Влияние низкомодульных волокон на свойства строительных растворов

Вісник ПДАБА

8. Скрамтаев Б. Г., Попов Н. А., Герливанов Н. А., Мудров Г. Г. Строительные материалы. - М. : Промстройиздат, 1953. - 628 с.

9. Удешевленное строительство. Сб. научн. тр. / Под общ. ред А. Ф. Мейснера: - М. : Изд-во Мособлисполкома, 1925. - 129 с.

УДК 666.971:691.53

ВЛИЯНИЕ НИЗКОМОДУЛЬНЫХ ВОЛОКОН НА СВОЙСТВА СТРОИТЕЛЬНЫХ

РАСТВОРОВ

В. Н. Деревянко, д. т. н., проф., Л. В. Саламаха, к. т. н., асс.,

А. Г. Смоглий, маг., Е. С. Щудро, маг., Я. Тимченко, студ.

Ключевые слова: волокно, полипропилен, раствор, твердение, структура, свойства

Актуальность. Наиболее широко применяемыми материалами сегодня являются композиционные растворы, которые наряду с достоинствами, такими как простота изготовления, невысокая стоимость, высокая прочность при сжатии, широкая возможность применения местных материалов для их изготовления и т. д., обладают рядом значительных недостатков - низкая прочность при изгибе и трещиностойкость, значительная усадка и пористость, которые затрудняют их использование при строительстве целого ряда объектов.

В настоящее время одним из направлений улучшения свойств композиционных материалов является дисперсное армирование, которое осуществляется волокнами фибры, равномерно рассредоточенными в объеме растворной матрицы.

В качестве дисперсного армирования могут применяться полипропиленовые, базальтовые, стеклянные, стальные, чугунные волокна. Такие композиционные смеси применяются при усилении строительных конструкций. Дисперсное армирование изменяет поведение цементного камня и других видов искусственных камней, придавая ему повышенную стойкость к растрескиванию, изгибающим нагрузкам, позволяет создать необходимый запас прочности, сохраняя целостность конструкции. Исследования по определению влияния волокон проводили Ф. Н. Рабинович, А. А. Пащенко, В. Д. Глуховский, Н. Б. Урьев и др.

Цель исследований. Цель исследования заключается в определении влияния дискретных полипропиленовых волокон на прочность цементно-песчаного раствора, структуру и механизм разрушения дисперсно-армированных растворов.

Основной материал. Фибра полипропиленовая применяется как альтернатива обычной металлической фибре. Основное её назначение - повышение сопротивления усадочному трещинообразованию материалов на цементной основе. Фибра добавляется в процессе приготовления растворной или бетонной смеси. Она легко и равномерно распределяется по всему объему, создавая пространственное армирование, препятствующее образованию и развитию усадочных трещин [1].

Полипропиленовые волокна специально предназначены для использования в цементных смесях. Полипропилен - инертное сырье, стойкое к кислотам, щелочам и солям, - является наиболее подходящим материалом для использования в цементных составах. Фибра полипропиленовая - это мельчайшие полипропиленовые волокна определенного диаметра и длины [2].

При проведении исследований в качестве исходных материалов были использованы: портландцемент марки 400 Балаклеевского комбината, содержание в растворе 35 %, песок речной с модулем крупности = 1,6, содержание в растворе 65 %, полипропиленовое волокно длиной - 5, 12, 30 мм в количестве 0,1 - 1 % от массы цемента. При проведении исследований использована стандартная методика определения свойств. Из растворной смеси требуемой консистенции были заформованы образцы размером 4 * 4 * 16 см. и 7,07 * 7,07 * 7,07 см. Образцы подвергались испытаниям по определению прочностных показателей в возрасте 3 и 28 суток [3 - 5].

На основании полученных результатов были построены графики зависимости основных свойств цементно-песчаного раствора от % содержания волокна разной длины (рис.1 - 6).

При анализе графических зависимостей были сделаны следующие заключения:

- при введении в цементно-песчаный раствор полипропиленового волокна наблюдается увеличение вязкости смеси, и как следствие, увеличение водоцементного отношения смеси.

8

№ 10 жовтень 2011

При введении в растворную смесь полипропиленового волокна максимальный прирост прочности при изгибе на ранних сроках твердения в возрасте 3 суток составляет: о для волокна длиной 5 мм - 10 %, при введении волокна в количестве 0,1 %; о для волокна длиной 12 мм - 17,1 %, при добавлении волокна в количестве 0,1 %.

Рис. 1. Зависимость водоцементного отношения от % содержания полипропиленового

волокна разной длины

Рис. 2. Зависимость растекаемости от % содержания волокна разной длины

Рис. 3. Зависимость прочности при изгибе от % содержания волокна разной длины

9

Вісник ПДАБА

0 0,1 0,2 0,3 0,4

-12 мм

5 мм

30 мм

0,5

0,6 0,7 0,8 0,9 1

содержание волокна,%

1,1

Рис. 4. Зависимость прочности при сжатии от % содержания волокна разной длины

Рис. 5. Зависимость прочности при изгибе от % содержания волокна разной длины

Рис. 6. Зависимость прочности при сжатии от % содержания волокна разной длины

10

№ 10 жовтень 2011

- При введении в цементно-песчаный раствор полипропиленового волокна максимальный прирост прочности на ранних сроках твердения при сжатии в возрасте 3 суток составляет:

о для волокна длиной 5 мм - 1,5 %, при добавлении волокна в количестве 0,1 %;

о для волокна длиной 12 мм - 8,6 %, при введении волокна в количестве 0,1 %;

о для волокна длиной 30 мм - 25,3 %, при добавлении волокна в количестве 0,1 %.

- При введении в растворную смесь полипропиленового волокна максимальный прирост прочности при изгибе в возрасте 28 суток составляет:

о для волокна длиной 30 мм - 2 %, при добавлении волокна в количестве 0,5 %

о для волокна длиной 5 и 12 мм прирост прочности не наблюдается.

- При введении в цементно-песчаный раствор полипропиленового волокна максимальный прирост прочности при сжатии в возрасте 28 суток составляет:

о для волокна длиной 5 мм - 14,3 %, при добавлении волокна в количестве 0,2 %; о для волокна длиной 12 мм - 11,2 %, при введении волокна в количестве 0,2 %;

о для волокна длиной 30 мм - 16,8 %, при добавлении волокна в количестве 0,1 %.

Разрушение образцов с добавлением волокна происходит не по стандартной схеме - в виде двух усеченных конусов перевернутых один к одному, а в виде трещин, появившихся на гранях образца. Чем большее процентное содержание волокна в образце, тем меньше заметных трещин появляется на образце в момент разрушения.

Полипропиленовое волокно выполняет армирующую функцию, при малом % содержании волокна во время изгиба образец полностью не разрушается, в нем появляется трещина, а при увеличении % содержания волокна трещина проходит по трем граням образца, при этом полипропиленовые волокна связывают две половинки образца между собой.

Вывод. Полипропиленовое волокно хорошо влияет как на сжатие, так и на изгиб. Полипропиленовые волокна предотвращают появление усадочных трещин на ранних сроках твердения, что увеличивает прочностные показатели растворной смеси.

Для получения максимальной прочности на ранних сроках твердения (3 суток) при изгибе необходимо вводить 12 мм волокно в количестве 0,1 %. Для получения максимальной прочности при сжатии вводим 30 мм волокно в количестве 0,1 %.

Для обеспечения максимального прироста прочностных показателей при изгибе в возрасте 28 суток необходимо вводить волокна длиной 30 мм в количестве 0,5 %. Для получения максимальной прочности при сжатии вводить волокна длиной 30 мм в количестве 0,1 %.

ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Пащенко А. А. Армирование неорганических вяжущих веществ минеральными волокнами / А. А. Пащенко. - М. : Стройиздат, 1988. -200 с.

2. Рабинович Ф. Н. Дисперсно армированные бетоны / Ф. Н. Рабинович. - М.: Стройиздат, 1989. -176 с.

3. ГОСТ 5802-86 «Растворы строительные. Методы испытаний».

4. ДСТУ-П Б В.2.7 -126:2006 Строительные материалы. Смеси строительные сухие модифицированные. Общие технические условия.

5. ДБН В.2. 6-22-2001 Устройство покрытий с применением сухих строительных смесей.

УДК 539.3

ИТЕРАЦИОННАЯ ТЕОРИЯ РАСЧЕТА ТРАНСВЕРСАЛЬНО ИЗОТРОПНЫХ

БАЛОК

А. В. Плеханов, д. т. н., проф., М. Д. Бородянский, студ.

Ключевые слова: балка, итерационная теория, уравнения, напряжение, перемещение

Анализ исследований. Цель работы. Как известно, однородные и слоистые балки, пластины и оболочки широко применяются в различных отраслях современной техники, а также в промышленном и гражданском строительстве. Вопросам их расчета посвящены многочисленные исследования, выполненные как в нашей стране, так и за рубежом. Наиболее полно разработаны методы расчета на основе классических теорий.

11