CC BY
31УДК 691.328.43
DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2018-763-9-46-53
В.Ф. СТЕПАНОВА, д-р техн. наук ([email protected]),
А.В. БУЧКИН, канд. техн. наук ([email protected]), Е.Ю. ЮРИН, бакалавр ([email protected])
Научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт бетона и железобетона им. А.А. Гвоздева (НИИЖБ), АО «НИЦ «Строительство» (109428, г. Москва, 2-я Институтская ул., 6)
Исследование свойств тяжелого бетона на крупном заполнителе, армированного неметаллической базальтовой фиброй
Применение неметаллической фибры в бетоне позволяет повысить его трещиностойкость по сравнению с конструкциями из обычного бетона. В тяжелом бетоне на крупном заполнителе может произойти снижение ожидаемого эффекта за счет возможного измельчения неметаллической фибры. В статье приведены результаты исследований фибробетона, изготовленного с использованием гранитного щебня и базальтовой фибры. Исследованы различные режимы приготовления фибробетона и рекомендован оптимальный режим введения и перемешивания базальтовой фибры. Исследованы основные физико-технические и эксплуатационные характеристики фибробетона. Показана возможность использования базальтовой фибры не только в мелкозернистом бетоне, но и в тяжелом бетоне на крупном заполнителе. На основании выполненных исследований установлены основные технические параметры фибробетона и подготовлены предложения в Изменение к СП 297.1325800.2017 «Конструкции фибробетонные с неметаллической фиброй. Правила проектирования».
Ключевые слова: тяжелый бетон, крупный заполнитель, неметаллическая фибра, базальтовое волокно, распределение фибры в цементной матрице, деформация бетона, водопоглощение, водонепроницаемость.
Для цитирования: Степанова В.Ф., Бучкин А.В., Юрин Е.Ю. Исследование свойств тяжелого бетона на крупном заполнителе, армированного неметаллической базальтовой фиброй // Строительные материалы. 2018. № 9. С. 46-53. DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2018-763-9-46-53
V.F. STEPANOVA, Doctor of Sciences (Engineering), ([email protected]),
A.V. BUCHKIN, Candidate of Sciences (Engineering), ([email protected]), E.Yu. YURIN, Bachelor, ([email protected]) Research Institute of Concrete and Reinforced Concrete named after A.A. Gvozdev (NIIZHB), JSC "Research Center of Construction" (6, 2nd Institutskaya Street, Moscow, 109428, Russian Federation)
Investigation of the Properties of Heavy Concrete on a Large Aggregate Reinforced with Nonmetallic Basalt Fiber
The use of non-metallic fibres in concrete can improve the crack resistance of structures compared with structures made of conventional concrete. In heavy concrete on a large aggregate, the expected effect may decrease due to possible grinding of non-metallic fiber. The article presents the research results of concrete produced using crushed granite and basalt fiber. Investigated different modes of making fiber-reinforced concrete and recommended the optimal mode of injection and mixing of basalt fiber. The basic physical-technical and operational characteristics of fiber reinforced concrete are investigated. The possibility of using basalt fiber not only in fine-grained concrete, but also in heavy concrete on a large aggregate is shown. On the basis of the executed researches it is established, the main technical parameters of fiber reinforced concrete and proposals in the Change to SP 297.1325800.2017 "Fiber-reinforced concrete construction with non-metallic fiber reinforcement. Rules of design".
Keywords: heavy concrete, large aggregate, nonmetallic fiber, basalt fiber, distribution of fiber in the cement matrix, concrete deformation, water absorption, water resistance.
For citation: Stepanova V.F., Buchkin A.V., Yurin E.Yu. Investigation of the properties of heavy concrete on a large aggregate reinforced with nonmetallic basalt fiber. Stroitel'nye Materialy [Construction Materials]. 2018. No. 9, pp. 46-53. DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2018-763-9-46-53 (In Russian).
Как показано ранее выполненными исследованиями [1—4], вводимая в бетонную смесь фибра способствует улучшению работы бетона при действии изгибающих нагрузок, повышает его морозостойкость, трещиностойкость и ударопрочность. Для увеличения пластичности бетона или его прочности на изгиб необходимо большее количество фибры, совместимость механических характеристик фибры и бетона и их сцепление. Эффективный контроль над трещинами не только ведет к увеличению несущей способности, надежности и эксплуатационной пригодности элементов конструкции, но и за счет ограничения ширины раскрытия трещин — к улучшению их долговечности (замедление проникновения газов и жидкостей в бетон, самозалечивание мелких трещин и т. д.) [2, 5, 6].
Отличительными признаками фибробетона (далее — ФБ) являются анизотропия свойств и дискретность, что позволяет выделить такие бетоны в самостоятельную группу конструкционных материалов с присущими только им особенностями структуры и свойств.
Ранее выполненные исследования ФБ с крупным заполнителем [1, 6] не дали ожидаемых результатов.
Однако с течением времени изменились исходные материалы и технологии изготовления ФБ, и на сегодняшний день продолжающиеся исследования как в России, так и за рубежом показали возможности промышленного изготовления ФБ с крупным заполнителем, который по своим характеристикам превосходит обычный бетон. Для изготовления ФБ применяются различные виды волокон: металлические, углеродные, стеклянные, базальтовые, полипропиленовые, полиэфирные и т. д. В настоящее время только металлическая фибра прочно заняла свои позиции в строительстве [4, 7—9]. В то же время изготовление тяжелого бетона с крупным заполнителем и неметаллической фиброй является не менее перспективным. Авторами проводились исследования на фибре из базальтового волокна.
В качестве крупного заполнителя для изготовления ФБ использовали щебень из плотных горных пород по ГОСТ 8267—93; песок кварцевый фракционированный 0,1—0,063 мм по ГОСТ 8736—2014; портландцемент ПЦ-500 Д20 по ГОСТ 10178-85 и суперпластификатор
Таблица 2
Этапы приготовления ФБ по принятым схемам
Таблица 1
Характеристики фибры
Наименование показателя Микрофибра базальтовая Макрофибра (композитная) на основе базальтовых волокон
Диаметр отрезка, мкм 10-13 1000
Длина отрезка, мм 15 15
Прочность на разрыв, МПа 1500-2000 800
Модуль упругости, МПа 93200-116000 50000
Плотность, г/см3 2,8 2
№ этапа Схема 1 Схема 2
Компоненты Время перемешивания Компоненты Время перемешивания
1 Ц+П+Д+Щ 30 с Ц+П+Д+Щ+В 60 с
2 Ф Не более 60 с Ф Не более 60 с
3 В 60 с - -
2 мин 30 с 2 мин
Примечание. Ц - цемент; П - песок; Щ - щебень; Д - добавка; В - вода; Ф - фибра (базальтовая или стеклянная).
С-3 по ТУ 5745-001-97474489-2007. Технические характеристики используемой фибры представлены в табл. 1.
Исследования проводили на трех составах ФБ с крупным заполнителем класса по прочности при сжатии В30, с процентом армирования базальтовым волокном до 6% от массы вяжущего: состав контрольный (без добавок); состав 1 — с тонким базальтовым волокном (микрофиброй) и состав 2 — с базальтокомпозитной фиброй (макрофиброй).
Расчетный состав ФБ на 1 м3:
Цемент..........................................350 кг
Песок ..........................................850 кг
Щебень гранитный...............................1100 кг
Вода/цемент (В/Ц).............................0,40-0,44
Фибра (базальтовая или стеклянная)
от массы цемента............................до (3-5)%
Суперпластификатор С-3.................(до 1% от массы
вяжущего)
Вода..........................................до 150 л
В процессе работы использовали смесители принудительного действия.
При проведенных ранее исследованиях установлено, что принципиальное значение имеет последовательность введения воды и волокна в смесь компонентов. При этом установлено время, необходимое для распределения волокна без его разрушения (потери первоначальной длины), которое находится в интервале 2—3 мин. Для качественного и однородного распределения максимально возможная длина волокна должна быть не более 25 мм, так как более длинные волокна частично разрушаются и, кроме того, ухудшают удобоукладываемость смеси. Поэтому для отработки схем последовательности введения материалов и их перемешивания было использовано базальтовое волокно длиной 20 мм, диаметром 10—13 мкм.
С целью минимизации воды в смеси В/Ц в зависимости от состава подбирали эмпирически по равной подвижности в соответствии с этапами приготовления, представленными в табл. 2. Водоцементное отношение в зависимости от состава смеси варьировали в диапазоне 0,37—0,45.
Этапы приготовления фибробе-тонной смеси, характер и равномерность распределения фибры в бетоне показаны на рис. 1.
По аналогии с мелкозернистым ФБ [4] исследовали две схемы приготовления ФБ. В каждой схеме использовали различную последовательность загрузки материалов:
схема 1 — введение волокна в сухую смесь цемента, песка, щебня, добавки; получение однородной
Рис. 1. Этапы введения фибры в бетонную смесь и характер ее распределения: а - состав 1 с тонким базальтовым волокном (микрофиброй); б- состав 2 с базальтокомпозитной фиброй (макрофиброй); в - фибробетон, состав 1 и 2 после перемешивания
научно-технический и производственный журнал
сентябрь 2018 47
Таблица 3
Равномерность распределения волокна в смеси
В/Ц Масса фибры в навеске г Объемная масса смеси у^, г/см3 Среднее объемное содержание волокна в пробе |1/, % Коэффициент изменчивости V, %
Схема 1
0,45 4,27 2153 1,4 6,7
Схема 2
0,37 3,91 2150 1,2 4,8
Таблица 4
Прочность при сжатии в возрасте 28 сут
Маркировка Размеры образца, мм Площадь рабочего сечения А, мм2 Разрушающая нагрузка Т, кН Прочность бетона при сжатии Я, МПа
длина ширина высота единичная средняя
Контрольный 101 101 100 10201 357,6 33,3 34,51
102 101 100 10302 395,6 36,48
102 100,9 101 10292 365,7 33,76
1 101 101 100 10201 326,3 30,39 30,88
100 102 100 10200 311,7 29,03
101 101 101 10201 356,8 33,23
2 101 100 102 10100 476,1 476,1 44,6
102 101 101 10302 487 487
100 101 102 10100 468,9 468,9
Таблица 5
Прочность на растяжение при изгибе в возрасте 28 сут
Маркировка Размеры образца, мм Расстояние между осями опор 1, мм Максимальная нагрузка Т, кН Предел прочности на растяжение при изгибе ЯЬ, МПа
ширина а толщина Ь единичное значение среднее значение
Контрольный 101 101,4 300 11,478 3,05 3,06
101,3 101,1 11,781 3,14
101 101,1 11,125 2,97
1 70,6 70,1 210 10,322 5,37 5,48
70,2 70,2 10,471 5,47
70,2 70,1 10,706 5,6
2 101,1 101,2 300 11,13 2,97 3,19
101,4 100,1 11,758 3,19
100,9 101 12,756 3,42
Таблица 6
Составы фибробетонной смеси
№ Состав бетонной смеси Характеристики бетонной смеси
Ц, кг Д, кг П, кг Щ, кг БВ, кг В, л ОК, см у, кг/м3 В/Ц
1 393 4 838 1081 24 144 11 2484 0,37
3 598 4 1367 - 40 220 11 2335 0.37
смеси сухих компонентов и последующее затворение их водой;
схема 2 — введение базальтового волокна в предварительно приготовленную смесь из цемента, песка, добавки и воды.
Наряду с последовательностью загружаемых компонентов смеси изучали влияние добавки на технологические свойства смеси, на равномерность распределения волокна и на физико-механические свойства ФБ.
Наличие нераспадающейся фибры, пучков волокон является одним из основных факторов, снижающих
эффективность дисперсного армирования при перемешивании. В качестве контролируемого параметра при различных схемах последовательности загрузки материалов и их перемешивания являлось качественное и равномерное распределение волокна по объему цементно-песчаной матрицы, которое определяли согласно методике, изложенной в ВСН 56—97. Критерием оценки качества распределения волокна по объему бетонной матрицы, его разрушения в процессе перемешивания в зависимости от состава смеси принята прочность на растяжение при изгибе ФБ.
Рис. 2. Расположение надреза, выполненного в испытательном образце: 1 - верхняя поверхность бетонирования; 2 - надрез
Согласно ВСН 56—97 удовлетворительная равномерность распределения волокна в смеси характеризуется величиной коэффициента изменчивости (V), который находится в пределах от 10 до 15%. Поэтому величина, полученная в ходе проведения работы, V<10% характеризует равномерность распределения волокна в бетонной смеси как высокую.
Однородность распределения волокна оценивалась как по коэффициенту изменчивости V, так и по величине объемной массы смеси. Увеличение объемной массы при одинаковых технологических параметрах указывает на получение качественной смеси. Результаты равномерности распределения базальтового волокна в смеси при различных схемах последовательности загрузки материалов и режимов перемешивания приведены в табл. 3.
Характер распределения волокна по объему бетонной матрицы несколько различается в зависимости от схемы перемешивания и состава смеси. Равномерность распределения волокна в бетонной смеси не превышает 10% и считается высокой при всех схемах перемешивания. Тем не менее для дальнейших исследований была выбрана схема 2 перемешивания, позволяющая получать, при прочих равных условиях, более качественное распределение волокна при меньшем его разрушении за счет сокращения цикла приготовления смесей по сравнению со схемой 1.
Применение суперпластификатора позволило снизить водосодержание на 17,8% по сравнению с составами без добавки, уменьшить энергоемкость приготовления смесей и сопротивление продвижению лопастей смесителя. Суперпластификатор делает смеси подвижными и удобоукладываемыми, тем самым позволяя улучшить качество перемешивания и распределения волокна.
Физико-механические характеристики бетона оценивали по значениям прочности при сжатии и растяжении при изгибе по ГОСТ 10180—85. Результаты приведены в табл. 4 и 5.
Остаточную прочность ФБ при растяжении определяли в процессе испытаний образцов-призм на изгиб по EN 14651. Размер призмы 150x150x550 мм. Для испытаний готовили образцы ФБ состава 1 и 3 с использованием микрофибры в количестве 1% от объема смеси, на крупном заполнителе и мелком заполнителе в качестве контрольного. Составы фибробетонной смеси приведены в табл. 6.
Рис. 3. Схема испытания образцов-призм из ФБ по EN 14651
Для выполнения надрезов в испытательных образцах использовали мокрую резку. Ширина прорези < 5 мм, глубина < 25 мм. Прорезь в образцах выполняли через 3 сут с момента их изготовления. Надрез производили посередине образца в повернутом на 90о вокруг продольной оси положении, как показано на рис. 2. Схема испытания образцов-призм из ФБ по EN 14651 показана на рис. 3.
В начале нагружения образца скорость перемещения активной траверсы испытательной машины соответствовала скорости приращения перемещений на 0,05 мм/мин, а после достижения перемещений внешних граней надреза значения а/ = 1 мм — скорость приращения перемещений внешних граней надреза на 0,2 мм/мин.
Испытания проводили до достижения значения перемещений внешних граней надреза а/ = 4 мм. В ходе испытаний для каждого образца строили диаграмму нагрузка — перемещение внешних граней надреза ^—а/), (рис. 4, 5). 2
Для каждого образца с точностью до 0,1 Н/мм2 определяли значения остаточной прочности на растяжение RF0 5 и RF2 5 с учетом неупругих свойств ФБ по формулам:
RF0,5 —
3 -Fpyl 2-b-hi
^F0,5,
R
■F 2,5
fti
2-Ъ-К
Fl,^
(1)
(2)
где F05 — значение нагрузки, соответствующее перемещению внешних граней надреза а/ = 0,5 мм; F25 — значение нагрузки, соответствующее перемещению внешних
1
2
¡TPfJ>ITE/]brlblE научно-технический и производственный журнал Î^T^MAJlîT сентябрь 2018
22 20 18
I 16 * 14
. 12
Ц 10
В 8
СО
Г 6 4 2 0
Образец 1 Образец 2 Образец 3 Образец 4 Образец 5 Образец 6 Образец 7
0,5 1 1,5 2 2,5 3
Перемещение верхних граней надреза аг, мм
3,5
Рис. 4. Диаграммы нагрузка - перемещение внешних граней надреза для мелкозернистого ФБ
22 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0
Образец 1 Образец 2 Образец 3 Образец 4 Образец 5 Образец 6 Образец 7
0,5 1 1,5 2 2,5 3 Перемещение верхних граней надреза аг, мм
3,5
Рис. 5.
для ФБ
Диаграммы нагрузка - перемещение внешних граней надреза с крупным заполнителем
граней надреза af = 2,5 мм; l — длина пролета, мм; Ь — ширина сечения образца, мм; — расстояние между вершиной надреза и верхней гранью образца, мм; кр0 5 = 0,45 и кР2 5 = 0,34 — коэффициенты учета неупругих деформаций растянутой зоны образца.
Результаты испытания остаточной прочности ФБ представлены в табл. 7 и 8.
На основании выполненных исследований установлен следующий характер деформирования контрольных образцов при их изгибе с контролем приращения перемещений (рис. 6). Вначале образцы деформируются линейно — практически до образования первой трещины в сечении, нормальном к продольной оси. После образования трещины нагрузка скачкообразно падает до некоторого уровня, характеризующегося работой пересеченных трещиной фибровых волокон. При дальнейшем увеличении перемещений прочность нормального сечения образцов начинает снижаться.
Для построения расчетных схем для нормального сечения фибробетонных элементов связь напряжений а^ с относительными деформациями е^ принимается в виде диаграммы деформирования ФБ при осевом сжатии, которая аналогична диаграммам деформирования традиционного тяжелого бетона — двухлинейной, трехлинейной (указаны для примера на рис. 7) или криволинейной [10]. Отличием являются лишь числовые значения координат базовых точек диаграмм деформирования при осевом сжатии. Установленный испытаниями характер деформирования опытных образцов качественно не отличается от диаграмм деформирования, установленных при испытаниях образцов из ФБ, изготовленных из тяжелого бетона с мелким заполнителем.
Таблица 7
Результаты испытания остаточной прочности ФБ с крупным заполнителем и неметаллической фиброй
Образец Значения нагрузки, кН Значения остаточной прочности, МПа Нормативные значения остаточной прочности на осевое растяжение, МПа Ц^з,п / Rfbt,n Индекс одкласса
Ре! Р0,5 Р2,5 Rfel,m Rp 0,5, т Rp 2,5, т Ц-Мп Цзм« с
1 21 17,3 9,7 6,7 5,5 3,1
2 19,4 15,3 8,1 6,2 4,9 2,6
3 21,5 17,6 8,7 6,9 5,6 2,8
4 17,9 15,9 5,8 5,7 5,1 1,9 7,2 6,8 0,95 с
5 20,4 14,3 6,3 6,5 4,6 2
6 19,8 14,6 6,9 6,3 4,7 2,2
Среднее 20 15,8 7,6 6,4 5,1 2,4
Таблица 8
Результаты испытания остаточной прочности мелкозернистого бетона с неметаллической фиброй
Образец Значения нагрузки, кН Нормативные значения остаточной прочности на осевое растяжение, МПа Значения остаточной прочности, МПа Нормативные значения остаточной прочности на осевое растяжение, МПа Индекс одкласса
Ре! Р0,5 Р2,5 Це1,т Rp 0,5, т Rp 2,5,т Цзм« с
1 19.9 15,7 8,6 6,4 5 2,8
2 24,5 17,3 9,1 7,9 5,5 2,9
3 22,2 16,6 8,8 7,1 5,3 2,8
4 18,9 15,4 7,8 6 4,9 2,5 7,6 7,4 0,97 с
5 19.8 15,2 7,3 6,3 4,9 2,3
6 21,7 15,9 9 6,9 5,1 2,9
Среднее 21,2 16 8,4 6,8 6 2,7
R
fbt3
Рис. 8. Расчетные схемы для определения коэффициентов неупругих деформаций ФБ
Диаграмма деформирования ФБ при осевом растяжении установлена по результатам испытаний контрольных опытных образцов и включает четыре базовые точки, которые соответствуют:
— максимально достигнутому сопротивлению ФБ осевому растяжению и соответствующих ему упругой составляющей относительных деформаций £/,й (точка 0, рис. 7) и полных относительных деформаций е/,д (точка 1, рис. 7);
— остаточному сопротивлению ФБ осевому растяжению К/ы2, соответствующему значению относительных деформаций £/,й (точка 2, рис. 7);
— остаточному сопротивлению ФБ осевому растяжению з, соответствующему значению относительных деформаций е^ 3 (точка 3, рис. 7). Сопротивление ФБ осевому растяжению R/Ъt установлены при испытаниях опытных образцов по максимальному значению сосредоточенной силы Fel (рис. 6), которое фиксируется при значении перемещения внешних граней надреза в образце в интервале от 0 до 0,05 мм. Остаточные сопротивления ФБ осевому растяжению RJЪt 2 и RJЪt 3 установлены по значениям сосредоточенных сил F05 и F25 (рис. 6), которые фиксируются при значении перемещения внешних гра-
ней надреза в образце, равном 0,5 и 2,5 мм соответственно.
Значения Я^,, и Я^ъ,3 определяли с учетом неупругих свойств ФБ на рассматриваемой стадии деформирования опытного образца. Для этого для образцов, испытанных на действие одной сосредоточенной силой в середине пролета, зависимости для вычисления нормативных значений сопротивления ФБ осевому растяжению в базовых точках диаграммы приняли в виде:
„ _3 -FeWl
Kßl,n -
2-b-hi
■kFel-(\-\MvFeUm);
(3)
(4)
(5)
где Fel m, Fq,5 m, — средние значения нагрузок Fd,
F05 и F2 5, кН; l — длина пролета образца, мм; b — ширина сечения образца, мм; hsp — расстояние между вершиной надреза и верхней гранью образца, мм; kFel, kF0 5 и kF2 5 — коэффициенты учета неупругих деформаций ФБ; vFei,m, vF0,5,m и vF25m — коэффициенты вариации, устанавливаемые по результатам испытаний, которые определяют по формулам:
v;
F0,5,m '
F2,5,m "
F0,5,m ,
R
F0,5,m
JF2,5,m .
R
(6)
(7)
F 2,5,»
^Fo 5 m и ^F2 5 m — среднеквадратичные отклонения, которые определяют по формулам:
I (-^i'0,5,1 Rfd.S.m)
(я-1)
F2,S,m '
^,(^2,5,i-RF2,5,mf
Г м
(8)
(9)
8^=^ + 0,0001,
(10)
Числовые значения относительных деформаций е^, 2 и е^ з устанавливали исходя из гипотезы, что расстояния между смежными трещинами равны высоте сечения контрольного образца. Тогда при перемещениях внешних граней надреза в образце, равных 0,5 и 2,5 мм, значения указанных деформаций для образцов с пропилом (Н = 125 мм) составят: е/ь,2 = 0,004; £/ь,3 = 0,02.
Согласно принятым предпосылкам напряжение в ФБ сжатой грани сечения опытных образцов при достижении относительной деформации растянутой грани
: Efln'EJb'VMZ
R
flu
У/ь.
' Vjw
h-x'
(11)
где п — число контрольных образцов-призм.
Значения коэффициентов учета неупругих деформаций ФБ определяют исходя из следующих предпосылок:
— сечения образца под нагрузкой остаются плоскими;
— эпюра напряжений в сжатой зоне образца при достижении относительных деформаций в растянутой зоне значений и е/ь,2 принимается треугольной формы (рис. 8, а, б), а при достижении относительных деформаций е^3 — прямоугольной формы (рис. 8, в) с напряжениями Л^,;
— эпюра напряжений в растянутой зоне образца при достижении относительных деформаций в растянутой зоне значений принимается трапецеидальной формы (рис. 8, а), а при достижении относительных деформаций е/ь,2 и £/ь,3 — прямоугольной формы (рис. 8, б, в).
Значение относительных деформаций принято равным:
где Ер, — начальный модуль деформаций ФБ.
где — коэффициент упругости ФБ растянутой грани сечения при деформации — коэффициент упру-
гости ФБ сжатой грани сечения при деформации е^-.
Выводы
По результатам выполненных исследований установлено:
1. ФБ может рассматриваться как однородный изотропный материал, а методика, применяемая для анализа напряжений, деформаций и прогибов, аналогична той, которая используется для изотропных материалов согласно действующим нормативно-техническим документам.
2. Проведены экспериментальные исследования тяжелого бетона с неметаллической фиброй, в результате которых установлены: прочностные характеристики ФБ (прочность при сжатии, растяжении при изгибе; трещи-ностойкость ФБ, включая прочность на растяжение при изгибе при раскрытии трещины до 3,5 мм).
3. Прочностные характеристики тяжелого бетона с крупным заполнителем с введением в него неметаллической фибры (стекло, базальт) повышаются, однако стеклянные и базальтовые волокна, изготовленные из ро-вингов, частично ломаются при перемешивании смеси и частично растворяются при взаимодействии с цементной матрицей. В связи с этим наиболее приемлемым дисперсно-армирующим компонентом для бетонов с крупным заполнителем, повышающим прочностные и деформационные свойства, являются разрабатываемые в последние годы различные виды композитной фибры — стеклопластиковая, базальтопластиковая и угле-пластиковая.
Степень повышения прочностных характеристик зависит от объема включенной в его состав фибры. Наряду с повышенным сопротивлением осевому растяжению исследованный ФБ обладает остаточным сопротивлением растяжению. При этом необходимо отметить, что макрофибра требует конструктивных изменений с целью обеспечения анкеровки в бетоне и более полного использования прочностных свойств.
4. Выполнен анализ существующих методов расчета фибробетонных конструкций с неметаллической фиброй, в результате которого установлено, что основным документом является СП 297.1325800.2017 «Конструкции фибробетонные с неметаллической фиброй. Правила проектирования». На основании анализа результатов экспериментальных исследований установлены технические параметры (сопротивление ФБ осевому сжатию, осевому растяжению, нормативный класс ФБ по остаточной прочности на растяжение при изгибе) для расчета несущей способности бетонных конструкций с неметаллической фиброй.
5. Результаты расчета прочности нормальных и наклонных сечений конструкций по предложенным СП 297.1325800 методикам удовлетворительно совпадают с результатами испытаний опытных образцов. При
значения Елй- составит:
таком расчете несущая способность конструкции существенно недооценивается.
6. Характер деформирования опытных образцов из тяжелого бетона с крупным заполнителем и с неметаллической фиброй качественно совпадает с результатами испытаний образцов из мелкозернистого бетона с неметаллической фиброй. Поэтому указания нормативных документов по проектированию фибробетонных конструкций из мелкозернистого бетона с неметаллической фиброй целесообразно распространить на конструкции из тяжелого бетона с крупным заполнителем и стеклянной или базальтовой фиброй.
7. Область применения СП 63.13330.2012 следует распространить на проектирование конструкций из ФБ с введением классов по остаточной прочности на осевое растяжение, назначаемого по результатам испытаний контрольных образцов-балок в соответствии с методом определения остаточной прочности ФБ на растяжение.
Список литературы
1. Горб А.М., Войлоков И.А. Фибробетон — история вопроса, нормативная база, проблемы и решения // Международное аналитическое обозрение. 2009. № 2. С. 1—4. http://www.monolitpol.ru/files/monolitpol026. pdf (дата обращения 14.04.2018)
2. Фибробетон и его применение в строительстве: Сб. науч. тр. под ред. Б.А. Крылова, К.М. Королева. М.: НИИЖБ Госстроя СССР, 1979. 175 с. С. 5-8.
3. Степанова В.Ф., Бучкин А.В. Цементные композиции, армированные базальтовым волокном // Технологии бетонов. 2007. № 5. С. 28-29.
4. Beddar M. Fiber reinforced concrete: past, present and future. Бетон и железобетон — пути развития: Науч. тр. II Всерос. (Междунар.) конф. по бетону и железобетону: В 5 т. Т. 3. Секционные доклады, секция «Технология бетона». М.: Дипак, 2005. С. 228-234.
5. Бучкин А.В. Мелкозернистые бетоны, армированные тонким базальтовым волокном // Мир дорог. 2010. № 6. С. 46-47.
6. Степанова В.Ф., Бучкин А.В. Коррозионное поведение базальтового волокна в цементной матрице бетона // Строительные материалы, оборудование, технологии XXIвека. 2011. № 9. С. 22-26.
7. Мухамедиев Т.А., Соколов Б.С. Новое в нормировании сталефибробетона и расчетах сталефибробетон-ных конструкций // Строительные материалы. 2017. № 4. С. 59-64.
8. Степанова В.Ф., Фаликман В.Р., Бучкин А.В. Задачи и перспективы применения композитов в строительстве. Актуальные вопросы теории и практики применения композитной арматуры в строитель-
стве: Сб. мат. III науч.-техн. конф. Ижевск. 2017. С. 55-72.
9. NF EN 14651-2005 Test method for metallic fibered concrete — Measuring the flexural tensile strength (limit of proportionality (LOP), residual). 2005. 17 с.
10. Мухамедиев Т.А. К вопросу расчета фибробетонных конструкций // Промышленное и гражданское строительство. 2017. № 1. С. 16—20.
References
1. Gorb A.M., Vojlokov I.A. The fiber-reinforced concrete — background, regulatory framework, problems and solutions. Mezhdunarodnoe analiticheskoe obozrenie. 2009. No. 2, pp. 1—4. 1http://www.monolitpol.ru/files/mono-litpol026.pdf (Date of access 14.04.2018). (In Russian).
2. The fiber-reinforced concrete and its application in construction. Collection of scientific works ed. by B.A. Krylova, K.M. Koroleva. M.: NIIZhB Gosstroja SSSR. 1979. 175 p., pp. 5—8. (In Russian).
3. Stepanova V.F., Buchkin A.V. Cement compositions reinforced with basalt fiber. Tehnologii betonov. 2007. No. 5, pp. 28—29. (In Russian).
4. Beddar M. Fiber reinforced concrete: past, present and future. Concrete and reinforced concrete — the ways of development: scientific works of the 2-nd All-Russia. (Intern.) Conf. for concrete and reinforced concrete: in 5 volumes. Vol. 3: Section reports, section "Concrete Technology". Moscow. 2005, pp. 228—234. (In Russian).
5. Buchkin A.V. Fine-grained concrete, reinforced with fine basalt fiber. Mir dorog. 2010. No. 6, pp. 46—47. (In Russian).
6. Stepanova V.F., Buchkin A.V. Corrosion behavior of basalt fiber in concrete cement matrix. Stroitel'nye materia-ly, oborudovanie, tehnologii XXI veka. 2011. No. 9, pp. 22—26. (In Russian).
7 Muhamediev T.A., Sokolov B.S. New in rationing of steel fiber concrete and steel fiber concrete structures calculation. Stroitel'nye Materialy [Construction Materials]. 2017. No. 4, pp. 59—64. (In Russian).
8. Stepanova V.F., Falikman V.R., Buchkin A.V. Tasks and prospects of application of composites in construction. Actual questions of theory and practice of application of composite reinforcement in construction: Collected materials of the Third Scientific and Technical Conference. Izhevsk. 2017, pp. 55—72. (In Russian)
9. EN 14651—2005 Test method for metallic fibered concrete — Measuring the flexural tensile strength (limit of proportionality (LOP), residual). 2005. 17 p.
10. Muhamediev T.A. To the question of the calculation of fiber-reinforced concrete structures. Promyshlennoe i grazhdanskoe stroitel'stvo. 2017. No. 1, pp. 16—20. (In Russian).
Технология производства стеновых цементно-песчаных изделий
Балакшин Ю.З., Терехов В.А. М.: ООО РИФ «СТРОЙМАТЕРИАЛЫ». 2012. - 276 с.
В книге описано производство и применение стеновых материалов методом вибропрессования из цементно-песчаных бетонов. Рассмотрена существующая и перспективная номенклатура изделий и их свойства. Описаны сырьевые материалы для производства цементно-песчаных изделий: песок, щебень, вяжущие и химические добавки.
Сформулированы специфические требования к сырьевым материалам, а также рекомендации по подбору состава бетонной смеси. Подробно представлена технология производства цементно-песчанных вибропрессованных стеновых изделий. Особое внимание уделено технологическому контролю на производстве и техническому контролю и обслуживанию оборудования. Чертежи и табличная информация облегчают восприятие материала. Книга предназначена для организации производственно-технического обучения на предприятии, будет полезна инженерно-техническому персоналу и широкому кругу специалистов.
Заказать литературу можно через редакцию, направив заявку по e-mail: [email protected], или оформить заказ на сайте www.rifsm.ru
!ТРОГГЕЛЬНЫЕ научно-технический и производственный журнал J ® сентябрь 2018
