Свойства дисперсно армированных каркасных композитов с платифицированными матрицами

limit price and costs has been studied. Methodological principles of price formation for R&D - and procurement of armament and military equipment have been determined.

Key words: price, agreed price, economic benefits, limit price, manufacturer expenses, compensation method, plant development.

Akinshin Oleg Nikolaevich, chief of laboratory, Russia, Tula, Tula economy and informatization institute,

Starozhuk Evgeny Andriyovych, candidate of economic sciences, The Prorector, Russia, Moscow, Moscow State Technical University of N.E. Bauman

УДК 691

СВОЙСТВА ДИСПЕРСНО-АРМИРОВАННЫХ КАРКАСНЫХ КОМПОЗИТОВ С ПЛАТИФИЦИРОВАННЫМИ МАТРИЦАМИ

В.В. Леснов, В.Т. Ерофеев

Исследовано влияние содержания металлической фибры и типа суперпластификатора матричной составляющей на упруго-прочностные свойства каркасных композитов. Отмечено повышение начального модуля упругости, прочности при изгибе и сжатии, получены математические модели физико-механических свойств.

Ключевые слова: каркасные композиты, металлическая фибра, пластифицированная цементная матрица, упруго-прочностные свойства.

Улучшение физико-механических свойств строительных материалов и снижение их материалоемкости достигаются за счет применения эффективных технологий приготовления. К ним можно отнести композиты, получаемые методом пофазного формования, бетоны с фиксированным щебеночным каркасом, каркасные композиты и т. д. [1, 2].

Бетоны по перечисленным выше технологиям изготавливаются в следующем порядке: на первом этапе получают оптимальные смеси крупных заполнителей, на втором - формируют каркас из зерен по форме будущего изделия, на третьем - осуществляют заполнение пустот каркаса матричным составом. Изготовление щебеночного крупнопористого каркаса может осуществляться как склеиванием между собой зерен крупного заполнителя, так и их уплотнением. В последнем случае заполнители могут быть зафиксированы в форме прижимной нагрузкой.

Известно, что дисперсное армирование позволяет повысить прочность, трещиностойкость, морозостойкость, снижает истираемость компо-

зитов [3]. Свойства дисперсно-армированных (ДА) каркасных композитов, в настоящее время, недостаточно полно исследованы.

Целью работы являлось исследование влияния количества дисперсной металлической арматуры (ДМА, фибры) и типа суперпластификатора матричной составляющей на упругопрочностные свойства каркасных композитов.

При выполнении исследований в качестве крупного заполнителя применяли щебень из шлака фракции 5...10 мм - отход производства Новолипецкого металлургического комбината, вяжущего - портландцемент марки Цем I 52,5 (ОАО «Мордовцемент», ГОСТ 31108-2003), фибры -ДМА типа «Драмикс 50/1» длиной 50 мм и диаметром 1 мм в количестве m = 0, 0,75 и 1,5 % по объему, суперпластификаторы марок «Melflux 1641F» и «Sika Viskocreat 5/600-5/800».

Технология изготовления композитов была следующей: получали каркас, перемешивая всухую крупный заполнитель с ДМА в течение 2 мин, вводя арматуру тремя равными порциями, смесь укладывали в формы и уплотняли. После чего готовили в течение 2 мин матричные композиции следующего состава: портландцемент, суперпластификатор в количестве 1,5 % от массы вяжущего, В/Ц = 0,35. Далее получали каркасный ДМА композит, производя пропитку каркаса матричным составом при подаче смеси в пустоты сверху вниз. Каркасы и каркасные ДМА композиты уплотняли на встряхивающем столике 30 ударами с частотой 1 удар/с. Образцы после суточного твердения подвергали тепловлажностной обработке при 950С в течение 8 ч с естественным остыванием. Испытания по определению упругопрочностных характеристик производили на образцах-балочках размером 4x4x16 см.

После обработки результатов были получены математические модели физико-механических свойств каркасных дисперсно-армированных композитов от количества ДМА, которые приведены ниже:

Rím. = 9,02 + 2,87ц, Ris = 8,00 + 2,37m,

RbM = 28,40 + 3,73m, Rbs = 30,82 + 4,20m,

E0M = 21262,0 + 2220,0m, E0s = 22368,0 + 2040,0m,

где Rm, Ris - пределы прочности при изгибе (МПа), RbM, Rbs - пределы

прочности при сжатии (МПа), E0m, E0s - начальный модуль упругости (МПа) каркасных дисперсно-армированных композитов с матрицами модифицированными СП «Melflux 1641F» и «Sika Viskocreat 5/600-5/800», m. - процент армирования ДМА «Драмикс 50/1» по объему.

Графики изменения упруго-прочностных показателей каркасных дисперсно-армированных композитов, построенные по математическим моделям, показаны на рис. 1 - 3.

ф

ю

J3

н

о

о

а

0 375 0 75 1 125

Процент армир ования по об ъему m, %

1,5

♦ матрица

Рис. 1. Предел прочности при изгибе каркасных композитов с пластифицированными матрицами, армированных ДМА «Драмикс»

Процент армирования по объему m, %

♦ матрица

Рис. 2. Предел прочности при сжатии каркасных композитов с пластифицированными матрицами, армированных ДМА «Драмикс»

0

26000

(0 С

s

35 Н

О

о

^ 24000

d С

_Q Ц > d о 2

>Е 22000

J3 X _Q

q

со т (0 X

20000

0 0,375 0,75 1,125 1,5

Процент армирования п о объему m, %

♦ матрица

Рис. 3. Начальный модуль упругости каркасных композитов с пластифицированными матрицами, армированных ДМА «Драмикс»

По полученным результатам можно сделать следующие выводы: введение ДМА «Драмикс 50/1» и СП различных видов в каркасные композиты позволяет получать композиты с пределом прочности при изгибе 8,2...13,1 МПа, при сжатии 28,0...36,8 МПа и начальным модулем упругости 21200.25400 МПа;

при содержании ДМА «Драмикс 50/1» в количестве 0,75.1,5 % по объему прочность каркасных композитов при изгибе, с матрицей модифицированной СП «Melflux 1641F» и «Sika Viskocreat 5/600-5/800», увеличивается соответственно на 32.49 % и 15.43 %, при сжатии - 14.20 % и 13.21 %, начальный модуль упругости -9.16 % и 7.14 %, по сравнению с составами без ДМА;

более высокие значения прочности при сжатии и начального модуля упругости, каркасных ДА композитов, получены для матрицы, модифицированной СП «Sika Viskocreat 5/600-5/800», а при изгибе -СП «Melflux 1641F»;

полученные упругопрочностные характеристики пластифи-

цированных каркасных композитов, армированных ДМА «Драмикс 50/1», позволяют использовать их в эффективных конструкциях дорожных покрытий и полов уменьшенной толщины.

Список литературы

1. Каркасные строительные композиты: в 2 ч. Ч. 1. Структурообра-

зование. Свойства. Технология / В.Т. Ерофеев [и др.]; под ред. Акад. РААСН В.И. Соломатова. Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 1995. 200 с.

2. Лихолетов О.Д., Мощанский Н.А., Путляев И.Е. Пофазное формирование структуры полимербетонов // Применение полимерных смол в бетонных и железобетонных конструкциях. Вильнюс, 1971. С. 113115.

3. Композиты на основе дисперсно-армированных бетонов. Вопросы теории и проектирования, технология, конструкции. М.: Издательство АСВ, 2004. 559 с.

Леснов Виталий Викторович, канд. техн. наук, доц., 8(8342) 47-40-19, bosatovad@list.ru. Россия, Саранск, Мордовский государственный университет имени Н.П. Огарева,

Ерофеев Владимир Трофимович, д-р техн. наук, профессор, член-корр. РААСН, 8(8342) 47-40-19, bosatovad@list.ru, Россия, Саранск, Мордовский государственный университет имени Н. П. Огарева

THE PROPERTIES OF THE FIBRE REINFORCED CARCASS COMPOSITES WITH

PLASTICIZED MA TRIX

V.V. Lesnov, V.T. Erofeev

The influence of content of metal fibre and type superplasticizer matrix component of the elastic-strength properties of carcass composites. An increase of the initial module of elasticity, bending strength and compression, the obtained mathematical models of physical-mechanical properties.

Key words: carcass composites, cement matrix, metal fiber, superplasticizer, physical-mechanical properties.

Lesnov Vitaliy Victorovich, candidate of the technical sciences, docent, boga-tovad@,list.ru. Russia, Saransk, Mordovian state university of a name of N. P. Ogaryov,

Erofeev Vladimir Trofimovich, doctor of engineering, professor, member RAABS, bo2atovad@list.ru, Russia, Saransk, Mordovian state university of a name of N.P. Ogaryov