Жаростойкие фибровермикулитобетонные композиты с применением вулканического пепла

3. Койтер В.Т. Устойчивость и закритическое поведение упругих систем //Механика. Периодич. сб. пер. иностр. лит. -М.: ИЛ, 1960. -N5. -С. 99-110.

4. Вайнберг М.М., Треногин В.А. Теория ветвления решений нелинейных уравнений. -М.: Наука,1969. -527 с.

5. Хатчинсон Дж.В., Койтер В.Т. Теория послекритического поведения конструкций //Механика. Периодический сборник переводов иностранных статей. -M.: Мир, 1971. -N3. -С.131-149.

6. ГОСТ 27751-88 (СТ СЭВ 384-87). Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения по расчету. Введ. с 01.07.88. -М.: Изд-во стандартов, 1988. -9 с.

7. Совершенствование нормирования расчета строительных конструкций и оснований. Райзер В.Д., Бать А.А., Отставнов В.А., Сухов Ю.Д. //Строит. механика и расчет сооружений, 1988. -N3. -С.59-61.

8. Броуде Б.М., Бельский Г.И., Беляев Б.И. О потере устойчивости как предельном состоянии стальных конструкций //Строит. механика и расчет сооружений. -1990. -N3. -С.88-91.

9. Клюшников В.Д. Устойчивость упруго-пластических систем. - М.: Наука, 1980.- 249 с.

10. Лукаш П.А. Основы нелинейной строительной механики.- М.: Стройиздат, 1978. - 208 с.

11. Муртазалиев Г.М. Методы теории катастроф в задачах устойчивости оболочек. Махачкала ИПЦ ДГТУ, Махачкала, 2004 год.- 176 с.

УДК 691.32

Жуков А.З., Хаджишалапов Г.Н., Хежев Т.А., Хежев Х.А.

ЖАРОСТОЙКИЕ ФИБРОВЕРМИКУЛИТОБЕТОННЫЕ КОМПОЗИТЫ С ПРИМЕНЕНИЕМ ВУЛКАНИЧЕСКОГО ПЕПЛА

Zhukov A.Z., Khadzhishalapov G.N., Khezhev T.A., Khezhev KH.A.

THE HIGH-TEMPERATURE (OXIDATION-RESISTANT) FIBROVER-MIKULITOBETON COMPOSITES WITH THE PUMICE APPLICATION

Разработаны жаростойкие композиты с применением портландцемента, вспученного вермикулита, вулканического пепла, базальтовых волокон. Исследованы составы и свойства вермикулитобетонных композитов. Получены математические модели зависимости прочности жаростойких фибровермику-литобетонных композитов от процента армирования и отношения длины волокон к их диаметру.

Ключевые слова: жаростойкие свойства, портландцемент, вспученный

Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. №4 (35), 2014

вермикулит, вулканический пепел, базальтовые волокна.

High-temperature (oxidation-resistant) composites with the application of portland cement, distended vermiculite, pumice, basaltic fibers are developed. Are investigated compositions and properties of the vermikulitobeton composites. Are obtained the mathematical models of the dependence of the strength of the high-temperature (oxidation-resistant) fibrovermikulitobeton composites on the percentage of reinforcement and ratio of fiber length to their diameter.

Key words: high-temperature (oxidation-resistant) properties, portland cement, the distended vermiculite, pumice, basaltic fibers.

В тепловых агрегатах все большее применение находят легкие жаростойкие конструкционные и теплоизоляционные бетоны. В таких бетонах в качестве легких заполнителей в основном применяются искусственные материалы: керамзит, вспученные перлит и вермикулит, аглопорит, фосфорит и другие. Тонкомолотыми добавками в таких составах служат молотые шамот, хромит, глинозем и другие [1].

Преодоление недостатков жаростойких бетонов и изделий возможно в результате создания композитов с использованием активных минеральных добавок и дисперсного армирования. В качестве активной минеральной добавки и заполнителя в вермикулитобетонных композитах могут служить вулканические пеплы, которые не требуют помола и имеют более стабильные характеристики по сравнению со шлаками металлургической промышленности, золами и шлаками ТЭЦ.

В исследованиях для разработки жаростойких вермикулитобетонных композитов применялись: вулканический пепел фракции 0-0,14 мм Заюковского месторождения; вспученный вермикулит Санкт-Петербургской слюдяной фаб-

-5

рики фракции 0,16-5 мм с насыпной плотностью 150 кг/м ; портландцемент ПЦ500-ДО производства ЗАО «Белгородский цемент».

Для дисперсного армирования композита применялось базальтовое волокно производства ОАО «Ивотстекло» марки РНБ-9-1200-4с. Выбор базальтового волокна можно объяснить следующими причинами: наличие больших запасов базальта, диабаза, габбродорелита для производства базальтовых волокон во многих регионах страны является предпосылкой для массового применения в строительстве; экологическая безопасность их применения; более высокий модуль упругости и низкая себестоимость базальтовых волокон по сравнению со стеклянными; более высокая термостойкость и щелочестойкость базальтовых волокон по сравнению со стеклянными волокнами из алюмоборосиликатного состава.

Вермикулитобетонные образцы размерами 4х4х16 см формовали на стандартной виброплощадке. Приготовление смеси осуществляли в бетономешалке принудительного действия. Вермикулит вводился в предварительно приготовленную смесь портландцемента, пепла и воды. Подвижность вермикулитобе-тонной смеси всех составов, определяемая по погружению эталонного конуса, для изготовления образцов равнялась 3-5 см. Твердение образцов проходило в

Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. №4 (35), 2014

воздушно-сухих условиях. Перед испытаниями образцы высушивались до постоянной массы при t = 105 оС в сушильном шкафу.

Таблица 1 - Физико-механические свойства вермикулитобетонов

Свойства вермикулитобетона

№ сос- Цемент: верми- До-бав -ка пеп ла средняя плотность, кг/л/т3 предел прочности при изгибе (МПа) в возрасте предел прочности при сжатии (МПа) в воз-

та- кулит 28 сут расте 28 сут

вов по объ- температура температура температура

ему нагрева, оС нагрева, о С нагрева, оС

22 105 800 105 600 800 105 600 800

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

1 1 2 — 950 937 839 3,4 2,6 2,3 11,0 8,1 7,3

2 1 2 + 957 930 849 3,1 2,7 2,4 9,4 7,7 7,1

3 1 3 — 796 746 684 2,7 1,8 1,3 6,5 5,1 4,6

4 1 3 + 804 762 703 2,5 1,7 1,4 5,9 4,8 4,4

5 1 4 — 684 643 525 1,6 1,3 1,2 3,4 2,6 2,3

6 1 4 + 664 625 495 1,4 1,1 1,0 3,1 2,5 2,2

Исходя из результатов ранее проведенных экспериментов [2] вулканическим пеплом заменяли до 30 % портландцемента в вермикулитобетоне.

Результаты исследований свойств вермикулитобетонов на портландцементе ПЦ500-Д0 без добавок и с добавками вулканического пепла приведены в табл. 1.

Из таблицы 1 следует, что добавка вулканического пепла к цементу не оказывает заметного влияния на среднюю плотность вермикулитобетона. В портландцемент ПЦ500-ДО можно вводить до 30 % пепла размерами зерен до 0,14 мм без существенного уменьшения прочности на сжатие и изгиб вермикулито-бетона образцов нормального твердения, что обусловлено гидравлической активностью мелкодисперсных частиц.

После нагрева образцов до 600 оС и 800 оС прочности вермикулитобетонов без добавок и с добавкой пепла примерно одинаковы. Процент снижения прочности вермикулитобетонных образцов с добавкой пепла меньше.

Разработанные вермикулитобетонные композиты имеют такие недостатки как хрупкость, относительно низкая прочность на изгиб и сжатие. Для получения композитов с улучшенными прочностными и жаростойкими характеристиками было исследовано влияние параметров фибрового армирования базальтовыми волокнами на их свойства с применением ротатабельного плана второго порядка типа правильного шестиугольника.

Состав исходной бетонной матрицы и ее физико-механические свойства для армирования базальтовыми волокнами приведены в табл. 2.

Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. №4 (35), 2014

Таблица 2 - Соотношение компонентов в смеси и физико-механические свойства вермикулитобетонного композита

Соотношение компонентов в смеси, мас. % Средняя плот- -5 ность, р, кг/м Предел прочности в возрасте 28 сут при температуре нагрева 600 оС, МПа

Цемент : вермикулит по объему пепел

на сжатие на изгиб

1 2 3 4 5

1:4 + 605 2,2 1,4

В качестве исследуемых факторов были приняты основные параметры дисперсного армирования: Хх - процент армирования по объему цч, %; Х2 -отношение длины волокон к их диаметру . В качестве параметров оптимизации рассматривались: ^ - предел прочности при сжатии , МПа; 72 - предел прочности при изгибе Яизг, МПа. Матрица эксперимента имеет следующий вид (табл. 3).

Таблица 3 - Матрица эксперимента

№ п/п Натуральные переменные Матрица эксперимента

* 2 X1 X 2 X12 X 22 X1X 2

1 0,30 1444 -1 0 +1 0 0

2 0,9 1444 + 1 0 -1 0 0

3 0,75 2221 +0,5 +0,87 +0,25 +0,75 +0,43

4 0,75 667 +0,5 -0,87 +0,25 +0,75 -0,43

5 0,45 2221 -0,5 +0,87 +0,25 +0,75 -0,43

6 0,45 667 -0,5 -0,87 +0,25 +0,75 +0,43

7 0,6 1444 0 0 0 0 0

Результаты эксперимента приведены в табл. 4 и 6.

Таблица 4 - Результаты испытания образцов на сжатие

№ Значения параллельных измерений Среднее Дис- Коэффици-

п/п функции отклика У1, МПа значение персия ент вариа-

У1 У 2 У 3 У 4 У 5 У 6 У1, МПа 52 ] ции, %

1 2,65 2,70 2,55 2,50 2,70 2,60 2,60 0,01 0,03

2 2,50 2,60 2,40 2,45 2,50 2,35 2,50 0,01 0,04

3 2,05 2,00 2,10 2,15 2,20 2,10 2,10 0,01 0,03

4 1,95 1,90 2,00 2,05 1,90 1,92 1,90 0,00 0,03

5 2,30 2,20 2,45 2,50 2,20 2,30 2,30 0,02 0,05

6 2,40 2,45 2,25 2,30 2,45 2,35 2,40 0,01 0,03

7 2,70 2,75 2,85 2,90 2,60 2,75 2,80 0,01 0,04

Таблица 5 - Результаты испытания образцов на изгиб

№ Значения параллельных измерений Среднее Диспер- Коэффици-

п/п функции отклика У2, МПа значение сия £2 ] ент вариа-

Уг У 2 Уз У 4 У 5 Уб У, МПа ции, %

1 1,40 1,30 1,45 1,30 1,35 1,38 1,40 0,00 0,04

2 2,30 2,10 2,20 2,25 2,20 2,25 2,20 0,00 0,03

3 1,60 1,50 1,65 1,70 1,60 1,50 1,60 0,01 0,05

4 1,60 1,65 1,60 1,70 1,75 1,50 1,60 0,01 0,05

5 1,95 2,10 1,80 1,75 1,70 1,90 1,90 0,02 0,08

6 1,97 1,90 1,75 2,00 1,90 1,90 1,90 0,01 0,05

7 2,40 2,50 2,30 2,35 2,40 2,40 2,40 0,00 0,03

После обработки экспериментальных данных получены следующие уравнения регрессии в кодированном виде:

У = 2,8 - 0,15Х + 0,03Х - 0,25Х2 - 0,75Х2 + 0,17XX ; 1 1 2 1 2 12

У = 2,4 + 0,17X, - 0,6X2 - 0,67X2. 2 ' ' 1 ' 1 ' 2

По уравнениям регрессии построены поверхности отклика (рис. 1).

Рисунок 1 - Поверхности отклика: - предел прочности на сжатие, МПа; Яизг - предел прочности при изгибе, МПа; ¡¡й - отношение длины волокон к их диаметру; я - процент армирования по объему

Анализ полученных уравнений и поверхностей отклика показал, что наибольшие значения прочности на сжатие наблюдаются в области плана с

Я-0,45-0,75% и ¡¡/а = 1444, а прочности на изгиб - я-0,6-0.75% и ^ = 1444

Дальнейшее увеличение процента армирования приводит к снижению прочности, что объясняется нарушением структуры фибровермикулитобетонного ком-

позита.

Вывод.

Таким образом, применение разработанных жаростойких фибровермику-литобетонных композитов позволяет существенно сократить расход портландцемента при одновременном повышении их прочностных и жаростойких свойств.

Библиографический список

1. Некрасов К.Д., Масленникова М.Г. Легкие жаростойкие бетоны на пористых заполнителях. - М. - Стройиздат - 1982. - 152 с.

2. Хежев Т.А., Кимов У.З., Думанов К.Х. Огнезащитные и жаростойкие свойства цементных бетонов на основе вулканических горных пород / Вестник ВолГАСУ. Серия: Строительство и архитектура. - Волгоград. - №28 (47). -2012. - С. 196-201.

3. Курбанов Р.М., Хаджишалапов Г.Н., Хежев Т.А. // Исследование жаростойкого бетона на основе базальтового заполнителя для обетонирования металлических конструкций// Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. Махачкала № 31 (4) 2013, 61 стр.

УДК 691.32

Муртазаев С-А.Ю., Нахаев М.Р., Харченко И.Я.

ИНЪЕКЦИОННОЕ ЗАКРЕПЛЕНИЕ ЛЕССОВЫХ ГРУНТОВ Г. ГРОЗНЫЙ ОСОБО ТОНКОДИСПЕРСНЫМИ ВЕЩЕСТВАМИ ТИПА «МИК-РОДУР»

Murtazaev S-A. Y., Nahaev M.R., Kharchenko I.J.

INJECTING FASTENING LOESS SOILS GROZNY FINE PARTICULATE MATTER SUCH AS «MIKRODUR»

Работа посвящена актуальной проблеме разработки и внедрения эффективных способов повышения несущей способности оснований зданий и сооружений путем пропитки грунтов особо тонкодисперсными вяжущими веществами типа «Микродур», превращая его в конструктивный элемент сооружения.

В статье показано, что использование тонкодисперсного вяжущего вещества позволяет повысить противофильтрационные свойства укрепляемых массивов, стойкость к различным агрессивным воздействиям, твердение в условиях отрицательной температуры, скорость набора прочности и т.д.

Ключевые слова: основание здания, закрепление грунтов, несущая способность грунтовых оснований, особо тонкое дисперсное вяжущее, микродур,