indicated as well in the case of choosing the solution of this kind. The significant importance of the metal‑concrete shear connection selected for practical use is emphasized. The impact of individual solutions presented in the article both on the associated transport costs and on the construction efficiency is also assessed for comparative purposes. The fire resistance of composite floors is not addressed in this paper due to the comprehensiveness of the subject.
Keywords: composite structures; composite slabs with profiled steel sheeting; carbon footprint.

Streszczenie: Przedyskutowano możliwości kształtowania stropów zespolonych wykonywanych z użyciem stalowych blach fałdowych. Omówiono problemy techniczne występujące przy projektowaniu i realizacji tego typu konstrukcji. Wskazano potencjalne oszczędności w kosztach robocizny oraz możliwą redukcję emisji CO2 w przypadku wyboru tego rodzaju rozwiązania. Podkreślono istotne znaczenie rodzaju zespolenia blachy z betonem wybranego do praktycznego stosowania. W celach porównawczych dokonano oceny wpływu poszczególnych rozwiązań prezentowanych w artykule, zarówno pod względem kosztów transportu, jak i efektywności budowy. W artykule nie podjęto tematu odporności ogniowej stropów zespolonych z powodu obszerności tego zagadnienia.
Słowa kluczowe: konstrukcje zespolone; stropy na blachach fałdowych; ślad węglowy.

Literature
[1] Granco Floor/Roof Construction, Catalog No. 99‒1, Revised January 1969.
[2] Granco Cofar Floor/Roof Systems, Catalog No. 99‒14, January 1975.
[3] PN‑EN 1994-1-1:2008 Eurokod 4: Projektowanie zespolonych konstrukcji stalowo‑betonowych. Część 1–1: Reguły ogólne i reguły dla budynków.
[4] Szmigiera E, Niedośpiał M. Grzeszykowski B. Projektowanie konstrukcji zespolonych stalowo-betonowych; Wydawnictwo Naukowe PWN; 2019.
[5] N 2189 SC4.T6 Project Team final draft prEN 1994‒1‑1 General rules and rules for buildings.
[6] Schulz J, Niedośpiał ML. Analiza techniczno‑ekonomiczna wybranych rozwiązań konstrukcyjnych stropu budynku szpitala; Przegląd Budowlany. 2024; https://doi.org/10.5604/01.3001.0054.8877.
[7] https://constructalia.arcelormittal.com/pl/projekty/niemcy/zylinderhaus; 2025‒04‒12.
[8] https://constructalia.arcelormittal.com/en/news_center/articles/composite‑flooring‑solution‑for‑patershof‑hotel; 2025‒04‒12.
[9] Załęgowski K, Jackiewicz‑Rek W, Garbacz A, Courard L. Ślad węglowy betonu, Materiały Budowlane; 2013 (12): 34–36.
[10] Nowak K. Analiza techniczno‑ekonomiczna różnych wariantów projektu płyty stropowej budynku mieszkalnego wielorodzinnego wraz z porównaniem zastosowanych rozwiązań konstrukcyjnych, praca magisterska, Wydział Inżynierii Lądowej, Politechnika Warszawska, 2024.

Received: 14.02.2025 / Artykuł wpłynął do redakcji: 14.02.2025 r.
Revised: 17.03.2025 / Otrzymano poprawiony po recenzjach: 17.03.2025 r.
Published: 23.07.2025 / Opublikowano: 23.07.2025 r.

Materiały Budowlane 07/2025, strona 10-17 (spis treści >>)

Numerical analysis and experimental studies three-layer slabs of the Hoff

Analiza numeryczna i badania doświadczalne płyt trójwarstwowych Hoffa

Open Access (Artykuł w pliku PDF)

citation/cytuj: Sadowska-Buraczewska B., Głodkowska, W. Numerical analysis and experimental studies three-layer slabs of the Hoff. Materiały Budowlane. 2025. Volume 635. Issue 07. Pages 1-09. DOI: 10.15199/33.2025.07.01

dr hab. inż. Barbara Sadowska-Buraczewska, Politechnika Białostocka, Wydział Budownictwa i Nauk o Środowisku
ORCID: 0000-0002-1238-1272
prof. dr hab. inż. Wiesława Głodkowska, Politechnika Koszalińska, Wydział Inżynierii Lądowej, Środowiska i Geodezji
ORCID: 0000-0003-3719-5350

Correspondence address: Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.

DOI: 10.15199/33.2025.07.01
Original research paper / Oryginalny artykuł naukowy

Abstract. The paper concerns three-layer slabs of the Hoff in terms of their use as independent slab floor elements. Three variants of the panelswere analyzed, differing in thematerial from which the cladding and the core of the board were made. The result of the analysis was to determine the relationship between the load of the three-layer slab and its vertical displacements (deflections). The practical possibility of using the variational finite difference approach (MRS) and the finite element method (FEM) for the calculation of plate three-layer elements of the Hoff and homogeneous, isotropic plates has been demonstrated. For three variants of the plate, computer simulations were carried out using these methods and experimental verification of one of the variants was carried out. The article presents only a fragment of extensive experimental and analytical research.
Keywords: three-layer slabs; ordinary concrete; perlite concrete; fibrocomposite; numerical analysis; MRS; FEM.

Streszczenie. W artykule zaprezentowano płyty trójwarstwowe Hoffa w aspekcie zastosowania ich jako samodzielnych płytowych elementów stropowych. Przeanalizowano trzy warianty płyt z różnymi okładzinami i rdzeniem. Wynikiem analiz było określenie zależności pomiędzy wielkością obciążenia płyty trójwarstwowej a jej przemieszczeniami pionowymi (ugięciami). Wykazano praktyczną możliwość stosowania metody wariacyjnego ujęcia różnic skończonych (MRS) i metody elementów skończonych (MES) do obliczania płytowych elementów trójwarstwowych Hoffa oraz izotropowych płyt jednorodnych. Przeprowadzono symulacje komputerowe tymi metodami trzech wariantów płyty oraz dokonano weryfikacji doświadczalnej jednego z wariantów. W artykule przedstawiono tylko fragment szerokich badań doświadczalnych i analitycznych.
Słowa kluczowe: płyty trójwarstwowe; beton zwykły; perlitobeton; fibrokompozyt; analizy numeryczne; MRS; MES.

Literature
[1] Hoff N.J. Bending and Buckling of Rectangular Sandwich Plates. NACA 1950; No.2225.
[2] Buczkowski W. Numeryczne obliczanie płyt trójwarstwowych stosowanych w budownictwie rolniczym. Praca doktorska. Akademia Rolnicza we Wrocławiu. Wrocław 1977.
[3] Mikołajczak H, Buczkowski W, Łęcki W, Wosiewicz B. Stropowe płyty trójwarstwowe dla budynków inwentarskich. Roczniki Akademii Rolniczej w Poznaniu1975; LXXVII.
[4] Buczkowski W. Analiza numeryczna płyt warstwowych. Archiwum Inżynierii Lądowej. 1981; tom XXVII. Z.1/1981.
[5] Boniecki P, Graffunder W. Komputerowa symulacja zagadnienia deformacji płyty trójwarstwowej. Zeszyty Naukowe Akademii Rolniczej w Krakowie. Mechanizacja i Energetyka Rolnictwa. 1989; t. 7, s. 11–20.
[6] Boniecki P, Dworecki Z, Loboda M. The Sandwich Plate Deformation with Stochastic Structure. Prace Przemysłowego Instytutu Maszyn Rolniczych. 1997; t. 42, nr 2, s. 49–51.
[7] Boniecki P, Mueller W, Weres J. Random Deformation of a Three-Layer Hoff Plate with Stochastic Parameters. Prace Przemysłowego Instytutu Maszyn Rolniczych. 2000; t. 45, nr 2, s. 67–69.
[8] Boniecki P, Dworecki Z. Ocena wpływu losowości cech wypełniacza płyty trójwarstwowej na charakter rozkładu prawdopodobieństwa wektora deformacji obciążonej płyty. Prace Przemysłowego Instytutu Maszyn Rolniczych. 1995; t. 40, nr 4, s. 53–57.
[9] Magnucki K, Ostwald M. (red.) Stateczność i optymalizacja konstrukcji trójwarstwowych, Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, 2001. Poznań–Zielona Góra.
[10] StaszakN,Szymczak-GraczykA,GarbowskiT.ElasticAnalysisofThree-LayerConcrete SlabBased on Numerical Homogenization with Analytical Shear Correction Factor. Applied Sciences. 2022; https://doi. org/10.3390/app12199918.
[11] Staszak N, Garbowski T, Szymczak-Graczyk A. Solid Truss to Shell Numerical Homogenization of Prefabricated Composite Slabs. Materials 2021; https://doi.org/10.3390/ma14154120.
[12] Wachowiak J, Wilde P. Wolnopodparte prostokątne płyty trójwarstwowe. Archiwum Inżynierii Lądowej.1966; t. 12, z. 1, s. 71–90.
[13] Sadowska-Buraczewska B. Stropowe płyty trójwarstwowe modelu Hoffa. Zastosowanie, obliczenia statyczne, weryfikacja doświadczalna obliczeń numerycznych. Oficyna Wydawnicza Politechniki Białostockiej. 2023. ISBN 978-83-67185-78-3.
[14] GrabiecA M, Głodkowska W. Some Remarks on New Trends in Using Waste Aggregates in Civil Engineering: An Overview. Sustainability. 2025, 17, 233.
[15] Lehmann M, Głodkowska W. Capacity and Behaviour of Bending Reinforced Concrete BeamsMade of Steel Fibre-ReinforcedWaste Sand Concrete. Materials. 2021; https://doi. org/10.3390/ma14112996.
[16] Głodkowska W, Lehmann M. Nośność i odkształcenia strefy przypodporowej belek wykonanych z drobnokruszywowego fibrokompozytu. Materiały Budowlane. 2024; (9): 1 ÷ 6.

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 01-09 (spis treści >>)