Высококачественный фибробетон для монолитного строительства

Клюев С.В.

12. Клюев А.В., Лесовик Р.В. Техногенные пески как сырье для производства фибробетона // Инновационные материалы технологии; сборник докладов Международной научно-практической конференции Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова, Белгород: Из-во БГТУ. - 2010. - Ч. 3. - С. 273 - 277.

13. Клюев А.В., Нетребенко А.В. Армирующие материалы и их свойства для производства фибробетонов // Сборник Международной научно-технической конференции молодых ученых БГТУ им. В.Г. Шухова. - Белгород. - 2013. - С. 17 - 21.

14. Клюев А.В., Нетребенко А.В. Экспериментальные исследования фиб-робетона для промышленного и гражданского строительства // Сборник Международной научно-технической конференции молодых ученых БГТУ им. В.Г. Шухова. - Белгород. - 2013. - С. 12 - 16.

15. Клюев А.В., Пикалова Е.К. Технология усиления конструкций углеволокном // Сборник Международной научнотехнической конференции молодых ученых БГТУ им. В.Г. Шухова. - Белгород. - 2013. - С. 33 - 37.

16. Клюев А.В., Пикалова Е.К. Расчет усиления железобетонных колонн углеродной тканью // Сборник Международной научно-технической конференции молодых ученых БГТУ им. В.Г. Шухова. - Белгород. - 2013. - С. 38 - 41.

17. Уваров В.А., Клюев С.В., Орехова Т.Н., Клюев А.В., Дураченко А.В. Получение высококачественного фибробетона с использованием противоточного пневмосмесителя // Промышленное и гражданское строительство. - 2014. - №8. - С. 54 - 56.

18. Клюев А.В. К вопросу формирования высококачественных фибробетонных композитов // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. - 2014. - № 6. - С. 55 - 57.

19. Lesovik R.V., Klyuyev S.V., Klyuyev A.V., Netrebenko A.V., Metrohin A.A., Kalashnikov N.V. Combined Disperse Reinforcement of Fine-Grained Concrete with Steel and Polypropylene Fiber on Technogenic Raw Materials and Nanodispersed Modifier // World Applied Sciences Journal. - 2014. - 31 (12). - C. 2008 - 2114.

20. Klyuyev S.V., Lesovik R.V., Klyuyev A.V., Netrebenko A.V., Kalashnikov N.V. Fiber Concrete on Composite Knitting and Industrialsand KMA for Bent Designs // World Applied Sciences Journal. - 2014. - 30 (8). - C. 964 - 969.

21. Klyuyev S.V., Klyuyev A.V., Lesovik R.V., Netrebenko A.V. High Strength Fiber Concrete for Industrial and Civil Engineering // World Applied Sciences Journal. - 2013. - 24 (10). - C. 1280 - 1285.

References

1. Kljuev A.V., Netrebenko A.V., Durachenko A.V. Svojstva betonnoj matricy pri dispersnom armirovanii fibrami// Sbornik nauchnyh trudov Sworld. -2014. - T. 16. - №2. - S. 96 - 99.

2. Kljuev A.V., Netrebenko A.V., Durachenko A.V. Orientacija i raspredelenie fibr v cementnoj matrice // Sbornik nauchnyh trudov Sworld. - 2014. - T. 16. - №2. - S. 99 - 102.

3. Kljuev A.V., Kljuev S.V., Netrebenko A.V., Durachenko A.V. Melkozernistyj fibrobeton armirovannyj polipropilenovym voloknom // Vestnik Belgorodskogo gosudarstvennogo tehnologicheskogo universiteta im. V.G. Shuhova. - 2014. - № 4. - S. 67 - 72.

4. A.V. Kljuev, Netrebenko A.V., Durachenko A.V., Pikalova E.K. K voprosu primenenija tehnogennyh peskov dlja proizvodstva melkozernistogo fibrobetona // Sbornik nauchnyh trudov Sworld. - 2014. - T. 19. - №1. - S. 32 - 34.

5. Kljuev S.V., Kljuev A.V., Sopin D.M., Netrebenko A.V., Kazlitin S.A. Tjazhelonagruzhennye poly na osnove melkozernistyh fibrobetonov // Inzhe-nerno-stroitel'nyj zhurnal. - 2013. - №3. - S. 7 - 14.

6. Kljuev A.V. Stalefibrobeton dlja sborno-monolitnogo stroitel'stva // Vestnik Belgorodskogo gosudarstvennogo tehnologicheskogo universiteta im. V.G. Shuhova. - 2011. - № 2. - S. 60 - 63.

7. Kljuev A.V. Usilenie izgibaemyh konstrukcij kompozitami na osnove uglevolokna // Vestnik Belgorodskogo gosudarstvennogo tehnologicheskogo universiteta im. V.G. Shuhova. - 2011. - № 3. - S. 38 - 41.

8. Kljuev A.V., Lesovik R.V. Stalefibrobeton na kompozicionnyh vjazhu-shhih i tehnogennyh peskah KMA dlja izgibaemyh konstrukcij // Vestnik Bel-gorodskogo gosudarstvennogo tehnologicheskogo universiteta im. V.G. Shuhova. - 2012. - № 2. - S. 14 - 16.

9. Kljuev S.V., Lesovik R.V., Kljuev A.V. Fibrobeton na tehnogennom peske KMA i kompozicionnyh vjazhushhih dlja promyshlennogo i grazhdanskogo stroitel'stva. - Belgorod: Izd-vo BGTU im. V.G. Shuhova. - 2012. - 124 s.

10. Kljuev S.V., Lesovik R.V., Kljuev A.V., Ginzburg A.V., Kazlitin S.A. Fibrobeton dlja tjazhelonagruzhennyh polov promyshlennyh zdanij. - Belgo-rod: Izd-vo BGTU im. V.G. Shuhova. - 2013. - 116 s.

11. Kljuev S.V., Kljuev A.V. Predely identifikacii prirodnyh i inzhenernyh sistem // Fundamental'nye issledovanija. - 2007. - №12. -

S. 24 - 25.

12. Kljuev A.V., Lesovik R.V. Tehnogennye peski kak syr'e dlja proizvodstva fibrobetona // Innovacionnye materialy tehnologii; sbornik dokladov Mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii Belgorodskogo gosudarstvennogo tehnologicheskogo universiteta im. V.G. Shuhova, Belgorod: Iz-vo BGTU. - 2010. - Ch. 3. - S. 273 - 277.

13. Kljuev A.V., Netrebenko A.V. Armirujushhie materialy i ih svojstva dlja proizvodstva fibrobetonov // Sbornik Mezhdunarodnoj nauchno-tehnicheskoj konferencii molodyh uchenyh BGTU im. V.G. Shuhova. - Belgorod. - 2013. - S. 17 - 21.

14. Kljuev A.V., Netrebenko A.V. Jeksperimental'nye issledovanija fib-robetona dlja promyshlennogo i grazhdanskogo stroitel'stva // Sbornik Mezhdunarodnoj nauchno-tehnicheskoj konferencii molodyh uchenyh BGTU im. V.G. Shuhova. - Belgorod. - 2013. - S. 12 - 16.

15. Kljuev A.V., Pikalova E.K. Tehnologija usilenija konstrukcij uglevoloknom // Sbornik Mezhdunarodnoj nauchno-tehnicheskoj konferencii molodyh uchenyh BGTU im. V.G. Shuhova. - Belgorod. - 2013. - S. 33 - 37.

16. Kljuev A.V., Pikalova E.K. Raschet usilenija zhelezobetonnyh kolonn uglerodnoj tkan'ju // Sbornik Mezhdunarodnoj nauchno-tehnicheskoj konferencii molodyh uchenyh BGTU im. V.G. Shuhova. - Belgorod. - 2013. - S. 38 - 41.

17. Uvarov V.A., Kljuev S.V., Orehova T.N., Kljuev A.V., Durachenko A.V. Poluchenie vysokokachestvennogo fibrobetona s ispol'zovaniem protivotochnogo pnevmosmesitelja // Promyshlennoe i grazhdanskoe stroitel'stvo. - 2014. - №8. - S. 54 - 56.

18. Kljuev A.V. K voprosu formirovanija vysokokachestvennyh fibrobetonnyh kompozitov // Vestnik Belgorodskogo gosudarstvennogo tehnologicheskogo universiteta im. V.G. Shuhova. - 2014. - № 6. - S. 55 - 57.

19. Lesovik R.V., Klyuyev S.V., Klyuyev A.V., Netrebenko A.V., Metrohin A.A., Kalashnikov N.V. Combined Disperse Reinforcement of Fine-Grained Concrete with Steel and Polypropylene Fiber on Technogenic Raw Materials and Nanodispersed Modifier // World Applied Sciences Journal. - 2014. - 31 (12). - C. 2008 - 2114.

20. Klyuyev S.V., Lesovik R.V., Klyuyev A.V., Netrebenko A.V., Kalashnikov N.V. Fiber Concrete on Composite Knitting and Industrialsand KMA for Bent Designs // World Applied Sciences Journal. - 2014. - 30 (8). - C. 964 - 969.

21. Klyuyev S.V., Klyuyev A.V., Lesovik R.V., Netrebenko A.V. High Strength Fiber Concrete for Industrial and Civil Engineering // World Applied Sciences Journal. - 2013. - 24 (10). - C. 1280 - 1285.

Клюев С.В.

Кандидат технических наук, Белгородский государственный технологический университет им. В. Г. Шухова ВЫСОКОКАЧЕСТВЕННЫЙ ФИБРОБЕТОН ДЛЯ МОНОЛИТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

Аннотация

Показана возможность использования техногенного сырья при производстве высококачественных фибробетонов, используемых для монолитного строительства.

Ключевые слова: техногенное сырье, композиционное вяжущее, фибробетон

29

Klyev S.V.

Candidate of Technical Sciences, Belgorod State Technological University named after V.G.Shoukhov HIGH QUALITY FIBER CONCRETE FOR MONOLITHIC CONSTRUCTION

Abstract

Shown the possibility of using man-made materials in the production of high-quality fiber-reinforced concrete used for monolithic construction.

Keywords: technogenic raw materials, composite knitting, fiber concrete.

В настоящее время осуществляется интенсивное строительство зданий и сооружений, что требует применения бетонов, обладающих высокими эксплуатационными свойствами, такими, как прочность на сжатие и растяжение, трещиностойкость, износостойкость, коррозионная стойкость, морозостойкость и т. Для разрешения данной проблемы были разработаны составы мелкозернистого фибробетона на основе техногенного песка - отсева дробления кварцитопесчаника (отсев дробления КВП), обогащенного таволжанским песком, и композиционных вяжущих.

Качество техногенных песков, бетонных смесей и бетонов на их основе зависят от многих факторов, обусловленных особенностями исходных пород, способами их измельчения и методами обогащения полученного продукта. При сопоставлении свойств природных и техногенных песков обращают на себя внимание принципиальные различия этих материалов. Если первые являются в основном кварцевыми, с округлой формой зерен и гладкой поверхностью, то вторые имеют существенные различия по составу и свойствам исходных пород, по угловатой форме зерен и шероховатости их поверхности (рис. 1).

Рис. 1 - Зерно: а - техногенного песка; б - природного песка

Основные физико-механические свойства заполнителей представлены в табл. 1.

Таблица 1 - Физико-механические характеристики заполнителя

Показатель Отсев дробления КВП Таволжанский песок

Модуль крупности 3,50 1,38

Насыпная плотность, кг/м3 1490 1448

Истинная плотность, кг/м3 2710 2630

Пустотность, % 47,8 44,9

Водопотребность, % 5,5 7

Основной задачей при получении мелкозернистых бетонов, в том числе дисперсно-армированных, является снижение расхода клинкерной составляющей, так как из-за отсутствия крупного заполнителя идет перерасход цемента. Наиболее существенными факторами снижения содержания цемента в дисперсно-армированных мелкозернистых бетонах являются, уменьшение водопотребности бетонной смеси и повышение активности вяжущего.

Поэтому с этой точки зрения перспективным направлением повышения эффективности таких бетонов считается применение композиционных вяжущих.

В ходе исследования были разработаны вяжущие следующих составов: вяжущее тонкомолотый цемент (ТМЦ-70) получали путем домола до удельной поверхности Sуд=500 м2/кг портландцемента ЦЕМ I 42,5 Н по ГОСТ 31108-2003.

Вяжущее низкой водопотребности (ВНВ-70) получали путем совместного помола до удельной поверхности 500 м2/кг портландцемента ЦЕМ I 42,5 Н, отсева дробления кварцитопесчаника и пластифицирующей добавки СП-1 в оптимальной дозировке.

Были определены основные характеристики разработанных вяжущих (табл. 2). Как видно из результатов исследований, вяжущее ВНВ-70 характеризуется более высокой активностью по сравнению с цементом ЦЕМ I 42,5 Н и ТМЦ-70.

Таблица 2 - Физико-механические характеристики композиционных вяжущих

Вяжущего Удельная поверхность, м2/кг НГ, % Начало схватывания, час. Конец схватывания, час. Активность при изгибе, МПа при сжатии, МПа

ЦЕМ I 42,5Н 320 25,2 2,30 3,30 7,8 49,3

ТМЦ - 70 504 23,8 2,15 3,15 10,2 57,4

ВНВ-70 520 22,5 1,50 2,50 11,1 68,9

Для оценки возможности применения оптимального вида фибры при производстве высококачественного мелкозернистого сталефибробетона были разработаны составы, в которых в качестве заполнителя был применен отсев дробления кварцитопесчаника. Для оптимизации структуры матрицы в состав бетона был введен таволжанский песок. В качестве вяжущего были применены ЦЕМ I 42,5 Н, ТМЦ-70 и ВНВ-70.

С целью получения высококачественных фибробетонов в бетонную матрицу было введено три вида фибры (рис. 2):

- фибра стальная, волнообразная, длина 30 мм, диаметр 0,8мм;

- фибра стальная, анкерная, длина 50 мм, диаметр 0,8 мм;

- фибра стальная, плоская, длина 32 мм, ширина 3,2 мм.

а б в

30

Рис. 2 - Виды стальной фибры: а - плоская фрезерованная; б - анкерная; в - волновая

Бетонная матрица для всех типов фибры изготовлялась из одного состава мелкозернистого бетона. Результаты экспериментальных исследований приведены на рис. 3.

Рис. 3 - Зависимость прочностных характеристик от вида фибр

Анализ рис. 3 показывает, что фибробетон с использованием волновой фибры в качестве армирующего материала обладает наилучшими прочностными и деформативными характеристиками. Это объясняется тем, что фибры волновой формы сложнее вытягиваются из композита, позволяя уменьшить трещинообразование за счет сдерживания образования трещин еще в начальной стадии и лучшего распределения напряжений в самом бетоне.

Литература

1. Клюев А.В., Нетребенко А.В., Дураченко А.В. Свойства бетонной матрицы при дисперсном армировании фибрами// Сборник научных трудов Sworld. -2014. - Т. 16. - №2. - С. 96 - 99.

2. Клюев А.В., Нетребенко А.В., Дураченко А.В. Ориентация и распределение фибр в цементной матрице // Сборник научных трудов Sworld. - 2014. - Т. 16. - №2. - С. 99 - 102.

3. Клюев А.В., Клюев С.В., Нетребенко А.В., Дураченко А.В. Мелкозернистый фибробетон армированный полипропиленовым волокном // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. - 2014. - № 4. - С. 67 - 72.

4. А.В. Клюев, Нетребенко А.В., Дураченко А.В., Пикалова Е.К. К вопросу применения техногенных песков для производства мелкозернистого фибробетона // Сборник научных трудов Sworld. - 2014. - Т. 19. - №1. - С. 32 - 34.

5. Клюев С.В., Клюев А.В., Сопин Д.М., Нетребенко А.В., Казлитин С.А. Тяжелонагруженные полы на основе мелкозернистых фибробетонов // Инже-нерно-строительный журнал. - 2013. - №3. - С. 7 - 14.

6. Клюев А.В. Сталефибробетон для сборно-монолитного строительства // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. - 2011. - № 2. - С. 60 - 63.

7. Клюев А.В. Усиление изгибаемых конструкций композитами на основе углеволокна // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. - 2011. - № 3. - С. 38 - 41.

8. Клюев А.В., Лесовик Р.В. Сталефибробетон на композиционных вяжу-щих и техногенных песках КМА для изгибаемых конструкций // Вестник Бел-городского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. - 2012. - № 2. - С. 14 -16.

9. Клюев С.В., Лесовик Р.В., Клюев А.В. Фибробетон на техногенном песке КМА и композиционных вяжущих для промышленного и гражданского строительства. - Белгород: Изд-во БГТУ им. В.Г. Шухова. - 2012. - 124 с.

31

10. Клюев С.В., Лесовик Р.В., Клюев А.В., Гинзбург А.В., Казлитин С.А. Фибробетон для тяжелонагруженных полов промышленных зданий. - Белго-род: Изд-во БГТУ им. В.Г. Шухова. - 2013. - 116 с.

11. Клюев С.В., Клюев А.В. Пределы идентификации природных и инженерных систем // Фундаментальные исследования. -2007. - №12. - С. 24 - 25.