Научная статья на тему 'СТОЙКОСТЬ ЦЕМЕНТНЫХ КОМПОЗИТОВ ПО ПОКАЗАТЕЛЯМ ПРОЧНОСТНЫХ И УПРУГОПЛАСТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ В УСЛОВИЯХ КЛИМАТИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ'

СТОЙКОСТЬ ЦЕМЕНТНЫХ КОМПОЗИТОВ ПО ПОКАЗАТЕЛЯМ ПРОЧНОСТНЫХ И УПРУГОПЛАСТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ В УСЛОВИЯХ КЛИМАТИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

CC BY
41
7
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
БЕТОНЫ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ / ЦЕМЕНТНЫЕ КОМПОЗИТЫ / МИКРОСТРУКТУРА / ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА / ТВЕРДОСТЬ / УПРУГОСТЬ / КЛИМАТИЧЕСКАЯ СТОЙКОСТЬ

Аннотация научной статьи по технологиям материалов, автор научной работы — Суродеев Максим Сергеевич, Селезнев Вячеслав Алексеевич, Монахов Максим Николаевич, Ерофеева Ирина Владимировна, Афонин Виктор Васильевич

Показана важность получения новых данных по прочностным и упругопластическим свойствам бетонов и других цементных композитов. Приводятся различные методы физико-механических испытаний. Показано, что одним из эффективных способов оценки свойств материалов является метод вдавливания на поверхность образца индентора из более твердого материала. Преимуществом этого метода является возможность установления свойств на одних и тех же образцах, находящихся в эксплуатационных условиях через определенные интервалы времени. В настоящей работе показатели прочностных и упругопластических свойств микроструктурной составляющей бетонов определялись на образцах после их экспозиции в условиях умеренного климата. При проведении исследований использован консистометр Гепплера. На примере испытания образцов в поверхностных точках показан характер изменения твердости, а также упругопластических свойств цементных композитов в зависимости от их состава и длительности выдерживания. Найдены составы с улучшенными показателями стойкости.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по технологиям материалов , автор научной работы — Суродеев Максим Сергеевич, Селезнев Вячеслав Алексеевич, Монахов Максим Николаевич, Ерофеева Ирина Владимировна, Афонин Виктор Васильевич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

STABILITY OF CEMENT COMPOSITES IN TERMS OF STRENGTH AND ELASTIC PLASTIC PROPERTIES UNDER CLIMATIC CONDITIONS

The article shows the importance of obtaining new data on the strength and elastic-plastic properties of concrete and other cement composites. Various methods of physical-mechanical testing are given. The method of indentor compression to the surface of the sample from a more solid material is shown to be one of the most efficient methods for evaluating the properties of materials. The advantage of this method is that properties can be established on the same specimens in operation at intervals. In this paper, the strength and resiliency properties of the microstructural component of the concrete were determined on the samples after their exposure in a temperate climate. The Hepplerconsistometer was used in the research. On the example of the test of samples at surface points, the nature of the change in hardness as well as the elastic properties of cement composites, depending on their composition and the length of storage, is shown. The authors found formulations with improved resistance.

Текст научной работы на тему «СТОЙКОСТЬ ЦЕМЕНТНЫХ КОМПОЗИТОВ ПО ПОКАЗАТЕЛЯМ ПРОЧНОСТНЫХ И УПРУГОПЛАСТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ В УСЛОВИЯХ КЛИМАТИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ»

Научная статья УДК 691.3

ГРНТИ: 67 Строительство и архитектура

ВАК: 2.1.5 Строительные материалы и изделия, 2.1.9. Строительная механика с1сн:10.51608/26867818_2023_3_106

ORCID: 0000-0003-1506-8502 Национальный исследовательский Мордовский государственный Scopus Author ID: 57191250834 университет им. Н. П. Огарева;

Аннотация. Показана важность получения новых данных по прочностным и упругопластическим свойствам бетонов и других цементных композитов. Приводятся различные методы физико-механических испытаний. Показано, что одним из эффективных способов оценки свойств материалов является метод вдавливания на поверхность образца индентора из более твердого материала. Преимуществом этого метода является возможность установления свойств на одних и тех же образцах, находящихся в эксплуатационных условиях через определенные интервалы времени. В настоящей работе показатели прочностных и упругопластических свойств микроструктурной составляющей бетонов определялись на образцах после их экспозиции в условиях умеренного климата. При проведении исследований использован консистометр Гепплера. На примере испытания образцов в поверхностных точках показан характер изменения твердости, а также упругопластических свойств цементных композитов в зависимости от их состава и длительности выдерживания. Найдены составы с улучшенными показателями стойкости.

Ключевые слова: бетоны нового поколения; цементные композиты; микроструктура; физико-механические свойства; твердость; упругость; климатическая стойкость

Для цитирования: Стойкость цементных композитов по показателям прочностных и упругопластических свойств в условиях климатических воздействий / М.С. Суродеев, В.А. Селезнев, М.Н. Монахов, И.В. Ерофеева, В.В. Афонин // Эксперт: теория и практика. 2023. № 3 (22). С. 106-113. СЫ:10.51608/26867818_2023_3_106.

СТОЙКОСТЬ ЦЕМЕНТНЫХ КОМПОЗИТОВ ПО ПОКАЗАТЕЛЯМ ПРОЧНОСТНЫХ И УПРУГОПЛАСТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ В УСЛОВИЯХ КЛИМАТИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ

© Авторы, 2023

СУРОДЕЕВ Максим Сергеевич

магистрант

Национальный исследовательский Мордовский государственный

университет им. Н. П. Огарева

(Россия, Саранск)

СЕЛЕЗНЕВ Вячеслав Алексеевич

аспирант

Национальный исследовательский Мордовский государственный

университет им. Н. П. Огарева

(Россия, Саранск)

МОНАХОВ Максим Николаевич

магистрант

Национальный исследовательский Мордовский государственный

университет им. Н. П. Огарева

(Россия, Саранск)

ЕРОФЕЕВА Ирина Владимировна

кандидат технических наук, доцент

SPIN: 5569-3057 AutorlD: 761852

SPIN: 2877-0785 AuthorlD: 101166

Национальный исследовательский Московский государственный

строительный университет

(Россия, Москва, e-mail: [email protected])

АФОНИН Виктор Васильевич

кандидат технических наук, доцент

Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н. П. Огарева (Россия, Саранск)

Original article

STABILITY OF CEMENT COMPOSITES IN TERMS OF STRENGTH AND ELASTIC PLASTIC PROPERTIES

UNDER CLIMATIC CONDITIONS

© The Author(s) 2023 SURODEEV Maxim Sergeevich

master's student

National Research Mordovian Ogarev State University (Russia, Saransk)

SELEZNEV Vyacheslav Alekseevich

PhD Candidate

National Research Mordovian Ogarev State University

(Russia, Saransk)

MONAHOV Maxim Nikolaevich

master's student

National Research Mordovian Ogarev State University (Russia, Saransk) EROFEEVA Irina Vladimirovna Candidate of Technical Sciences, Associate Professor National Research Mordovian Ogarev State University; Moscow State University of Civil Engineering (Russia, Moscow, e-mail: [email protected]) AFONIN Viktor Vasilyevich

Candidate of Technical Sciences, Associate Professor National Research Mordovian Ogarev State University (Russia, Saransk)

Abstract. The article shows the importance of obtaining new data on the strength and elastic-plastic properties of concrete and other cement composites. Various methods of physical-mechanical testing are given. The method of indentor compression to the surface of the sample from a more solid material is shown to be one of the most efficient methods for evaluating the properties of materials. The advantage of this method is that properties can be established on the same specimens in operation at intervals. In this paper, the strength and resiliency properties of the microstructural component of the concrete were determined on the samples after their exposure in a temperate climate. The Hepplerconsistometer was used in the research. On the example of the test of samples at surface points, the nature of the change in hardness as well as the elastic properties of cement composites, depending on their composition and the length of storage, is shown. The authors found formulations with improved resistance.

Keywords: new-generation concrete; cement composites; microstructure; physical-mechanical properties; hardness; elasticity; climatic resistance

For citation: Stability of cement composites in terms of strength and elastic plastic properties under climatic conditions / M.S. Surodeev, V.A. Seleznev, M.N. Monahov, I.V. Erofeeva, V.V. Afonin // Expert: theory and practice. 2023. № 3 (22). Рр. 106113. (In Russ.). doi:10.51608/26867818_2023_3_106.

Введение. Важнейшей проблемой при производстве цементных композитов является использование необходимых методов испытаний для определения их физико-механических свойств, а также установление надежных экспериментальных данных об их свойствах.

Основным видом механических свойств бетонов и многих других видов композиционных строительных материалов является прочность сжатие, растяжение и изгиб. При данных испытаниях чаще всего контролируют прочность и упругопластические свойства. В некоторых случаях важнейшими показателями являются: ударостойкость и циклическая

прочность [1-5]. Следует сказать, что кроме разрушающих способов, используются неразрушающие методы оценки прочности и других свойств материалов.

С помощью испытаний, как правило, оценивается стойкость материалов к различным воздействиям эксплуатационных факторов, влажностным условиям. Это объясняется тем, что на строительные конструкции во время эксплуатации воздействуют различные климатические факторы: кислотные дожди, эрозия, микробиологические среды, переменные влажностные условия, морская вода, переменные температуры и давления. К тому же в эксплуата-

ционных условиях на образцах материалов формируется микробное многообразие, разрушающее изделия [6-10].

Для определения прочностных и иных свойств бетонов и других композиционных материалов при сжатии используются отечественные и зарубежные стандарты (ГОСТ и ДБТМ).

Сущность метода ГОСТ 25.602 - 80 состоит в кратковременном испытании образцов на сжатие с постоянной скоростью деформирования, при которой определяют: предел прочности при сжатии (напряжение, соответствующее наибольшей нагрузке, предшествующее разрушению образца), модуль упругости при сжатии (отношение напряжения к соответствующей относительной деформации при сжатии образца в пределах начального линейного участка диаграммы деформирования), коэффициент Пуассона (отношение поперечного относительного удлинения к продольному относительному укорочению образца при сжатии в пределах начального линейного участка диаграммы деформирования).

Аналогичным ГОСТ 25.602 - 80 по методологии, является ДБТМ й 3410/0 3410М-08, но отличающийся рекомендованной оснасткой - усилие сжатия в образце осуществляется приложением сдвиговой нагрузки с помощью самозатягивающихся клиновых захватов. Для получения результатов испытания образец вставляется в испытательную оснастку, которая устанавливается между плитами испытательной установки и на которую действует усилие сжатия. Предельное напряжение сжатия материала, создаваемое на такой испытательной оснастке и на образце, можно получить из максимального усилия разрушения. Величина деформации постоянно контролируется резисторами или датчиками перемещений. Таким образом, можно определить и вывести значения предельной деформации сжатия, модуля упругости при сжатии и коэффициента Пуассона [11].

При оптимизации бетонов необходимо учитывать множество факторов, таких как:

• влияние состава компонентов, технологической истории формирования структуры материала на его характеристики;

• испытание достаточно больших партий образцов для статистического анализа экспериментальных данных;

• оценка механических показателей в направлениях разных осей анизотропии.

При этом требуется выполнять процедуры кондиционирования образцов в стандартных условиях для получения окончательных составов.

Одним из методов, способствующих повышению эффективности механических испытаний, является использование методики определения твердости на поверхности материалов. Проба на твердость

является неотъемлемой частью любых исследований, связанных с оценкой механических свойств материалов, о чем говорят многочисленные исследования ряда учёных [12-15]. Ряд исследователей [16-18] считает, что при проведении пробы на твердость, деформированием должна быть охвачена как можно большая площадь, так как в этом случае область контактирования позволяет реализоваться всем процессам, присущим пластическому деформированию композита. Рассмотренные положения относятся к методам измерения твёрдости, когда имеют место деформации, неизменно приводящие к разрушению на структурном уровне вследствие наличия значительных контактных напряжений. Не следует оставлять без внимания и большие силовые воздействия на индентор. Кроме этого, деформирование компонентов композита будет проходить крайне неодинаково из-за их различной природы, что также может являться причиной разрушений (в процессе собственных экспериментов наблюдались разрушения опытных образцов). В этой связи, применение методов, основанных на пластическом деформировании, в некоторых случаях вызывает существенные замечания в аспекте получения данных, отражающих совокупность свойств композита, как единого целого, представляющего собой систему «вяжуще-дисперсный наполнитель. Во избежание пластических деформаций, твердость композитов предлагается измерять по методу упругого отскока - метод Шора, где влияние пластических деформаций незначительно [19].Ряд исследователей считает целесообразным применение метода Шора наряду с рекомендуемым ГОСТом методом Баркола. Принято считать, что этот метод оценки материалов отработан с точки зрения достоверности получаемых данных. В Евросоюзе широкое распространение в последнее время получил метод определения универсальной твердости, основанный на вдавливании в исследуемый материал индентора в виде пирамиды Берко-вича или Виккерса [7]. Значения универсальной твердости согласно стандарта Евросоюза рассчитывают по следующей формуле:

HU = -

F

A(h)

(1)

где F - нагрузка, Н; A(h) - площадь боковой поверх-ности внедренной части индентора, мм2.

Известно, что универсальная твердость в значительной степени зависит не только от формы применяемого индентора, но и от испытательной нагрузки, причем характер этой зависимости очень сложный и до настоящего времени полностью не изучен.

При определении универсальной твердости традиционно строят диаграмму индентирования, которая имеет типовой вид, представленный на рис. 1.

Рис. 1. Диаграмма индентирования [7]:

1 - нагружение; 2 - разгрузка; F - нагрузка; h - глубина внедрения индентора, мм

Универсальная твёрдость представляет собой способность материалов сопротивляться упругой деформации, пластической деформации и разрушению в поверхностном слое, т. е способности выдерживать приложенную нагрузку индентора в широком диапазоне без разрушения или пластической деформации. В зависимости от формы индентора различаются значения испытываемой твердости. Поэтому исследование данной зависимости характеристик, применяемых инденторов имеет важное значение в современном производстве цементных компо-зитов.В наших исследованиях для оценки твердости на поверхности материалов использовали консистометр Гепплера. Данный метод использован при исследовании свойств строительных материалов на основе полимерных и цементных связующих [20].

Для широкого применения в строительной отрасли имеют перспективы бетоны нового поколения, которые слагаются из матричных составляющих на основе цемента, воды, пластификаторов и тонкозернистого наполнителя, и заполняющих компонентов на основе заполнителей различных фракций, армирующих компонентов [21].

Благодаря превосходным механическим свойствам и долговечности данные бетоны могут быть использованы для изготовления высокопрочных конструкций, высотных зданий и в качестве ремонтного материала [22]. Механические свойства и долговечность бетона во многом определяются матрицей, соотношением составляющих компонентов в ней, условий отверждения, таких как термообработка и приложенное давление до и во время схватывания [23]. В матрице (цементирующей системе) наиболее предпочтительным для применения цементом является цемент с высоким содержанием кремнезема, который может принимать участие в улучшении механических свойств бетона.

В тоже время следует отметить, что к настоящему времени в недостаточной степени исследованы матричные композиты, содержащие в своем составе различные пигменты, наполнители, ПВА, целлюлозу. При этом в первую очередь является важным установление механических показателей композитов в условиях воздействия климатических условий.

Цель исследования - определить показатели твёрдости и упругопластических свойств цементных композитов различного состава при нагрузках индентирования.

Задачи исследования:

1. Обосновать выбранный метод исследования стойкости цементных композитов с помощью индентирования консистометром Гепплера.

2. Экспериментально установить влияние на физико-механические свойства цементных композитов различных рецептурных факторов.

3. Выявить наиболее и наименее стойкие составы цементных композитов при выдержке в условиях умеренного климата.

Материалы и методы

Определение физико-механических свойств на поверхности образцов производилось путем внедрения в материал конусообразного индентора с помощью консистомера Гепплера. Консистометр Гепплера является универсальным прибором и может быть применен для определения вязкости, пластичности, эластичности и твердости исследуемых материалов.

Для исследования было подготовлено более 50 образцов цементных композитов с усредненными размерами 10x10x30 мм. Для эксперимента были отобраны образцы, не имеющих повреждений и однородные по структуре. Подготовка образцов к испытаниям на твердость и упругопластические свойства подразумевала климатическое воздействие на них в течение 4 месяцев, включающее их нахождение на воздухе под открытым небом, и навесом, а также в здании при нормальных темпера-турно-влажностных условиях. В испытаниях анализировали 13 различных вариантов цементных композитов (табл. 1).

Поочередно для каждого состава снимались показания индикатора через 1 сек., 1, 3, 5 и 15 мин. после приложения нагрузки и через 1 сек. и 3 мин. после снятия нагрузки. Производилось 3 параллельных измерения с одинаковой нагрузкой на одном образце в различных точках поверхности [24].

В расчетных формулах метода использованы следующие обозначения:

hol, hl, h15, h41, h43 - показания индикатора (измерительного прибора) соответственно при соприкосновении индентора с материалом через 1с, 1

мин, 15 мин после приложения основной нагрузки и через 1 с и 3 мин после её снятия, мм;

Таблица 1. Наименования и составы исследуемых образцов

Наименование образца Состав

1. ФЦП + КА1_6018 (желто-зеленый пигмент) Песок-48%, цемент-36%,каолин-6%, цел-люлоза-9%, вода

2. ФЦП+ КА1_6019 (бело-зеленый пигмент)

3. ФЦП + КА1_9003 (белый пигмент)

4. ФЦП + КА1_7046 (серый пигмент)

5. ФЦП + КА1_-8004 (коричневый пигмент)

6. НЮ + КА1_9002 (светло-серый пигмент) Целлюлоза-51%, ме-такаолин-8%, волло-станит-8%, известняк-1%, белый цемент-30%, ПВА-0,7%, вода

7. НО + КА1_7021 (черно-серый пигмент)

8. НО + КА1_6021 (бледно-зеленый пигмент)

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

9. ФЦП + КА1_8028 (терракотовый пигмент) Песок-48%, цемент-36%,каолин-6%, целлюлоза - 9%, вода

10. ФЦП +КА1_7023 (серый бетон пигмент)

11. ФЦП + КА1_8001 (охра пигмент)

12. ФЦП + КА1_8024 (бежево-коричневый пигмент)

13. ФЦП + КА1_1001 (бежевый пигмент)

T =

0,318Fm tg2(26,5)A25

(2)

где Рт

среднее значение после 15

нагрузка; Д15 минут нагрузки индентора.

Модуль деформации Ед при внедрении КИ определялся по формуле:

3,18РА

Eд =

tg2(26,5)A35

(3)

Д01, Д1, Л15, Л41, Л43- глубина погружения ин-дентора через 1 с, 1 мин, 15 мин после приложения основной нагрузки и через 1 с и 1мин после её снятия, мм;

Рм и Р0 - основная и остаточная нагрузки на ин-дентор.

Твердость (Т композитов вычислялась по формуле:

где Рт- нагрузка;^!- коэффициент, учитывающий величину нагрузки на конусообразный индентор; Д125 -среднее значение после 15 минут нагрузки индентора.

Результаты экспериментальных исследований и их анализ

Полученные результаты показателей твердости и модуля деформации приведены в табл. 2.

По результатам испытаний, представленным в табл. 2, получены их графические зависимости, показанные на рис. 2, рис. 3.

I Твердость когпролыцлх обра^щов I Твердость образцов после 4-х месяцев выдерживания

4 5 6 7 8 9 10 П Номера тестовых образцов

Рис. 2. Изменение показателей твердости образцов

Таблица 2. Результаты испытаний

Номер состава Состав Твердость Мо дуль деформации

ДО ПОСЛЕ Кст ДО ПОСЛЕ Кст

1 Песок-48%, цемент-36%, каолин-6%, целлю-лоза-9%, вода 199,19 212,42 1,066419 3503,86 3934,20 1,122819

2 197,11 203,83 1,034093 3448,97 3626,85 1,051575

3 205,29 220,59 1,074529 3665,85 4157,76 1,134187

4 224,92 231,36 1,028632 4204,14 4386,02 1,043262

5 254,45 256,72 1,008921 5058,65 5176,16 1,02323

6 Целлюлоза-51%, метакаолин-8%, воллостанит-8%, известняк-1%, белый цемент-30%, ПВА-0,7%, вода 432,08 406,52 0,940844 11193,77 10405,67 0,929595

7 358,62 346,54 0,966315 9088,42 8734,06 0,96101

8 316,74 296,61 0,936446 7976,94 7351,64 0,921612

9 Песок-48%, цемент-36%, каолин-6%, целлюлоза - 9%, вода 157,91 167,75 1,062314 2473,18 2707,79 1,094862

10 131,95 157,17 1,191133 1889,03 2455,83 1,300048

11 211,66 225,15 1,063734 3837,97 4357,02 1,135241

12 144,27 153,56 1,064393 2159,78 2472,54 1,144811

13 134,05 150,15 1,120104 1934,37 2585,63 1,336678

ЭКСПЕРТ:

ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА

2023. № 3 (22)

I Модуль деформации контрольных образцов I Модуль деформации бразцов после 4-я месяцев выдерживания

10 1) 12 13

Номера тестовых образцов

Рис. 3. Изменение показателей модуля деформации образцов

Принимая во внимание данные о коэффициентах стойкости (Кст) из табл. 2, можно построить диаграммы изменения их твердости. Результаты построения представлены на рис. 4 и рис. 5.

° i,i

—I-1-1-1-1-1-1-1-1-X-1-1-Г~

--------Опорные значения твердости, от. ел.

- -О - Относительные изменения твердости / \

А

ô—13

Y

о

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 1 [омера тестовых образцов

Рис. 4. Изменение твердости тестовых образцов

1,35

0 1,3

X

s 1,25

s' =

g 1,2 s

f 1.15

" 1,1

g

г 1.05

s

1 1

I 0.95 0.9

.._'.— Опорные значения модуля деформаций, отн'. ел. ' ■ О- - Относительные шмснсния модуля л

4 Ж

\ / \

\ ли

ь" \5

Среднеквадратическая ошибка изменения твердости составляет 0,080264.

Среднеквадратическая ошибка изменения модуля деформации составляет 0,152523.

Кроме того, осуществлено ранжирование образцов относительно абсолютных значений данных по сравнению с уровнем опорных значений, представленных на рис. 4, рис. 5. Ранжирование изменений твердости образцов относительно опорных значений сведены в табл. 3.

Таблица 3. Результаты ранжирования по изменению твердости образцов

Наименования образцов Абсолютное отклонение, отн. ед.

5. ФЦП + КД1_8004 (коричневый пигмент) 0,008921

4. ФЦП + КД1_7046 (серый пигмент) 0,028632

7. Нй + КД1_7021 (черно-серый пигмент) 0,033685

2. ФЦП+ КД1_6019 (бело-зеленый пигмент) 0,034093

6. Нй + КД1_9002 (светло-серый пигмент) 0,059156

9. ФЦП + КД1_8028 (терракотовый пигмент) 0,062314

8. Нй + КД1_6021 (бледно-зеленый пигмент) 0,063554

11. ФЦП + КД1_8001 (охра пигмент) 0,063734

12. ФЦП + КД1_8024 (бежево-коричневый пигмент) 0,064393

1. ФЦП + КД1_6018 (желто-зеленый пигмент) 0,066419

3. ФЦП + КД1_9003 (белый пигмент) 0,074529

13. ФЦП + КД1_1001 (бежевый пигмент) 0,120104

10. ФЦП +КД1_7023 (серый бетон пигмент) 0,191133

Ранжирование изменений модуля деформации образцов относительно опорных значений сведены в табл. 4.

Таблица 4. Результаты ранжирования по изменению модуля деформации образцов

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 II 12 13 Номера тестовых образцов

Рис. 5. Изменение модуля деформации тестовых образцов

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Для данных, представленных на рис. 4, рис. 5, вычислена среднеквадратическая ошибка относительно опорных значений твердости и модуля деформации при их изменениях во время испытаний [25].

Наименования образцов Абсолютное отклонение, отн. ед.

5. ФЦП + КД1_8004 (коричневый пигмент) 0,023230

7. Нй + КД1_7021 (черно-серый пигмент) 0,038990

4. ФЦП + КД1_7046 (серый пигмент) 0,033685

2. ФЦП+ КД1_6019 (бело-зеленый пигмент) 0,034093

6. Нй + КД1_9002 (светло-серый пигмент) 0,070405

8. Нй + КД1_6021 (бледно-зеленый пигмент) 0,078388

9. ФЦП + КД1_8028 (терракотовый пигмент) 0,094862

1. ФЦП + КД1_6018 (желто-зеленый пигмент) 0,122819

3. ФЦП + КД1_9003 (белый пигмент) 0,134187

11. ФЦП + КД1_8001 (охра пигмент) 0,135241

12. ФЦП + КД1_8024 (бежево-коричневый пигмент) 0,144811

10. ФЦП +КД1_7023 (серый бетон пигмент) 0,300048

13. ФЦП + КД1_1001 (бежевый пигмент) 0,336678

Как видно из табл. 3 и табл. 4, образец ФЦП + 1ЗД1_-8004 (коричневый пигмент) является более предпочтительным как по изменению твердости во

время испытании, так и по изменению модуля деформации.

По стоИкости образцы с учетом изменения твердости выстраиваются в следующий ряд: ФЦП+1ЗД1_-8004 (коричневый пигмент), ФЦП+1^Д1_7046 (серый пигмент), HD+RAL7021 (черно-серый пигмент), ФЦП+1^Д1_6019 (бело-зеленый пигмент), HD+RAL9002 (светло-серый пигмент), ФЦП+RAL8028 (терракотовый пигмент), HD+RAL6021 (бледно-зеленый пигмент), ФЦП+RAL8001 (охра пигмент), ФЦП+RAL8024 (бежево-коричневый пигмент), ФЦП+RAL6018 (желто-зеленый пигмент), ФЦП+RAL9003 (белый пигмент), ФЦП+RAL1001 (бежевый пигмент), ФЦП+RAL7023 (серый бетон пигмент).

По стойкости образцы с учетом изменения модуля деформации выстраиваются в следующий ряд: ФЦП+RAL8004 (коричневый пигмент), HD+RAL7021 (черно-серый пигмент), ФЦП+RAL7046 (серый пигмент), ФЦП+RAL6019 (бело-зеленый пигмент), HD+RAL9002 (светло-серый пигмент), HD+RAL6021 (бледно-зеленый пигмент), ФЦП+RAL8028 (терракотовый пигмент),

ФЦП+RAL6018 (желто-зеленый пигмент), ФЦП+RAL9003 (белый пигмент), ФЦП+RAL8001 (охра пигмент), ФЦП+RAL8024 (бежево-коричневый пигмент), ФЦП+RAL7023 (серый бетон пигмент), ФЦП+RAL1001 (бежевый пигмент).

Выводы

1. Для оценки свойств на поверхности цемент -ных образцов использован метод индентирования с помощью консистометра Гепплера.

2.Как следует из графиков, представленных на рисунках 2-3, характер изменения твердости и модуля деформации образцов в зависимости от состава различен.Для образцов ФЦП в течение 4 месяцев происходило постепенное увеличение твердости и модуля деформации.

3.Наибольший набор твердости характеризуют образцы ФЦП +RAL7023 (серый бетон пигмент), что составляет 17% от контрольного показателя.

4.Наименьший набор твердости соответствует составу ФЦП+RAL-8004 (коричневый пигмент), и составляет около 1%. У второго типа цементных композитов (HD) во всех трех составах диагностировано значительное уменьшение твердости и модуля деформации.

Библиографический список

1.Weerheijm J., Van Doormaal J. Tensile failure of concrete at high loading rates: new test data on strength and fracture energy from instrumented spalling tests. International Journal of Impact. Engineering 34(3): 2007, c. 609-626.

2.Derluyn H., Derome D., Carmeliet J., Stora E., Barba-rulo R. Hysteretic moisture behavior of concrete: modeling

and analysis. Cement and Concrete Research 42(10): 2012, c. 1379-1388.

3. Jiang H., He S., Wang J. Numerical simulation of the impact test of rainforced concrete beams. Zhendong-yuChonhji. Journal of Vibration and Shock 31(15): 2012, c. 140-145.

4.Xue X., Jang X. A damage model for concrete under cyclic actions. International Journal of Damage. Mechanics 23(2): 2014, c. 155-177.

5.Maierhofer C., Reinhardt H.W., Dobmann G. NonDestructive evaluation of reinforced concrete structures: deterioration processes and standard test methods (book). NonDestructive evaluation of reinforced concrete structures: deterioration processes and standard test methods: 2010, c. 1250.

6. Fun U., Hu Z., Lu J. Ultrasonic measurement of the depth of corrosion in concrete under the influence of acid.In-ternational Journal. Corrosion: 2012.

7.Moshenok V.I. Determination of the universal hardness of structural materials using indenters of various shapes. Bulletin ofKhNADU. 2007. N. 39.

8. Fan, Y.F., Hu, Z.Q., Zhang, Y.Z. Deterioration of com-pressive property of concrete unde. r simulated acid rain environment. Construction and Building Materials:2010.

9 Wei, S., Jiang, Z., Liu, H. Microbiologically induced deterioration of concrete - A review. Brazilian Journal of Microbiology: 2013.

10. Jiang, G., Keller, J., Bond, P.L. Determining the longterm effects of H2S concentration, relative humidity and air temperature on concrete sewer corrosion. Water Research: 2014.

11. Gubsky D. Methods of experimental research of physical-mechanical properties of polymer composite materials. Perm National Research Polytechnic University. Perm, 2016, c. 25-29.

12. Li, H., Liu, D., Lian, B. Microbial Diversity and Community Structure on Corroding Concretes. Geomicrobiology Journal: 2012.

13. Zotkina M. M. Development and research of anti-corrosive protective coatings on epoxy binders. Volgograd state architectural-building. university. Volgograd, 2012,c. 28.

14. Sharafutdinov, K.B., Saraykina, K.A., Kashevarova, G.G., Erofeev, V.T. THE USE OF COPPER NANOMODIFIED CALCIUM CARBONATE AS A BACTERICIDAL ADDITIVE FOR CONCRETE (2022) International Journal for Computational Civil and Structural Engineering, 18 (2), pp. 143-155. https://www.scopus.com/inward/record. uri?eid=2-s2.0-85135941973&doi= 10.22337%2f2587-9618-2022-18-2-143-155&partnerID=40&md5=

fc2ecaa36461dd20afaa2be7edd8a7ca DOI: 10.22337/25879618-2022-18-2-143-155

15. Fedortsov, A., Fedortsov, V., Ashchepkov, M.V., Rusakov, K.V., Gladkin, S., Erofeev, V. Improving the strength and resistance of cement composites to the external environment by utilizing complex additives (2021) E3S Web of Conferences, 281, art. no. 03014, https://www.scopus.com/ in-ward/record.uri? eid=2-

s2.0- 85144858704&doi=10.1051%2fe3sconf% 2f202128103014&part-

nerID=40&md5=4503030c26aa434ed0fdb620f11caf62 DOI: 10.1051/e3sconf/ 202128103014.

16. Bobrishev, A.A., Shafigullin, L.N., Erofeev, V.T., (...), Sotnikov, M.I., Vyacheslav, A.Study of effects of redis-persable latex powders on hardening kinetics of cement-sand composites«. Research Journal of Pharmaceutical, Biological and Chemical Sciences 7(4), c. 795-802.

17. Erofeev, V., Bobryshev, A., Lakhno, A., (...), Sib-gatullin, K., Igtisamov, R.Theoretical evaluation of rheological state of sand cement composite systems with polyoxyeth-ylene additive using topological dynamics concept. Solid State Phenomena 871, c. 96-103.

18. Lesovik, R.V., Klyuyev, S.V., Klyuyev, A.V., (...), Yerofeyev, V.T., Durachenko, A.V.Fine-grain concrete reinforced by polypropylene fiber. Research Journal of Applied Sciences 10(10), c. 624-628.

19. Mikhalichenkov A. M., Tyureva A. A., Filin Y. U., Panova E. I. Substantiation of the methodology for determining the hardness of polymer dispersed composite materials. Bulletin of the Bryansk State Agricultural Academy. Bryansk, 2020, c.55-58.

20. Lee MG, Wang YC, Te Chiu C. A preliminary study of reactive powder concrete as a new repair material. Constr

Build Mater 2007;21:182-9. https://doi.org/10.1016/ j.conbuildmat.2005.06.024.

21. Richard P, Cheyrezy M. Composition of reactive powder concretes. CemConcr Res 1995; 25:1501-11. https://doi.org/10.1016/0008-8846(95)00144-2.

22. Matte V, Moranville M. Durability of Reactive Powder Composites: influence of silica fume on the leaching properties of very low water/binder pastes. CemConcr Compos 1999. https://doi.org/10.1016/S0958- 9465(98)00025-0.

23. Wang C, Yang C, Liu F, Wan C, Pu X. Preparation of Ultra-High Performance Concrete with common technology and materials. CemConcr Compos 2012. https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2011.11.005.

24Method for determining the physical and mechanical properties of polymer composites by introducing a cone-shaped indenter. Research Institute of State Construction of the Estonian SSR. Tallinn, 1983, с.28.

25. Ерофеев В.Т. Методы обработки экспериментальных данных: учеб. пособие / В.Т. Ерофеев, И.Н. Максимова, В.В. Афонин. Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2019. 140 с.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов. Авторы сделали эквивалентный вклад в подготовку публикации. Статья поступила в редакцию 14.06.2023; одобрена после рецензирования 21.08.2023; принята к публикации 21.08.2023.

The authors declare no conflicts of interests. The authors made an equivalent contribution to the preparation of the publication. The article was submitted 14.06.2023; approved after reviewing 21.08.2023; accepted for publication 21.08.2023.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.