STRESS-STRAIN BEHAVIOR OF HIGH-STRENGTH CONCRETE REINFORCED WITH POLYPROPYLENE FIBERS
Authors: Ляхевич Г.Д. , Гречухин В.А. , Мотамеди С. 
Published: January 2021

Целью настоящего исследования является исследование влияния полипропиленовых волокон, вводимых в бетонную смесь, на прочностные характеристики и снижение эффекта взрывного откалывания в бетоне, при повышении температуры.
Полипропиленовая фибраобразует в бетоне трехмерный армирующий каркас, который воспринимает растягивающие усилия. Ее применение повышает долговечность, снижает истираемость поверхности, повышает ударную вязкость, устраняет усадку, предупреждает образование трещин, повышает морозостойкость.
Для приготовления бетонной смеси использовали следующие компоненты: цемент марки М-500, песок кварцевый, щебень, микрокремнезем, суперпластификатор, вода, полипропиленовая фибра. Водоцементное отношение в испытании составило от 0,23 до 0,32.
С целью изучения влияния температуры на прочностные характеристики высокопрочного бетона приготовили 16 составов бетонной смеси.
Образцы нагревали до температуры 800 °С при скорости нагрева около 20 °С в минуту. После достижения данной температуры образцы в течение 24 часов медленно остывали до комнатной температуры, после чего измерялось снижение их массы и остаточное сопротивление на сжатие. При нагревании образцов в интервале температур от 160 °С до 180 °С в бетоне с ППВ происходит образование каналов, по которым при дальнейшем нагревании выходит пар. Испытания показали, что в образцах с полипропиленовым волокном (ППВ) не наблюдается эффекта взрывного откалывания. Полипропиленовые волокна уменьшают потерю сопротивления, и устраняют хрупкое разрушение.
В исследовании изучено влияние длины и количества ППВ на прочность бетона на сжатие. Использование полипропиленовых волокон повышает огнестойкость и хрупкость высокопрочного бетона, способствует его вязкому разрушению.
Образцы бетона без ППВ после нагружения полностью разрушились, тогда, как образцы бетона с ППВ при аналогичной нагрузке сохранили свою геометрию.
Введение волокна в высокопрочный бетон способствует повышению прочности на сжатие и термостойкости образцов. После расплавления волокон, образовались капилляры, через которые пар может выйти из массива бетона, предотвращая, таким образом, взрывное откалывание бетона.
The purpose of this study is to study the effect of poly-propylene fibers introduced into the concrete mix on the strength characteristics and reduction of the effect of explosive chipping in concrete when the temperature increases.
Polypropylene fiber forms a three-dimensional reinforcing frame in concrete that accepts tensile forces. Its use increases durability, reduces surface abrasion, increases impact strength, eliminates shrinkage, prevents the formation of cracks, and increases frost resistance.
The following components were used to prepare the concrete mix: M-500 cement, quartz sand, crushed stone, microsilicon, superplasticizer, water, polypropylene fiber. The water-cement ratio in the test was from 0.23 to 0.32.
In order to study the effect of temperature on the strength characteristics of high-strength concrete, 16 concrete mix compositions were prepared.
The samples were heated to a temperature of 800 °C at a heating rate of about 20 °C per minute. After reaching this temperature, the samples were slowly cooled to room temperature for 24 hours, after which the decrease in their mass and residual compressive resistance were measured. When samples are heated in the temperature range from 160 °C to 180 °C in concrete with PPV, channels are formed through which steam escapes during further heating. Tests have shown that there is no explosive chipping effect in samples with polypropylene fiber (PPV). Polypropylene fibers reduce the loss of resistance, and eliminate brittle fracture.
The study examined the effect of the length and amount of PPV on the compressive strength of concrete. The use of polypropylene fibers increases the fire resistance and brittleness of high-strength concrete, contributes to its viscous destruction.
Samples of concrete without PPV after loading completely collapsed, while samples of concrete with PPV under a similar load retained their geometry.
The introduction of fiber into high-strength concrete increases the compressive strength and heat resistance of samples. After melting the concrete, capillaries were formed through which steam can escape from the concrete mass, thus preventing explosive chipping of the concrete.