СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ФИБРОБЕТОННОЙ СМЕСИ
METHOD FOR PREPARATION OF FIBER-CONCRETE MIXTURE

Изобретение относится к области строительства, а именно к технологии приготовления фибробетонных смесей и изделий из них, и может быть использовано в технологии производства изделий и конструкций в монолитном строительстве, в сборном строительстве.
Известен способ ориентации металлических дисперсно-армирующих элементов в бетоне на основе портландцемента, включающий приготовление бетона, добавление в него металлических дисперсно-армирующих элементов, загрузку бетонной смеси в виброопалубку. В бетон добавляют заполнитель с модулем крупности 1, 1.5, 2, при непрерывном перемешивании равномерно подают в него дисперсно-армирующие элементы с диаметром 1-2 мм, длиной 30-60 мм, затем полученную смесь загружают в виброопалубку и одновременно воздействуют на нее вибрацией и электромагнитным полем с индукцией 0.12-0.36 Тл. (RU 2451647 C1, опуб. 27.05.2012).
Недостатком данного изобретения является то, что при формовании изделий не указано направление силовых линий электромагнитного поля, являющимся существенным фактором для достижения необходимой ориентации фибры. Кроме того, не указано время воздействия электромагнитным полем при формовании изделий.
Известен способ получения бетонной смеси следующим образом: сначала суперпластификатор растворяли в воде, затем заполнители и цемент перемешивали вручную в течение 2 мин, вливали смесь воды и суперпластификатора и перемешивали с низкой скоростью, тем временем в смесь постепенно добавлялась стальная стружка. Товарный бетон заливали в формы. Сразу после этого образцы подвергались влиянию переменного магнитного поля в течении 2 минут. При этом индукция магнитного поля составила 0,5 Тл, частота – 50 Гц. (Iman A., Omid R., Ali Kh. Alternating Magnetic Field Effect on Fine-Aggregate Steel Chip–Reinforced Concrete Properties. Journal of Materials in Civil Engineering 30(6). 2018. DOI: 10.1061/(ASCE)MT.1943-5533.0002267).
Недостатком данного способа ориентации фибры является отсутствие показателей прочности при изгибе армированных образцов, а также авторы не учитывают нагрев фибры в переменном магнитном поле, что значительно снижает удобоукладываемость фибробетонных смесей.
Наиболее близким к заявляемому способу является способ изготовления сталефибробетонных изделий, включающий формование изделий с одновременным наложением магнитного поля, отличающийся тем, что формуемое изделие помещают в переменное по величине магнитное поле, силовые линии которого направлены вдоль требуемой ориентации фибр в изделии (RU 99113551 A, опуб. 10.05.2001).
Недостатком данного изобретения является применение переменного электромагнитного поля, нагревающего фибру и как следствие снижающего удобоукладываемость фибробетонных смесей, отсутствие показателей влияния предлагаемого способа на удобоукладываемость фибробетонных смесей.
Задача настоящего изобретения – повышение прочности при изгибе, плотности фибробетонных изделий, повышение удобоукладываемости фибробетонных смесей.
Результат достигается тем, что способ приготовления фибробетонной смеси, включающий перемешивание портландцемента, мелкого заполнителя, металлической фибры в течении 5 мин, введение воды затворения, суперпластификатора и дополнительное перемешивание в течении 5 мин,  размещение полученной фибробетонной смеси в постоянном магнитном поле, силовые линии которого направлены параллельно требуемой ориентации фибр в бетоне, отличающийся тем, что полученную фибробетонную смесь укладывают в опалубку, фибробетонная смесь вместе с опалубкой помещается в катушку индуктивности постоянного тока, катушка индуктивности совершает возвратно-поступательные движения вдоль опалубки со скоростью 3-5 м/мин, при этом величина индукция магнитного поля составляет не менее 0,5 Тл, а время обработки – 5 мин.
Реализация данного способа достигается следующим примером.
3
Для приготовления фибробетонной смеси производственного состава использовали портландцемент М400 Д20 Ульяновского завода, удовлетворяющий требованиям ГОСТ 31108-2020, песок Камско-Устьинского месторождения, удовлетворяющий требованиям ГОСТ 8736-2014 и ГОСТ 8735-88, при следующем соотношении (масс. ч.): цемент: песок = 1:3. Расход цемента на 1 мбетона составил 445 кг.
В качестве суперпластификатора использовали добавку REMICRETE SP11 – на основе эфира поликарбоксилата – сертифицированная добавка к бетону из группы пластификаторов (FM), имеет сертификационный номер: 0764-CPD-0012 (согласно EN 934-2:2001). При этом дозировка добавки REMICRETE SP11 составила 1 % от массы цемента.
В качестве металлической фибры использовали фибру «Челябинка», изготавливаемую фрезерованием из стального проката (ТУ 1231-001-70832021-2010). Представляет собой стальную полоску неправильной трапецеидальной формы в сечении. Для исследований принималась фибра длиною 25 мм, диаметром 0,35 мм, временное сопротивление на растяжение фибры 550 МПа (г. Челябинск, Россия);
Полученную фибробетонную смесь укладывали в опалубку, затем помещали в катушку индуктивности, где обрабатывали постоянным магнитным полем с величиной индукции 0,5 Тл в течении 5 мин. Катушка индуктивности в течении всего времени обработки совершала  возвратно-поступательные движения вдоль опалубки со скоростью 3-5 м/мин.
Направление силовых магнитных полей внутри катушки – параллельно оси симметрии катушки, что позволяет ориентировать фибру в бетонной смеси по направлению силовых линий, а возвратно-поступательные движения катушки вдоль опалубки со скоростью 3-5 м/мин позволяет равномерно распределять металлическую фибру в объеме формуемого изделия.
Полученные образцы через 28 суток нормального твердения подвергались механическим испытаниям.
Прочность образцов определяли в соответствии с ГОСТ 10180-2012. Подвижность фибробетонной смеси определяли в соответствии с ГОСТ 10181-2014. Результаты физико-механических испытаний образцов приведены в таблице.
Физико-механические характеристики полученных образцов
№ п/п
Подвижность фибробетонной смеси (осадка конуса), см
Армирование, в % по объему
Прочность при изгибе, кг/см<sup>2</sup>
Плотность фибробетона, кг/м<sup>3</sup>
Скорость движения катушки, м/мин
1
<u>5*</u>7
0,7
<u>58,8</u>69,94
<u>2070</u>2075
<u>–</u>3
2
<u>5</u>8
1,5
<u>68,58</u>86,23
<u>2116</u>2122
<u>–</u>4
3
<u>2</u>4
2,5
<u>84,88</u>115,84
<u>2170</u>2185
<u>–</u>5
4**
2
2,5
93,57
2175
–
Примечание: * – над чертой исходные образцы, под чертой – образцы по предлагаемому способу;
** – способ, согласно прототипу.
3
Как видно из таблицы, предлагаемый способ приготовления фибробетонной смеси позволяет повысить прочность фибробетона при изгибе на 19-36,5 %, плотность – на 5-15 кг/м, удобоукладываемость фибробетонной смеси на 2-3 см, оцениваемая по осадке конуса. При этом предлагаемый способ позволяет получить фибробетон с более высокой прочностью и плотностью, чем по прототипу.