CC BY
36
Вестник Евразийской науки / The Eurasian Scientific Journal https://esi.today 2018, №5, Том 10 / 2018, No 5, Vol 10 https://esj.today/issue-5-2018.html URL статьи: https://esj.today/PDF/29SAVN518.pdf Статья поступила в редакцию 25.09.2018; опубликована 17.11.2018 Ссылка для цитирования этой статьи:
Стельмах С.А., Щербань Е.М., Насевич А.С., Нажуев М.П., Тароян А.Г., Яновская А.В. Сравнение влияния армирования фибровыми волокнами различных видов на свойства центрифугированных и вибрированных изделий из тяжелого бетона класса В50 // Вестник Евразийской науки, 2018 №5, https://esj.today/PDF/29SAVN518.pdf (доступ свободный). Загл. с экрана. Яз. рус., англ.
For citation:
Stel'makh S.A., Shcherban' E.M., Nasevich A.S., Nazhuev M.P., Taroyan A.G., Yanovskaya A.V. (2018). Comparison of the effect of fiber reinforcement of various types on the properties of centrifuged and vibrated products from heavy concrete class B50. The Eurasian Scientific Journal, [online] 5(10). Available at: https ://esj. today/PDF/29SAVN518.pdf (in Russian)
УДК 691 ГРНТИ 67.09.33
Стельмах Сергей Анатольевич
ФГБОУ ВО «Донской государственный технический университет», Ростов-на-Дону, Россия Доцент кафедры «Инженерной геологии, оснований и фундаментов»
Кандидат технических наук, доцент E-mail: [email protected]
Щербань Евгений Михайлович
ФГБОУ ВО «Донской государственный технический университет», Ростов-на-Дону, Россия Доцент кафедры «Инженерной геологии, оснований и фундаментов»
Кандидат технических наук E-mail: [email protected]
Насевич Алина Сергеевна
ФГБОУ ВО «Донской государственный технический университет», Ростов-на-Дону, Россия
Ассистент кафедры «Железобетонных и каменных конструкций»
E-mail: [email protected]
Нажуев Мухума Пахрудинович
ФГБОУ ВО «Донской государственный технический университет», Ростов-на-Дону, Россия
Магистрант E-mail: [email protected]
Тароян Агаси Гнелович
ФГБОУ ВО «Донской государственный технический университет», Ростов-на-Дону, Россия
Магистрант E-mail: [email protected]
Яновская Алина Вадимовна
ФГБОУ ВО «Донской государственный технический университет», Ростов-на-Дону, Россия
Студент
E-mail: [email protected]
Сравнение влияния армирования фибровыми волокнами различных видов на свойства центрифугированных и вибрированных изделий из тяжелого бетона класса В50
Аннотация. Описан и обоснован научный интерес, который представляет исследование для бетонов, отличающихся между собой прочностными характеристиками. Приведены сведения о серии экспериментов с бетонами более низких классов по прочности на сжатие -В20 и В35. Проведена серия масштабных экспериментальных исследований для установления характера изменения свойств тяжелого бетона высокого класса В50, изготовленного различными способами в зависимости от армирования различными видами дисперсных волокон. На данном этапе исследования, в целях систематизации накопленных экспериментальных данных, авторами были заформованы и исследованы изделия из бетона высокого класса B50, изготовленные вибрированием и центрифугированием, с последующим приведением к единообразию для удобства аналитического сравнения полученных результатов. Изучены прочность при сжатии и прочность при растяжении, а также их приросты в зависимости от вида армирующего волокна - полипропиленовая, базальтовая или стальная фибра. Установлено влияние на свойства исследованных бетонов высокого класса B50 сочетание различных рецептурно-технологических факторов. Подтверждена актуальность применения технологии армирования фибровыми волокнами тонкостенных изделий кольцевого сечения из тяжелого бетона высокого класса, изготовленных методом центрифугирования.
Наиболее сильное положительное влияние на свойства бетонов класса B50 оказывает следующее сочетание рецептурно-технологических факторов: технология -центрифугирование, вид фибры - стальная, улучшаемая характеристика при этом - прочность при растяжении, величина прироста - 22 %. Результаты проведенного исследования подтвердили актуальность применения технологии армирования фибровыми волокнами тонкостенных изделий кольцевого сечения из тяжелого бетона высокого класса, изготовленных методом центрифугирования.
Ключевые слова: центрифугированный бетон; вибрированный бетон; тонкостенные железобетонные изделия; фибровое армирование; полипропиленовая фибра; базальтовая фибра; стальная фибра; прочность при сжатии; прочность при растяжении
В научно-исследовательской лаборатории кафедры ТВВБиСК ДГТУ авторами проведена серия масштабных экспериментальных исследований для установления характера изменения свойств тяжелого бетона, изготовленного различными способами в зависимости от армирования различными видами дисперсных волокон. Научный интерес, с точки зрения авторов, представляет такое исследование для бетонов, отличающихся между собой еще и прочностными характеристиками. На первом этапе авторы исследовали бетон невысокой прочности, класса В20, на втором этапе бетон более высокого класса - В35.
На третьем этапе исследования, в целях систематизации накопленных экспериментальных данных, по методикам, описанным в предыдущих работах, авторами были заформованы и исследованы изделия из бетона класса B50, изготовленные вибрированием и центрифугированием, с последующим приведением к единообразию, согласно [1-15], для удобства аналитического сравнения полученных результатов. Сравнению подлежали значения таких свойств бетонов как прочность при сжатии и прочность при растяжении, а также их
приросты в зависимости от вида армирующего волокна. Результаты экспериментов представлены в таблицах 1-2 и графически отражены на рисунках 1-4.
72 -I
Рисунок 1. Зависимость предела прочности при сжатии от состава бетонной смеси вибрированных и центрифугированных бетонов (составлено авторами)
Таблица 1
Результаты испытаний тяжелого бетона на определение предела прочности при сжатии в возрасте 28-ми суток
Характеристика образца Результаты испытания Прирост прочности по сравнению с контрольным Ra, %
Проектный класс бетона Масса, г Размеры, см Средняя плотность, кг/м3 Прочность образца, приведенная к базовому размеру, МПа Средняя прочность образцов в серии, МПа Фактический класс бетона на сжатие
Вибрированные со стальной фиброй
2410 2410 63,7
2398 2398 66,3
В50 2412 10х10х10 2412 66,6 65,3 52,2 +8
2388 2388 65,0
2420 2420 64,3
2411 2411 65,6
Вибрированные контрольные
2380 2380 59,9
2378 2378 61,0
В50 2410 10х10х10 2410 59,8 60,4 48,3
2362 2362 61,8
2358 2358 59,9
2360 2360 59,7
Характеристика образца Результаты испытания Прирост прочности по сравнению с контрольным Ra, %
Проектный класс бетона Масса, г Размеры, см Средняя плотность, кг/м3 Прочность образца, приведенная к базовому размеру, МПа Средняя прочность образцов в серии, МПа Фактический класс бетона на сжатие
Вибрированные с базальтовой фиброй
2360 2360 62,5
2358 2358 62,1
В50 2352 10х10х10 2352 62,9 62,5 50,0 +4
2360 2360 61,0
2358 2358 62,6
2372 2372 63,8
Вибрированные с полипропиленовой фиброй
2358 2358 59,0
2360 2360 58,1
В50 2342 10х10х10 2342 59,9 59,2 47,3 (-2)
2352 2352 58,4
2360 2360 59,4
2340 2340 60,0
Центрифуги] рованные со стальной фиброй
2450 2450 69,4
2460 2460 69,2
В50 2420 10х10х10 2420 69,3 69,3 55,4 +8
2398 2398 69,4
2420 2420 69,3
2450 2450 69,3
Центрифугированные контрольные
2380 2380 62,8
2398 2398 64,8
В50 2410 10х10х10 2410 63,8 64,1 51,3
2412 2412 64,7
2388 2388 63,5
2440 2440 65,1
Центрифугированные с базальтовой фиброй
2378 2378 66,7
2380 2380 67,5
В50 2412 10х10х10 2412 67,3 66,5 53,2 +4
2390 2390 64,8
2410 2410 66,3
2390 2390 66,6
Центрифугированные с полипропиленовой фиброй
2368 2368 62,9
2350 2350 62,9
В50 2370 10х10х10 2370 63,7 62,6 50,0 (-2)
2348 2348 61,9
2362 2362 61,6
2350 2350 62,3
Составлено авторами
10
к
H о
о
X g
л с
н о
о л
к $
-2 -4
1
1 2 3
Вибрированные I Центрифугированные
Состав
Рисунок 2. Зависимость прироста прочности при сжатии от состава бетонной смеси вибрированных и центрифугированных бетонов (составлено авторами)
CÖ
9
и 8 ю 8
™ К п
К 1-1 7
£ 8
о s 6
S s 6 К 5
о К ср 2 > 4
С s 4
^^ 3 2 1 0
Ч 0)
ш «
¿Л?
Вибрированные I Центрифугированные
12 3 4
Состав
Рисунок 3. Зависимость предела прочности на растяжение от состава бетонной смеси вибрированных и центрифугированных бетонов (составлено авторами)
Таблица 2
Результаты испытаний тяжелого бетона на определение предела прочности при растяжении в возрасте 28-ми суток
8
6
4
2
0
Характеристика образца Результаты испытания Прирост прочности по сравнению с контрольным Яд, %
Проектный класс бетона Масса, г Размеры, см Средняя плотность, кг/м3 Прочность образца, приведенная к базовому размеру, МПа Средняя прочность образцов в серии, МПа Фактический класс бетона на растяжение
Вибрированные со стальной фиброй
2410 2410 7,20
2398 2398 7,32
В50 2412 10x10x10 2412 6,75 7,24 7,24 +20
2388 2388 7,35
2420 2420 7,60
2411 2411 7,20
Характеристика образца Результаты испытания Прирост прочности по сравнению с контрольным Ra, %
Проектный класс бетона Масса, г Размеры, см Средняя плотность, кг/м3 Прочность образца, приведенная к базовому размеру, МПа Средняя прочность образцов в серии, МПа Фактический класс бетона на растяжение
Вибри рованные контрольные
2380 2380 6,01
2378 2378 6,11
В50 2410 10x10x10 2410 5,99 6,05 6,05
2362 2362 6,20
2358 2358 6,01
2360 2360 5,98
Вибрированные с базальтовой фиброй
2360 2360 6,65
2358 2358 6,70
В50 2352 10x10x10 2352 6,80 6,64 6,64 +10
2360 2360 6,58
2358 2358 6,60
2372 2372 6,50
Вибрированные с полипропиленовой фиброй
2358 2358 5,91
2360 2360 5,83
В50 2342 10x10x10 2342 6,01 5,93 5,93 -2
2352 2352 5,86
2360 2360 5,95
2340 2340 6,02
Центрифугированные со стальной фиброй
2450 2450 7,90
2460 2460 7,86
В50 2420 10x10x10 2420 7,95 7,83 7,83 +22
2398 2398 7,72
2420 2420 7,82
2450 2450 7,75
Центрифугированные конт зольные
2380 2380 6,30
2398 2398 6,50
В50 2410 10x10x10 2410 6,40 6,43 6,43
2412 2412 6,49
2388 2388 6,36
2440 2440 6,52
Центрифугированные с базальтовой фиброй
2378 2378 7,10
2380 2380 7,20
В50 2412 10x10x10 2412 6,90 7,03 7,03 +9
2390 2390 7,10
2410 2410 6,80
2390 2390 7,10
Центрифугированные с полипропиленовой фиброй
2368 2368 6,30
2350 2350 6,30
В50 2370 10x10x10 2370 6,39 6,27 6,27 -2
2348 2348 6,21
2362 2362 6,17
2350 2350 6,25
По результатам проведенных исследований установлено следующее.
Наиболее сильное положительное влияние на свойства бетонов класса B50 оказывает следующее сочетание рецептурно-технологических факторов: технология -центрифугирование, вид фибры - стальная, улучшаемая характеристика при этом - прочность при растяжении, величина прироста - 22 %. Результаты проведенного исследования подтвердили актуальность применения технологии армирования фибровыми волокнами тонкостенных изделий кольцевого сечения из тяжелого бетона высокого класса, изготовленных методом центрифугирования.
ЛИТЕРАТУРА
1. Нажуев М.П., Яновская А.В., Холодняк М.Г., Халюшев А.К., Щербань Е.М., Стельмах С.А. Изучение опыта регулирования свойств строительных изделий и конструкций путем направленного формирования их вариатропной структуры // Инженерный вестник Дона, 2017, № 3 URL: ivdon.ru/ru/magazine/ archive/N3y2017/4313.
2. Маилян Л.Р., Стельмах С.А., Холодняк М.Г., Щербань Е.М. Выбор видов волокон для дисперсного армирования изделий из центрифугированного бетона // Науковедение, 2017, № 4 URL: naukovedenie.ru/PDF/71TVN417.pdf.
3. Маилян Л.Р., Стельмах С.А., Холодняк М.Г., Щербань Е.М. Выбор состава центрифугированного бетона на тяжелых заполнителях // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова, 2017, №10. С. 52-57.
4. Маилян Л.Р., Стельмах С.А., Холодняк М.Г., Щербань Е.М. Исследование различных типов центрифуг и режимов уплотнения бетонных смесей для
изготовления образцов кольцевого сечения // Вестник СевКавГТИ, 2017, Вып. №3 (30). С. 134-137.
5. Маилян Л.Р., Стельмах С.А., Халюшев А.К., Холодняк М.Г., Щербань Е.М., Нажуев М.П. Совершенствование режимов формования центрифугированных бетонных изделий кольцеобразного сечения // Инженерный вестник Дона, 2018, № 2 URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/N2y2018/4832.
6. Маилян Л.Р., Стельмах С.А. Халюшев А.К., Щербань Е.М., Холодняк М.Г., Нажуев М.П. Оптимизация параметров центрифугированных изделий кольцевого сечения на стадии уплотнения // Инженерный вестник Дона, 2018, № 3 URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n3y2018/5123.
7. Холодняк М.Г., Стельмах С.А., Щербань Е.М., Нажуев М.П., Яновская А.В., Осадченко С.А. Механические свойства виброцентрифугированных бетонов с комбинированным заполнителем и волокнистой добавкой // Инженерный вестник Дона, 2018, № 3 URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n3y2018/5047.
8. Нажуев М.П., Яновская А.В., Холодняк М.Г., Стельмах С.А., Щербань Е.М., Осадченко С.А. Анализ зарубежного опыта развития технологии виброцентрифугированных строительных конструкций и изделий из бетона // Вестник Евразийской науки, 2018, №3 URL: esj.today/PDF/58SAVN318.pdf.
9. Маилян Л.Р., Стельмах С.А., Халюшев А.К., Щербань Е.М., Холодняк М.Г., Нажуев М.П. Совершенствование расчетных рекомендаций по подбору состава бетона центрифугированных конструкций // Вестник Евразийской науки, 2018, №3 URL: esj .today/PDF/63 SAVN318.pdf.
11.
12.
13.
14.
Маилян Л.Р., Стельмах С.А., Холодняк М.Г., Халюшев А.К., Щербань Е.М., Нажуев М.П. Рекомендации по учету вариатропии при расчете, проектировании и изготовлении центрифугированных конструкций из тяжелого бетона // Вестник Евразийской науки, 2018, №4 URL: esj.today/PDF/07SAVN418.pdf.
Маилян Л.Р., Стельмах С.А., Холодняк М.Г., Щербань Е.М., Халюшев А.К. Влияние технологии производства на структурообразование и свойства бетона виброцентрифугированных колонн // Строительство и архитектура (2017), Том 5, Выпуск 4 (17). С. 224-228.
Холодняк М.Г., Стельмах С.А., Маилян Л.Р., Щербань Е.М., Нажуев М.П. Изучение характера механизма дрейфа компонентов бетонной смеси при производстве центрифугированных колонн вариатропной структуры на примере физической модели движения заполнителей // Строительство и архитектура (2017), Том 5, Выпуск 4 (17). С. 229-233.
Маилян Л.Р., Стельмах С.А., Халюшев А.К., Щербань Е.М., Холодняк М.Г., Нажуев М.П. Оптимизация технологических параметров для изготовления центрифугированных бетонных образцов кольцевого сечения // Строительство и архитектура (2018), Том 6, Выпуск 1 (18). С. 247-252.
Anatoliy Shuisky, Sergey Stelmakh, Evgeniy Shcherban and Elena Torlina Recipe-technological aspects of improving the properties of non-autoclaved aerated concrete // MATEC Web of Conferences. ICMTMTE, 2017, Vol. 129 URL: matec-conferences.org/articles/matecconf/pdf/2017/43/matecconf_icmtmte2017_05011.pdf.
Alexander Halyushev, Mikhail Holodnyak, and Muhuma Nazhuyev Effect of caustic soda on the intensity of gassing in the production of non-autoclaved aerated concrete // MATEC Web of Conferences. ICMTMTE, 2017, Vol. 129 URL: matec-conferences.org/articles/matecconf/pdf/2017/43/matecconf_icmtmte2017_05012.pdf.
Stel'makh Sergey Anatol'evich
Don state technical university, Rostov-on-Don, Russia E-mail: [email protected]
Shcherban' Evgeniy Mikhaylovich
Don state technical university, Rostov-on-Don, Russia
E-mail: [email protected]
Nasevich Alina Sergeevna
Don state technical university, Rostov-on-Don, Russia
E-mail: [email protected]
Nazhuev Mukhuma Pakhrudinovich
Don state technical university, Rostov-on-Don, Russia E-mail: [email protected]
Taroyan Agasi Gnelovich
Don state technical university, Rostov-on-Don, Russia E-mail: [email protected]
Yanovskaya Alina Vadimovna
Don state technical university, Rostov-on-Don, Russia E-mail: [email protected]
Comparison of the effect of fiber reinforcement of various types on the properties of centrifuged and vibrated products from heavy concrete class B50
Abstract. The scientific interest is described and grounded, which is the research for concrete differing in strength characteristics. Information is given on a series of experiments with lower-class concrete of compressive strength - B20 and B35. A series of large-scale experimental studies was carried out to establish the character of the change in the properties of heavy concrete of high class B50, manufactured in various ways, depending on the reinforcement by different types of dispersed fibers. At this stage of the study, in order to systematize the accumulated experimental data, the authors molded and examined the products of high-class concrete B50, manufactured by vibration and centrifugation, followed by a reduction in uniformity for the convenience of an analytical comparison of the results obtained. The compressive strength and tensile strength, as well as their increments, depending on the type of reinforcing fiber-polypropylene, basalt or steel fiber, were studied. The effect on the properties of the investigated high-class B50 concretes is a combination of various prescription and technological factors. The relevance of the application of the technology of reinforcing fiber-reinforced thin-walled products of annular section from heavy concrete of high class, manufactured by centrifugation, was confirmed.
The following combination of prescription and technological factors has the strongest positive effect on the properties of concrete in the class B50: technology - centrifugation, the type of fiber is steel, the improved characteristics are tensile strength, and the increment is 22 %. The results of the study confirmed the relevance of the use of fiber reinforcement technology for thin-walled products of annular cross-section of heavy concrete of high class, manufactured by centrifugation.
Keywords: centrifuged concrete; vibrating concrete; thin-walled reinforced concrete products; fiber reinforcement; polypropylene fiber; basalt fiber; steel fiber; compressive strength; tensile strength
