CC BY
37
ПРОЧНОСТЬ ПРЕССОВАННОГО ПЛАСТИФИЦИРОВАННОГО
ФИБРОБЕТОНА
Баранов Александр Сергеевич
преподаватель кафедры «Строительные конструкции и материалы» Самарского государственного университета путей сообщения, РФ, г. Самара
E-mail: geleont@mail.ru
STRENGTH OF THE PARTICLE PLASTICIZED FIBER-REINFORCED
CONCRETE
Alexander Baranov
lecturer of the department "Building constructions and materials " Samara state
university of transport, Russia, Samara
АННОТАЦИЯ
Изучение влияния от совместного действия суперпластификатора С-3 и дисперсного армирования базальтовыми волокнами на прочность прессованного бетона.
ABSTRACT
Influence studying from joint action of superplasticizer C-3 and the dispersed reinforcement of basalt fibers on durability pressed concrete.
Ключевые слова: дисперсное армирование; интенсивность прессования; коэффициент регрессии; прочность при сжатии; суперпластификатор С-3.
Keywords: disperse reinforcing; the intensity of pressing; the regression coefficient; durability at compression; superplasticizer C-3.
Максимальное использование потенциальных прочностных и вяжущих свойств, составляющих бетона является важной задачей современного строительного материаловедения. Вопросу повышения прочности и долговечности бетона посвящены работы большого количества как отечественных, так и зарубежных ученых. В числе наиболее перспективных направлений повышения прочностных показателей бетона являются уплотнение его прессованием, введение суперпластификатора С-3 и применение дисперсного армирования.
Исследованиями, проведенными как отечественными [1, 2, 3], так и зарубежными учеными [7, 8], установлено, что введение в состав бетона базальтовых волокон позволяет существенно повысить прочность бетона. В то же время, исследованию влияния базальтовых волокон на свойства прессованного бетона должного внимания не уделялось. Представляется, что армирование прессованного бетона фибровыми волокнами позволит в значительной степени повысить как прочность, так и долговечность бетона. Работами Г.В. Мурашкина и И.Е. Сеськина [4, 5, 6] установлено, что прочность прессованного бетона существенно зависит от интенсивности и продолжительности прессования. Кроме того, при сбросе давления прессования в бетоне возникают деформации упругого последействия. При этом бетон будет испытывать сжимающие, а фибры растягивающие напряжения. Все это в совокупности будет оказывать положительное влияние на прочностные характеристики бетона и на работу конструкций, изготовленных по указанной технологии, в целом. Для выполнения экспериментальных исследований были изготовлены 2 серии образцов. В первой серии испытаний применялся портландцемент М 500, для второй - ПЦ 400 Д 20. В качестве пластифицирующей добавки использовался суперпластификатор С-3 в количестве 0,5 % и 1 % от расхода цемента. Для дисперсного армирования применяли базальтовое фибровое волокно с дозировкой 1,5 % и 3 % от расхода цемента.
Как показала первая серия испытаний, совместное использование уплотнения бетона прессованием, введения суперпластификатора С-3 и применение дисперсного армирования позволяет значительно повысить прочность исходного бетона. Одновременное введение суперпластификатора и базальтового фиброволокна приводит к повышению прочности исходного бетона примерно на 10 %. Увеличение расхода добавок и фибры не приводит к дальнейшему росту прочности бетона. При приложении давления прессования отмечается значительное увеличение прочности пластифицированного фибробетона. Результаты экспериментальных исследований показали, что при
прессовании использование только базальтовых волокон приводит к повышению прочности исходного бетона примерно в 1,35 раза, а введение добавки — только в 1,5 раза, то от их совместного применения прочность исходного бетона выросла более чем в 1,5 раза (рис. 1, табл. 1). Значительная часть прироста прочности пластифицированного прессованного фибробетона приходится на интенсивность прессования до 12 МПа. Дальнейшее увеличение интенсивности прессования приводит к незначительному увеличению прочности пластифицированного фибробетона. Увеличение интенсивности прессования пластифицированного фибробетона свыше 12 МПа не приводит к значительным изменениям его прочностных характеристик.
Таблица 1.
Влияние пластифицирующей добавки на прочность и плотность
Марка цемента Давление прессования, МПа 3 Прочность, МПа/плотность, кг/м
Расход фибры+добавки, %
0 1,5+0,5 3+1
ПЦ 400 Д 20 0 26,5/2,23 32,2/2,4 29,5/2,3
6 31,9/2,27 40,6/2,44 35,2/2,35
12 32,5/2,31 43,3/2,49 40,7/2,42
24 36,9/2,45 47,2/2,49 45,9/2,49
М 500 0 36,7/2,42 41/2,44 39,1/2,44
6 41/2,42 48/2,45 45,2/2,46
12 42,5/2,45 53,7//2,47 50,1/2,48
24 45,6/2,52 56,3/2,54 53,3/2,54
§ 55 ^ 50
I 45
I М
35
О
_____________
Т
\ /
в 12 18 Интенсивность прессования, МПа
Рисунок 1. Влияние на прочность прессованного бетона (М 500) совместного действия дисперсного армирования и пластифицирующей добавки; 1 — контрольные образцы; 2 — образцы из армированного бетона с расходом фибра 1,5 % от количества цемента и пластификатора 0,5 %; 3 — то же, количество фибра — 3 % и добавки 1 %
50 1>5
§ 35 | 30 с| 25
О 6 12 18 24-
Интенсидность прессодания, МПа
Рисунок 2. Влияние на прочность прессованного бетона (ПЦ 400Д 20) совместного действия дисперсного армирования и пластифицирующей добавки; 1 — контрольные образцы; 2 — образцы из армированного бетона с расходом фибра 1,5 % от количества цемента и пластификатора 0,5 %; 3 — то же, количество фибра — 3 % и добавки 1 %
На цементе же марки ПЦ 400 Д 20 за счет совместного использования указываемых факторов удалось повысить прочность бетона нормального твердения примерно в 1,2 раза (рис. 2). Как и в ранее проведенных опытах, увеличение расхода добавки и дисперсного армирования не приводит к повышению прочности бетона. Уплотнение прессованием пластифицированного фибробетона способствует дальнейшему увеличению прочности исходного бетона. Наибольший прирост прочности отмечается в интервале давлений прессования до 12 МПа.
Так, если от применения только базальтовых волокон в прессованном бетоне увеличение прочности составило более 1,7 раза, а от введения только пластифицирующей добавки порядка 1,7 раза, то от совместного их применения повышение прочности составило порядка 1,8 раза. Эффективность прессования уменьшается с ростом интенсивности прессования.
Для установления связи между прочностью прессованного фибробетона и такими факторами как величина давления прессования, количество дисперсной арматуры, расход добавки С-3 в момент испытания был реализован план эксперимента (табл. 2). В результате чего было получено уравнение регрессии (1), позволяющее по величине коэффициентов при неизвестных определить роль каждого из перечисленных выше факторов в получении прочности при сжатии прессованного фибробетона.
Значения остатков регрессии, как видно из рис. 3, подчиняется графику нормального закона распределения.
Уравнение регрессии имеет вид:
Fi = Ь: — Ь: ' F - b? ' С ;
С помощью электронной таблицы Excel, входящей в пакет Microsoft Office найдены значения коэффициентов уравнения регрессии:
b0 = 38,ББ2164Б;
Ьг = 0,47797619;
Ь2 = 0,327676768;
= 2,423030303.
R = 3S,55+ 0,47797Р + 0,32767F + 2,423С(1)
Таблица 2.
План проведения эксперимента и полученные ^ результаты_
№ План эксперимента Условия изготовления образца R, МПа Остатки
Xi X2 X3 P, МПа F, % C, %
1 — - — 0 0 0 36,7 1,852164502
2 — - 0 0 0 0,5 41,4 1,636320346
3 — - + 0 0 1 37,1 -
3,S75194S05
4 — 0 — 0 1,5 0 40,1 1,05бЗ20З4б
5 — + — 0 3 0 37,1 2,435194S05
б — 0 0 0 1,5 0,5 41 0,744S05195
У — + + 0 3 1 39,1 2,S5S22510S
S 0 — — 12 0 0 42,5 1,787878788
9 0 — 0 12 0 0,5 51,4 5,900б0б0б1
10 0 — + 12 0 1 44,7 2,010909091
11 0 0 — 12 1,5 0 49 4,220б0б0б1
12 0 + — 12 3 0 44 1,270909091
13 0 0 0 12 1,5 0,5 53,7 7,709090909
14 0 + + 12 3 1 50,1 2,40б0б0б0б
15 + — — 24 0 0 45,б 4,423593074
1б + — 0 24 0 0,5 54,1 2,8б4891775
17 + — + 24 0 1 47,2 5,24бб23377
1S + 0 — 24 1,5 0 49,S 0,715108225
19 + + — 24 3 0 4б,5 4,506623377
20 + 0 0 24 1,5 0,5 5б,3 4,57337бб23
21 + + + 24 3 1 53,3 -0,12965368
F -X
\
Рисунок 3. График распределения разностей теоретической и экспериментальной прочностей (остатковрегрессии)
Из уравнения (1) по коэффициентам регрессии можно констатировать, что наибольшее влияние на прочность прессованного фибробетона оказывает суперпластификатор С-3. Однако, данное суждение ошибочно в силу достаточно малого значения абсолютной величины расхода добавки. Таким образом, уплотнение бетона прессованием играет определяющую роль в формирование прочности при сжатии прессованного фибробетона. Следующим по значимости фактором является использование суперпластификатора С-3. Наименьшее влияние на формирование прочности оказывает дисперсное армирование бетона базальтовым фиброволокном.
Список литературы:
1. Пухаренко Ю.В. Принципы формирования структуры и прогнозирования прочности фибробетонов // Строительные материалы // — 2004, — № 10.
— с. 47—51.
2. Рабинович Ф.Н. Дисперсно-армированные бетоны. М.: Стройиздат, 1989.
— 176 с.
3. Рабинович Ф.Н. Бетоны, дисперсно-армированные волокнами: Обзор ВНИИЭСМ. М., 1976. — 73 с.
4. Сеськин И.Е. Влияние технологии уплотнения бетона прессованием на работу конструкций. Самара: СамГУПС, 2006. — 227 с.
5. Сеськин И.Е. Особенности структурообразования и формирования прочности прессованного цементного камня // Строительные материалы //
— 2008 — № 3. — С. 56.
6. Сеськин И.Е. Технологические аспекты формирования прочности и деформативности прессованного бетона // Бетон и железобетон // — 2008
— № 4. — с. 5—9.
7. Ramakrishan V., Neeraj S. Tolmare. Performance evaluation of 3-D basalt fiber reinforced concrete & basalt rod reinforced concrete. South Dakota School of Mines & Technology, Rapid City, SD. November 1998, — P. 96.
8. Tomas U. Ganion Jr. Influence of Polymer Fiber on Strength of Concrete // International Jourmal of Advanced Science and Technology, Vol. 55, June, 2013 — p. 53—66.
