CC BY
5
Кныш Юрий Игоревич, главный метролог, аспирант, [email protected], Россия, Брянск, Брянский государственный технический университет
SOME FEATURES OF QUALITY MANAGEMENT BASED ON KPI Ya.A. Vavilin, S.G. Morozov, Y.I. Knysh
Governance and performance measurement are of particular importance in the context of public companies in light of the increasing focus on accountability, transparency and the use of data-driven management strategies in the face of unfair competition and sanctioned resource constraints. Advances in digitalisation and the integration of information technology systems are enhancing the ability to obtain real-time information on an organisation's performance, which has the potential for more effective management and improved development strategies. However, the effective deployment of data-driven performance measurement in an organisation depends on its ability to measure key aspects of its own performance. The ability to use data to improve an organisation's operations correlates with the availability of appropriate KPIs. The purpose of this study is to analyse KPIs and identify possible reasons for their poor performance.
Key words: key performance indicators, business model, product life cycle.
Vavilin Yaroslav Alexandrovich, candidate of technical sciences, docent, [email protected], Russia, Bryansk, Bryansk State Technical University,
Morozov Sergey Gennadievich, postgraduate, director of FBU «Bryansky CSM», [email protected], Russia, Bryansk, Bryansk State Technical University,
Knysh Yury Igorevich, chief metrologist, postgraduate, vk@csmbrvansk. ru, Russia, Bryansk, Bryansk State Technical University
УДК 691.32:621
Б01: 10.24412/2071-6168-2024-3-480-481
ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА БЕТОНА ПУТЕМ ПРИМЕНЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ФИБР
В.Т. Перцев, С.Д. Николенко, С.А. Сазонова
Несмотря на значительный объем исследований механических свойств бетона, армированного стальным волокном, все же требуются экспериментальные исследования таких свойств при различных условиях нагружения. В рамках данной работы приведены результаты экспериментального исследования по оценке влияния дисперсного армирования в виде металлических анкерных фибр на механические свойства бетона, находящегося под воздействием существенных внешних нагрузок, создаваемых машиностроительным оборудованием и станками. Проведены испытание сталефибробетона на сжатие, на изгиб и истираемость. Результаты испытаний на сжатие показали увеличение прочности сталефибробетонана 12-19%. Испытание на изгиб показали увеличение прочности на 61-79%. Проведены результаты испытаний сталефибробетона на удар. Результаты испытаний на истираемость показали пониженную истираемость фибробетона в сравнении с неармированным бетоном. Приведена полученная геометрическая модель зависимости усилия сдвига фибры в бетоне от глубины заделки фибры.
Ключевые слова: геометрические модели, сталефибробетон, машиностроительное оборудование, экспериментальные исследования, ударная стойкость, истираемость, прочность на растяжение при изгибе, прочность при сжатии, усилия сдвига фибры в бетоне.
Полы промышленных зданий являются конструкций подверженной значительным механическим воздействиям. При движении технологического транспорта полы повышено истираются. Наиболее значимые из механических воздействий являются именно удары, в частности вызванные падением грузов. Кроме этого, полы промышленных зданий относятся к тяжелогруженным, за счет расположения на них промышленного оборудования. Поэтому полы должны отвечать определенным эксплуатационным требованиям. В частности, устойчивость к механическим воздействиям, износостойкость, прочность при сжатии.
В последние годы свойства фибробетонов с разными составами и видами фибр достаточно активно изучаются [1-4]. В том числе, с базальтовой и полипропиленовой фиброй [5]. Ведутся исследования свойств бетонов, армированных достаточно экзотическими фибрами, например, стружкой борщевика [6] или кокосовым волокном [7]. Однако при всем многообразии фибр, стальная фибра остаются наиболее широко применяемой.
Для бетонных покрытий полов истираемость бетона является один из показателя срока службы. Поэтому исследования истираемости и их анализ регулярно проводятся [8]. Динамические и знакопеременные воздействия на конструкции рассмотрены в работах [9-11].
Целью исследования являлось экспериментальное изучение механических свойств сталефибробетона с анкерной фиброй различных геометрических характеристик, важных для покрытий полов промышленных зданий.
Задачами исследований являлись: испытание образцов на изгиб; испытание образцов на сжатие; испытание образцов на истираемость.
Материалы и образцы. На прочность фибробетона в основном, влияют следующие факторы: число фибр, пересекающих образующиеся под нагрузкой трещины; площадь боковой поверхности фибры; прочность бетонной матрицы.
Первые два фактора зависят от объемного процента армирования и геометрических характеристик фибр (диаметра и длины). Так как геометрические характеристики фибры сильно влияют на технологию получения фибробетона, то в исследование взяты фибры с отношением длины к диаметру менее 70. Считается, что в этом случае не происходит кукования фибр при перемешивании бетонной смеси.
Для изготовления образцов из фибробетона помимо фибры использовались портландцемент по ГОСТ 31108 - 2016 и песок Малышевского карьера г. Воронежа с модулем крупности Мк = 2,0-2,5.
Были изготовлены следующие образцы для каждого испытания (по 3 в каждой серии):
- для испытания фибробетона на прочность при сжатии образцы-кубы размером 10х10х10 см;
- для испытания фибробетона на прочность при изгибе - образцы-балочки размером 4х4х16 см;
- для испытания на ударное воздействие - плиты размером 40х40х3,5 см;
- для испытания на истираемость - образцы-кубы фибробетона 7,07х7,07х7,07 см;
- для испытания на сдвиг в бетоне - кубы из бетона10х10х10 см с заделанными в них фибрами. Величины заделки фибры в бетон составляла 10 мм, 20 мм. А для фибр длиной 50 мм была величина заделки - 30 мм (не менее половины длины фибры). В каждой серии использовалось по 6 фибр заделанных в бетон.
Для армирования образцов-балочек были взяты два вида фибр: FS4N и FS1. Для армирования образцов-кубов (10х10х10 см) дополнительно использовались фибры т.
В испытании на истираемость для армирования образцов-кубов (7,07х7,07х7,07 см) применялись фибры ЕБ1 и фибры ЕБ7 одного диаметра.
Плиты для испытания на ударное воздействие состояли из шести серий. Средняя прочность бетона матрицы составила Ясж= 30,1 МПа. Образцы первой серии изготавливались для сравнения остальных серий плит.
Образцы второй серии армировались фибрами марки ЕЕ3 (длина 50 мм и диаметр 0,75 мм). Образцы третьей серии армировались фибрами марки FS4N (длина 33 мм и диаметр 0,6 мм). Образцы четвертой серии армировались стальными фибрами марки FS1 (длина 37 мм и диаметр 0,55 мм). В этих сериях расход фибры на 1 м3 бетона составлял 60 кг.
Образцы плит пятой серии армировались сеткой из стальной проволоки 02 мм с ячейкой 20х20 мм. Образцы шестой серии плит имели армирование сеткой аналогичное плитам серии 5 и дополнительное армирование фиброй FS4N. Расход фибры составил на 1 м3 бетона 30 кг. Расход сетки соответствовал расходу в плитах 5 серии. Все образцы твердели в лабораторных условиях в течение 28 - 30 суток.
Методика испытаний. Экспериментальные испытания проводились в следующей последовательности. Испытания на прочность при изгибе и прочность при сжатии в соответствие с ГОСТ 310.4-81 и ГОСТ 10180-90. Предел прочности при изгибе определяли испытанием образцов-балочек. Предел прочности при сжатии определялся как испытанием половинок образцов-балочек, так и испытанием образцов кубов. Для испытаний применялся гидравлический пресс (рис. 1).
Рис. 1. Вид процесса испытаний кубов на сжатие
Одной из наиболее распространенных форм износа бетонных конструкций полов является истирание поверхности. Этот механический износ может стать катализатором других форм разрушения, например, растрескивание.
Рис. 2. Вид испытаний на круге истирания ЛКИ-3
При испытании применяли два вида фибр одного диаметра и разной длины, образцы испытали на истираемость с помощью круга истирания типа ЛКИ-3 (рис. 2) по ГОСТ 13087-2018 "Бетоны. Методы определения истираемости". Для сравнения были использованы относительно короткие фибры (30x0,80) мм.
Результаты и обсуждения. Первоначально были испытаны балочки на изгиб. Затем их половинки и стандартные кубы на сжатие. Результаты определения прочности на растяжение при изгибе и прочности при сжатии приведены в табл. 1, 2.
Таблица 1
Результаты испытаний образцов-балочек (4х4х16см) на изгиб и сжатие половинок образцов-балочек
№ серии Армирование Прочность на растяжение при изгибе, МПа Прочность при сжатии, МПа
1 Без фибры 1,84 28,8
2 Фибра FS4N 2,97 32,4
3 Фибра FS1 3,3 34,3
Результаты испытаний на сжатие об Таблица 2 разцов-кубов (10х10х10 см)
№ серии Армирование Прочность при сжатии, МПа
1 Без фибры 29,1
2 Фибра FS4N 32,8
3 Фибра FS1 33,4
4 Фибра т 33,8
Результаты испытаний показали, что добавление фибры приводит к увеличению прочности на растяжение при изгибе и при сжатии по сравнению с обычным бетоном. Показано, что результаты испытаний половинок балочек и стандартных кубов бетона на сжатие практически не отличаются, что позволяет считать результаты испытаний и фибробетонных образцов сопоставимыми.
Испытание на сжатие кубов показало, что повышение прочности у фибробетонных образцов по сравнению с бетонными составляет 12,5-16,1%, что характерно для относительно коротких фибр при соотношении длины I к диаметру ^<70. Испытание балочек на изгиб показало увеличение прочности фибробетонных образцов по сравнению с бетонными на 61,4-79,3%.Испытание на сжатие половинок балочек показало повышение прочности фибробетонных образцов на 12,5-19% по сравнению с бетонными. В целом прочность возрастает с увеличением Ис1. Увеличение длины фибры также привело к увеличению прочности на сжатие (табл. 2).
Таблица 3
Результаты испытания образцов на ударное воздействие_
Образцы Номер и величина воздействия воздействия, кгм Состояние образца
Бетонные плиты
Серия 1 1 -0,23 Не изменилось
2 - 0,46 Не изменилось
3 - 0,69 Появились две трещины с раскрытием 0,1 мм
4 - 0,92 Появилась сквозная трещина. Плита разрушилась
Фибробетонные плиты
Серия 2 1 - 0,92 Не изменилось
2 - 1,38 Не изменилось
3 - 1,84 Появились волосяные трещины с раскрытием 0,07 мм
4 - 2,3 Появились трещины с раскрытием 0,42 мм
5 - 2,76 Раскрытие трещины 0,67 мм
6 - 3,45 Появились глубокие трещины с раскрытием 2мм. Образовались выколы бетона вдоль трещин. Обнажились фибры
Серия 3 1 - 0,92 Не изменилось
2 - 1,38 Появились волосяные трещины с раскрытием 0,06 мм
3 - 1,84 Появились трещины с раскрытием 0,32 мм
4 - 2,3 Раскрытие трещины 0,62 мм
5 - 2,76 Появились глубокие трещины с раскрытием 2,47 мм. Образовались выколы бетона вдоль трещин. Обнажились фибры. Плита сломалась
Серия 4 1 - 0,92 Не изменилось
2 - 1,38 Не изменилось
3 - 1,84 Появились трещины с раскрытием 0,13 мм
4 - 2,3 Появились трещины с раскрытием 0,21 мм
5 - 2,76 Появились трещины с раскрытием 0,43 мм
6 - 3,45 Появились глубокие трещины с раскрытием 2,52 мм. Образовались выколы бетона вдоль трещин. Обнажились фибры. Плита сломалась
Бетонные плиты, армированные проволочной сеткой
Серия 5 1 - 1,38 Не изменилось
2 - 1,84 Появились волосяные трещины с раскрытием 0,06 мм
3 - 2,76 Появились трещины с раскрытием 0,18 мм
4 - 3,45 Появились трещины с раскрытием 0,28 мм. Образовались выколы бетона диметром до 2,8 см, глубиной до 5 мм
5 - 4,6 Раскрылись трещины более 4 мм. Выколы бетона увеличились до диаметра 9 см. Обнажилась проволочная арматура сетки
Плиты со смешенным армированием (проволочной сеткой + фиброй)
Серия 6 1 - 1,84 Не изменилось
2 - 2,76 Появились волосяные трещины с раскрытием 0,05 мм
3 - 3,45 Появились трещины с раскрытием 0,12 мм
4 - 4,6 Раскрылись трещины до 1,31 мм. Образовались небольшие выколы бетона вдоль трещин
5 - 4,6 Раскрылись трещины до 2,1 мм. Размеры, выколов бетона не увеличились
Следующими исследованиями стали испытания образцов плит с различными вариантами армирования на ударное воздействие. Величина воздействия представлена в виде работы, совершаемой при ударе. Результаты испытания образцов плит на ударное воздействие с фиксацией состояния образцов представлены в табл. 3.
Испытания показали, что трещины в фибробетонных плитах образуются при ударных воздействиях в два - 2,7 раза больших, чем в неармированных бетонных.
Плиты железобетонные с дополнительным армированием фибрами (серия 6) показали повышенную тре-щиностойкость по сравнению с железобетонными плитами (серия 5) при ударном воздействии одинакового уровня.
Следующими испытаниями, важными для свойств промышленных полов стали испытания на истираемость. При расчетах переводной коэффициент составил 2,5. Истираемость неармированных кубов составила 0,71г/см2. Истираемость фибробетонных кубов с фиброй FS1 составила 0,54 г/см2, а с фиброй FS7 - 0,57г/см2.
Результаты испытаний показали, что истираемость фибробетонных образцов составляет 76-80% от истираемости бетонных образцов и уменьшается с увеличением длины фибр.
Разнообразные виды механических воздействий на фибробетонные полы промышленных зданий создают остаточные деформации сдвига от воздействия внешних нагрузок, вызываемых машиностроительным оборудованием.
Результаты определения усилий сдвига фибры в бетоне представлены на рис. 3. Класс бетона матрицы по
прочности при сжатии В_15
1Д
0/J
о,и
с,ь
1,0
1,Ь
2,0
3,0
Глубина заделки фибры в бетоне, см Рис. 3. Геометрическая модель - зависимость усилия сдвига фибры в бетоне от глубины заделки фибры: 1 - фибра FS4N(33х0,6мм); 2-фибра П(30х0,6мм) - волнистая; 3-фибра FS7(33х0,55 мм); 4-фибра FF3(50х0,75мм); 5-фибра FF1(50х1,0 мм); 6-фибра F S1(37х0,55 мм)
Результаты испытаний показали, что усилие первоначального сдвига фибры зависит от глубины заделки фибры в бетон. При глубине заделки два и более сантиметров глубина заделки фибры в бетон практически не влияет на усилие первоначального сдвига фибры. Волнистая фибра показала наименьшее усилие сдвига фибры при глубине заделки 1см.
Выводы.
На основании результатов проведенного экспериментального исследования механических свойств стале-фибробетона с использованием анкерных фибр с разными геометрическими характеристиками можно сделать следующие выводы:
- дисперсное армирование увеличивает прочность на сжатие и на растяжение при изгибе. При увеличении соотношения l/d и длины фибр эта прочность увеличиваются;
- дисперсное армирование уменьшает истираемость образцов по сравнению с неармированным бетоном и на большую величину с увеличением длины фибр;
- плиты с применением сталефибробетона лучше воспринимают точечные ударные воздействия и имеют более вязкое разрушение;
- в целом результаты исследования показали влияние равномерности распределения фибр в бетоне на механические свойства сталефибробетона.
Список литературы
1. Чохели Т.Р. Дисперсное армирование бетонов // Евразийский союз ученых (ЕСУ). 2019. № 5(62). С. 8790.
2. Klyuev S.V., Klyuev A.V., Abakarov A.D., Shorstova E.S., Gafarova N.G. The effect of particulate reinforcement on strength and deformation characteristics of fine-grained concrete // Magazine of Civil Engineering. 2017. No. 7. Pp. 66-75.
3. Nikolenko S.D., Sushko E.A., Sazonova S.A., Odnolko A.A., Manokhin V.Ya. Behaviour of concrete with a disperse reinforcement under dynamic loads // Magazine of Civil Engineering. 2017. No 7 (75). Pp. 3-14.
4. Shaikh Faiz, Luhar Salmabanu, Arel Hasan, Luhar Ismail. Performance evaluation of ultrahigh performance fibre reinforced concrete - a review // Construction and Building Materials. 2020. Vol. 232. P. 117152.
5. Пустовгар А.П., Абрамова А.Ю., Еремина Н.Е. Эффективность использования дисперсного армирования бетонов и строительных растворов полипропиленовой и базальтовой фиброй // Технологии бетонов. 2019. № 7-8. С. 48-56.
6. Musorina T.A., Zaborova D.D., Petrichenko M.R., Stolyarov O.N. Flexural properties of hogweed chips reinforced cement composites // Magazine of Civil Engineering. 2021. Vol. 107(1). P. 10709.
7. The behaviour of coconut fibre reinforced concrete (CFRC) under impact loading. Wang, Wenjie, Chouw, Nawawi // Construction and building materials. Vol. 134. Pp. 452-461.
8. Ridgley Katherine, Abouhussien Ahmed, Hassan Assem, Colbourne Bruce. Assessing abrasion performance of self-consolidating concrete containing synthetic fibers using acoustic emission analysis // Materials and Structures. 2018. P. 51.
9. Николенко С.Д., Сазонова С.А. Моделирование процессов в изгибаемых балках с дисперсным армированием при знакопеременных воздействиях // Моделирование систем и процессов. 2023. Т. 16. № 4. С. 49-60.
10. Николенко С.Д., Сазонова С.А., Асминин В.Ф. Моделирование работы конструкций из дисперсно-армированного бетона при знакопеременной динамической нагрузке большой интенсивности // Моделирование систем и процессов. 2021. Т. 14. № 3. С. 36-44.
11. Николенко С.Д., Сазонова С.А., Манохин В.Я. Физическое и численное моделирование динамических воздействий на конструкции // Моделирование, оптимизация и информационные технологии. 2018. Т. 6. № 2 (21). С. 301-311.
Перцев Виктор Тихонович, д-р техн. наук, профессор, perec [email protected], Россия, Воронеж, Воронежский государственный технический университет,
Николенко Сергей Дмитриевич, канд. техн. наук, доцент, [email protected], Россия, Воронеж, Воронежский государственный технический университет,
Сазонова Светлана Анатольевна, канд. техн. наук, доцент, ss-vrn@mail. ru, Россия, Воронеж, Воронежский государственный технический университет
IMPROVING THE QUALITY OF CONCRETE BY USING METAL FIBERS V. T. Pertsev, S.D. Nikolenko, S.A. Sazonova
Despite a significant amount of research on the mechanical properties of steel fiber reinforced concrete, experimental studies of such properties are still required under various loading conditions. Within the framework of this work, the results of an experimental study are presented to assess the effect of dispersed reinforcement in the form of metal anchor fibers on the mechanical properties of concrete under the influence of significant external loads created by machine-building equipment and machine tools. The steel-fiber concrete was tested for compression, bending and abrasion. The results of compression tests showed an increase in the strength of steel fiber reinforced concrete by 12-19%. The bending test showed a 61-79% increase in strength. The results of impact tests of steel fiber concrete have been carried out. The results of the abrasion tests showed a reduced abrasion of fibroconcrete in comparison with non-reinforced concrete. The obtained geometric model of the dependence of the shear force of the fiber in concrete on the depth of the fiber is applied.
Key words: geometric models, steel fiber concrete, machine-building equipment, experimental studies, impact resistance, abrasion resistance, bending tensile strength, compressive strength, shear forces offiber in concrete.
Pertsev Victor Tikhonovich, doctor of technical sciences, professor, perec_v@mail. ru, Russia, Voronezh, Voronezh State Technical University,
Nikolenko Sergey Dmitrievich, candidate of technical sciences, docent, [email protected], Russia, Voronezh, Voronezh State Technical University,
Sazonova Svetlana Anatolyevna, candidate of technical sciences, docent, ss-vrn@mail. ru, Russia, Voronezh, Voronezh State Technical University
