CC BY
8
Оценка влияния параметров армирования на свойства фибровермикулитобетонного композита
12 12 1 1 С.Х. Байрамуков ' , З.Н. Долаева ' , Р.Н. Башлаев , И.М. Байрамкулов
1 Северо-Кавказская государственная академия, Черкесск 2 Невинномысский государственный гуманитарно-технический институт, Невинномысск
Аннотация: Исследованы свойства фибровермикулитобетонного композита. Анализ результатов показал, что армирование базальтовыми волокнами матрицы повышает огнестойкость. Показано, что, если в состав предложенной смеси ввести базальтовые волокна, то огнестойкость и прочность матрицы повышается и, соответственно, толщину защитного слоя, подверженного воздействию огня можно уменьшить. Когда соотношение длины волокон к диаметру составляет 1440, а процент армирования - 0,88 %, достигаются наибольшие значения прочности на изгиб.
Ключевые слова: композит, базальтовая фибра, армирование, вермикулитобетон, дисперсное, прочность, изгиб, огнезащитные свойства, сжатие, матрица, толщина, процент армирования.
Существенное влияние на свойства вермикулитобетонов оказывает последовательность загрузки компонентов смеси. Принято 2 способа приготовления смеси [1].
1 способ: загружали одновременно воду с добавкой СДО и всухую перемешанную смесь всех компонентов, а 2 способ - воду с добавкой СДО и всухую перемешанную смесь компонентов, кроме вермикулита, после приготовления такой смеси вводили вермикулит и доводили до готового состояния.
Оценка влияния способа приготовления смеси на прочность образца, изготовленного методом литья показано в таблице 1. Средняя плотность равную 540-560 кг/м имели композиты с процентом армирования базальтовыми волокнами по объему ^-0,46% и отношением длины волокон к диаметру ¡/^=1440 [1- 3].
Таблица 1
Влияние способа приготовления смеси на Ясж и Я
Компоненты в смеси, мас. %
Способ Цемент Вермикулит Пепел, й?<0,14 мм Известь Гипс СДО Вода /вяж. а С Е N О Яизг, МПа
1 19,8 37,9 21,9 19,4 0,9 0,1 1,35 1,64 1,33
2 19,8 37,9 21,9 19,4 0,9 0,1 1,35 1,89 1,49
Оценка влияния на прочностные характеристики композита способа формования производился для методов вибрирования на виброплощадке и
литья. Результаты приведены в таблице 2.
Таблица 2
Влияние способа формования Ясж и Яизг
Компоненты в смеси, мас. %
и и ей
Способ Цемент н и л кул и а пепел, <0,14 мм известь гипс СДО £ я « о С М
е В ТЗ В
Литьевой 19,8 37,9 21 9 19,4 0,9 0,1 1,15 1,44 1,28
Вибрирование 19,8 37,9 21 9 19,4 0,9 0,1 1,35 1,89 1,49
Как видно из таблиц 1 и 2, в отличие от литьевого способа, при применении метода вибрирования прочность композита повышается в 1,12 -1,31 раза.
Огнезащитные свойства композита повышаются при наличии базальтовой фибры за счет лучшей их сохранности при воздействии высоких температур [1,4,5]. Результаты исследования физико-механических свойств
цементных вермикулитобетонов, армированных базальтовыми волокнами, приведены в табл. 2, 3, 4. Расход пепла (^<0,14 мм) принимали, равным 30 % от массы цемента [2, 6,7].
Таблица №3
Значения рср композита, армированного волокнами равномерно по объему
№ 1/й Рср, кг/м3
¿и, 0С
107 600 800
1 - - 688 647 642
2 0,31 1440 662 626 624
3 0,92 643 613 607
4 1,52 627 595 593
5 0,32 593 557 547
6 0,66 583 564 546
7 1,03 577 557 554
8 1,54 5742 554 548
Как видно из таблиц 1 и 2, в отличие от литьевого способа при применении метода вибрирования прочность композита повышается в 1,12 -1,31 раза.
Таблица 4
Значения рср композита, армированного волокнами равномерно по объему
Рср, кг/м3
№ 1/й ¿н, оС
107 600 800
1 - - 688 647 642
2 0,31 662 626 624
3 0,92 643 613 607
4 1,52 627 595 593
5 0,32 1440 593 557 547
6 0,66 583 564 546
7 1,03 577 557 554
8 1,54 574 554 548
Огнезащитные свойства композита повышаются при наличии базальтовой фибры за счет лучшей их сохранности при воздействии высоких
М Инженерный вестник Дона, №12 (2021) ivdon.ru/ru/magazine/arcliive/nl2y2021/7379
температур [1,3,4]. Результаты исследования физико-механических свойств цементных вермикулитобетонов, армированных базальтовыми волокнами, приведены в табл. 2, 3, 4. Расход пепла (^<0,14 мм) принимали, равным 30 % от массы цемента [7-9].
Таблица 5
Значения Яизг (МПа) композита, армированного волокнами равномерно по _объему_
№ Кизг ( УЕПа) (возраст 28 сут.)
При естественном твердении t„, °С
600 800
1 1,72 1,36 1,32
2 2,41 2,07 2,03
3 2,58 2,02 1,95
4 2,42 2,01 2,02
5 1,67 1,48 1,41
6 2,02 1,86 1,83
7 1,95 1,81 1,77
8 1,81 1,62 1,52
Таблица 6 Значения Ясж (МПа) композита, армированного волокнами равномерно по объему
№ Ксж (МПа) (возраст 28 сут.)
При естественном твердении t, 0С
600 800
1 3,71 3,01 3,02
2 4,32 3,76 3,72
3 4,43 3,92 3,82
4 4,22 3,71 3,61
5 3,11 2,63 2,55
6 3,02 2,61 2,56
7 2,91 2,52 2,44
8 2,82 2,43 2,33
Армирование вермикулитобетонного композита базальтовыми волокнами повышает их прочностные характеристики при нагреве до 600оС и 800оС. Наибольшие значения прочности на изгиб достигаются при соотношении l/d =1440 и ¡v~0,61 - 0,88 %, а прочности на сжатие, когда l/d
и
=1440 и ^-0,32-0,48 %.
Результаты исследований предложенного состава на огнестойкость приведены на рис. 1 и 2 [9-10].
Рис. 1. - Диаграмма температуры на необогреваемой поверхности образцов
Выводы.
1. Выявлено, что существенно увеличивается огнестойкость и прочность предложенного состава, армированного базальтовыми волокнами
равномерно по объему. При этом появляется возможность снижения толщины огнезащитного слоя до 20%.
2. При соотношении //d=1440 и проценте армирования 0,67-0,88 %, достигаются наибольшие значения прочности на изгиб, а прочности на сжатие, наблюдается, когда ^v колеблется в диапазоне от 0,32% до 0,48% и //d =1440.
Литература
1. Байрамуков С.Х., Басов Е.Д., Боровков А.В., Долаева З.Н. [и др.] Проблемы и перспективы развития строительного комплекса и машиностроения: монография. Невинномысск: ГАОУ ВО «Невинномысский государственный гуманитарно-технический институт», 2018. 155 с.
2. Хежев Т.А., Жуков А.З., Журтов А.В., Гулиев М.И., Хежев А.Л., Глашев А.Х. Жаростойкие фиброармированные композиты на основе вулканической пемзы // Инженерный вестник Дона. - 2016. - №2. - URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2016/3582.
3. Некрасов К.Д., Масленникова М.Г. Легкие жаростойкие бетоны на пористых заполнителях. М.: Стройиздат, 1982. 152 с.
4. Бессонов И.В., Ялунина О.В. Экологические аспекты применения гипсовых строительных материалов //Строительные материалы. - 2004. - № 4. - С. 11-14.
5. Yang M., Ma F., Pu Y., Zhi Y. Response of carbon-basalt hybrid fiber reinforcement polymer under flexural load. Materials Research Express. 2018. Т. 5. No 8. P. 085602.
6. Карпов В.В., Коробейников А.В., Малышев В.Ф., Фролькис В.А. Математическая обработка эксперимента и его планирование. М.: АСВ; СПб.: СПбГАСУ, 1998. 100 с.
7. Хежев Т.А., Жуков А.З., Хежев Х.А. Огнезащитные и жаростойкие вермикулитобетонные композиты с применением вулканического пепла и
пемзы // Инженерный вестник Дона, 2015. №2. URL: ivdon.ru/ru/magazine/ archive/n2y2015/2902
8. Перфилов В. А. Легкий жаростойкий фибробетон // Известия вузов. Строительство. 2008. № 9. С. 23-25.
9. Zhu M., Ma J. Basalt fiber modified with lanthanum-ethylenediaminetetraacetic acid as potential reinforcement of cyanate matrix composites. Applied Surface Science. 2019. Т. 464. Pp. 636-643.
10. Моисеев А.А. Факторное планирование в последовательной оптимизации // Промышленные АСУ и контроллеры. 2020. № 9. С. 53-63.
References
1. Bayramukov S.H., Basov E.D., Borovkov A.V., Dolaeva Z.N. [i dr.] Problemy i perspektivy razvitija stroitel'nogo kompleksa i mashinostroenija: monografija [Problems and prospects for the development of the construction complex and engineering]. Nevinnomyssk: GAOU VO «Nevinnomysskij gosudarstvennyj gumanitarno-tehnicheskij institut», 2018. 155 p.
2. Hezhev T.A., Zhukov A.Z., Zhurtov A.V., Guliev M.I., Hezhev A.L., Glashev A.H. Inzhenernyj vestnik Dona, 2016. №2 URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2016/3582.
3. Nekrasov K.D., Maslennikova M.G. Legkie zharostoykie betony na poristykh zapolnitelyakh [Light heat-resistant concrete on the porous fillers]. M.: Stroyizdat, 1982. 152 p.
4. Bessonov I.V., Jalunina O.V. Stroitel'nye materialy. 2004. № 4. Pp.1114.
5. Yang M., Ma F., Pu Y., Zhi Y. Materials Research Express. 2018. Т. 5. No 8. P. 085602.
М Инженерный вестник Дона, №12 (2021) ivdon.ru/ru/magazine/arcliive/nl2y2021/7379
6. Karpov V.V., Korobejnikov A.V., Malyshev V.F., Frol'kis V.A. Matematicheskaya obrabotka eksperimenta i ego planirovanie [The mathematical processing of the experimental and planning]. M.: ASV; SPbGASU, 1998. 100 p.
7. Khezhev T.A., Zhukov A.Z., Khezhev Kh.A. Inzhenernyj vestnik Dona, 2015. №2. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2015/2902.
8. Perfilov V.A. Izvestiya vuzov. Stroitel'stvo. 2008. № 9. pp. 23-25.
9. Zhu M., Ma J. Applied Surface Science. 2019. Т. 464. Pp. 636-643.
10. Moiseev A.A. Promyshlennye ASU i kontrollery. 2020. № 9. Pp. 53-63.
