Сравнение влияния армирования фибровыми волокнами различных видов на свойства центрифугированных и вибрированных изделий из тяжелого бетона класса В35

Сравнение влияния армирования фибровыми волокнами различных видов на свойства центрифугированных и вибрированных изделий из

тяжелого бетона класса В35

С.А. Стельмах, Е.М. Щербань, М.Г. Холодняк, М.П. Нажуев, А.Г. Тароян, А.В. Яновская Донской государственный технический университет, Ростов-на-Дону

Аннотация: Обоснован научный интерес, который представляет исследование для бетонов, отличающихся между собой прочностными характеристиками. Проведена серия масштабных экспериментальных исследований для установления характера изменения свойств тяжелого бетона, изготовленного различными способами в зависимости от армирования различными видами дисперсных волокон. На данном этапе исследования, в целях систематизации накопленных экспериментальных данных, авторами были заформованы и исследованы изделия из бетона класса B35, изготовленные вибрированием и центрифугированием, с последующим приведением к единообразию для удобства аналитического сравнения полученных результатов. Изучены прочность при сжатии и прочность при растяжении, а также их приросты в зависимости от вида армирующего волокна - полипропиленовая, базальтовая или стальная фибра. Установлено влияние на свойства исследованных бетонов класса B35 сочетания различных рецептурно-технологических факторов.

Ключевые слова: центрифугированный бетон, вибрированный бетон, тонкостенные железобетонные изделия, фибровое армирование, полипропиленовая фибра, базальтовая фибра, стальная фибра, прочность при сжатии, прочность при растяжении.

В научно-исследовательской лаборатории кафедры ТВВБиСК ДГТУ авторами проведена серия масштабных экспериментальных исследований для установления характера изменения свойств тяжелого бетона, изготовленного различными способами в зависимости от армирования различными видами дисперсных волокон. Научный интерес, с точки зрения авторов, представляет такое исследование для бетонов, отличающихся между собой еще и прочностными характеристиками. На первом этапе авторы исследовали бетон невысокой прочности, класса В20.

На данном этапе исследования, в целях систематизации накопленных экспериментальных данных, авторами были заформованы и исследованы изделия из бетона класса B35, изготовленные вибрированием и центрифугированием, с последующим приведением к единообразию,

согласно [1-15], для удобства аналитического сравнения полученных результатов. Бетон такого класса часто применяется при изготовлении таких строительных изделий и конструкций, как опоры ЛЭП, колонны, в том числе центрифугированные, имеющие кольцевое сечение. Сравнению подлежали значения таких свойств бетонов как прочность при сжатии и прочность при растяжении, а также их приросты в зависимости от вида армирующего волокна. Результаты экспериментов представлены в таблицах №1 и №2 и графически отражены на рис. 1-4.

Таблица №1

Результаты испытаний тяжелого бетона на определение предела прочности

при сжатии в возрасте 28 суток

Проект- Мас- Размеры, Сред- Прочность Средняя Факти- Прирост

ный са, г см няя образца, проч- ческий прочности по

класс плот- приведенная ность класс сравнению с

бетона ность, к базовому образцов бетона контрольным

кг/м3 размеру, МПа в серии, МПа на сжатие Яд, %

Вибрированные со стальной фиброй

2390 2390 47,4

2385 2385 45,8

В35 2385 10х10х10 2385 45,9 46,8 В37,4 +7

2390 2390 46,6

2385 2385 47,4

2375 2375 47,4

Вибрированные контрольные

2320 2320 43,6

2335 2335 43,9

В35 2325 10х10х10 2325 43,1 43,6 В35,0

2320 2320 43,7

2325 2325 43,6

2325 2325 43,6

Вибрированные с базальтовой фиброй

2330 2330 45,5

2325 2325 44,8

В35 2335 10х10х10 2335 44,1 45 В36 +3

2330 2330 44,7

2335 2335 45,5

2335 2335 45,5

Вибрированные с полипропиленовой фиброй

2332 2332 42,7

2321 2321 42,9

В35 2321 10х10х10 2321 42,2 42,6 В34,1

2323 2323 42,8

2325 2325 42,6

2326 2326 42,6

Центрифугированные со стальной фиброй

2395 Размеры 2395 50,2

2385 испытан- 2385 51,7

2396 ных 2396 48,8

В35 2420 образцов 2420 49,5 50,0 В39,9 +13

2410 приведены 2410 50,2

2395 к базовому 10х10х10 2395 49,3

Центрифугированные контрольные

2330 Размеры 2330 44,6

2335 испытан- 2335 43,9

2335 ных 2335 44,1

В35 2330 образцов 2330 43,7 44,1 В35,2 -

2335 приведены 2335 44,6

2330 к базовому 10х10х10 2330 43,6

Центрифугированные с базальтовой фиброй

2340 Размеры 2340 46,9

2345 испытан- 2345 45,8

2351 ных 2351 45,0

В35 2342 образцов 2342 45,7 46,2 В37 +5

2345 приведены 2345 46,6

2349 к базовому 10х10х10 2349 47,3

Центрифугированные с полипропиленовой фиброй

2328 Размеры 2328 43,6

2336 испытан- 2336 42,9

2343 ных 2343 42,6

В35 2341 образцов 2341 41,8 42,7 В34,2

2342 приведены 2342 42,1

2339 к базовому 10х10х10 2339 43,4

Таблица №2

Результаты испытаний тяжелого бетона на определение предела прочности

при растяжении в возрасте 28 суток

Проект- Мас- Размеры, Сред- Прочность Средняя Факти- Прирост

ный са, г см няя образца, проч- ческий прочности по

класс плот- приведенная ность класс сравнению с

бетона ность, к базовому образцов бетона контрольным

кг/м3 размеру, МПа в серии, МПа на растяжение Яд, %

Вибрированные со стальной фиброй

2390 2390 5,45

2385 2385 5,50

В35 2385 10х10х10 2385 5,20 5,31 5,31 +21

2390 2390 5,20

2385 2385 5,25

2375 2375 5,25

Вибрированные контрольные

2320 2320 4,37

2335 2335 4,40

В35 2325 10х10х10 2325 4,32 4,37 4,37

2320 2320 4,39

2325 2325 4,37

2325 2325 4,37

Вибрированные с базальтовой фиброй

2330 2330 5,10

2325 2325 5,15

В35 2335 10х10х10 2335 4,95 4,97 4,97 +14

2330 2330 5,10

2335 2335 4,80

2335 2335 4,72

Вибрированные с полипропиленовой фиброй

2332 2332 4,30

2321 2321 4,45

В35 2321 10х10х10 2321 4,23 4,34 4,34

2323 2323 4,30

2325 2325 4,32

2326 2326 4,45

Центрифугированные со стальной фиброй

2395 2395 5,90

2385 2385 6,10

В35 2396 10х10х10 2396 5,82 5,90 5,90 +33

2420 2420 5,84

2410 2410 5,75

2395 2395 5,96

Центрифугированные контрольные

2330 2330 4,47

В35 2335 10х10х10 2335 4,40 4,42 4,42

2335 2335 4,42

2330 2330 4,39

2335 2335 4,47

2330 2330 4,37

Центрифугированные с базальтовой фиброй

2340 2340 4,70

2345 2345 4,85

В35 2351 10х10х10 2351 4,91 4,79 4,79 +8

2342 2342 4,75

2345 2345 4,68

2349 2349 4,82

Центрифугированные с полипропиленовой фиброй

2328 2328 4,37

2336 2336 4,30

В35 2343 10х10х10 2343 4,27 4,29 4,29

2341 2341 4,20

2342 2342 4,22

2339 2339 4,35

Рис. 1. - Зависимость предела прочности при сжатии от состава бетонной смеси вибрированных и центрифугированных бетонов

:

Рис. 2. - Зависимость прироста прочности при сжатии от состава бетонной смеси вибрированных и центрифугированных бетонов

Рис. 3. - Зависимость предела прочности на растяжение от состава бетонной смеси вибрированных и центрифугированных бетонов

35

30

^ 25 к

I 20

К

5 15 а

с

н 10

о О

6 5

-5

Состав

Рис. 4. - Зависимость прироста прочности на растяжение от состава бетонной смеси вибрированных и центрифугированных бетонов

По результатам проведенных исследований установлено следующее.

Наиболее сильное положительное влияние на свойства бетонов класса B35 оказывает следующее сочетание рецептурно-технологических факторов: технология - центрифугирование, вид фибры - стальная, улучшаемая характеристика при этом - прочность при растяжении, величина прироста -33%.

Эти результаты исследования доказали актуальность применения технологии армирования фибровыми волокнами тонкостенные изделия кольцевого сечения из тяжелого бетона, изготовленные методом центрифугирования.

Литература

1. Нажуев М.П., Яновская А.В., Холодняк М.Г., Халюшев А.К., Щербань Е.М., Стельмах С.А. Изучение опыта регулирования свойств строительных изделий и конструкций путем направленного формирования их вариатропной структуры // Инженерный вестник Дона, 2017, №3 URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/N3y2017/4313.

2. Маилян Л.Р., Стельмах С.А., Холодняк М.Г., Щербань Е.М. Выбор видов волокон для дисперсного армирования изделий из центрифугированного бетона // Науковедение, 2017, № 4 URL: naukovedenie.ru/PDF/71TVN417.pdf.

3. Маилян Л.Р., Стельмах С.А., Холодняк М.Г., Щербань Е.М. Выбор состава центрифугированного бетона на тяжелых заполнителях // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова, 2017, №10. С. 52-57.

4. Маилян Л.Р., Стельмах С.А., Холодняк М.Г., Щербань Е.М. Исследование различных типов центрифуг и режимов уплотнения бетонных смесей для изготовления образцов кольцевого сечения // Вестник СевКавГТИ, 2017, Вып. №3 (30). С. 134-137.

5. Маилян Л.Р., Стельмах С. А., Халюшев А.К., Холодняк М.Г., Щербань Е.М., Нажуев М.П. Совершенствование режимов формования центрифугированных бетонных изделий кольцеобразного сечения // Инженерный вестник Дона, 2018, №2 URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/N2y2018/4832.

6. Маилян Л.Р., Стельмах С.А. Халюшев А.К., Щербань Е.М., Холодняк М.Г., Нажуев М.П. Оптимизация параметров центрифугированных изделий кольцевого сечения на стадии уплотнения // Инженерный вестник Дона, 2018, №3 URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n3y2018/5123.

7. Холодняк М.Г., Стельмах С.А., Щербань Е.М., Нажуев М.П., Яновская А.В., Осадченко С.А. Механические свойства виброцентрифугированных бетонов с комбинированным заполнителем и волокнистой добавкой // Инженерный вестник Дона, 2018, №3 URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n3y2018/5047.

8. Нажуев М.П., Яновская А.В., Холодняк М.Г., Стельмах С.А., Щербань Е.М., Осадченко С.А. Анализ зарубежного опыта развития технологии виброцентрифугированных строительных конструкций и изделий из бетона // Вестник Евразийской науки, 2018, №3 URL: esj.today/PDF/58SAVN318.pdf.

9. Маилян Л.Р., Стельмах С.А., Халюшев А.К., Щербань Е.М., Холодняк М.Г., Нажуев М.П. Совершенствование расчетных рекомендаций по подбору состава бетона центрифугированных конструкций // Вестник Евразийской науки, 2018, №3 URL: esj.today/PDF/63SAVN318.pdf.

10. Маилян Л.Р., Стельмах С. А., Холодняк М.Г., Халюшев А.К., Щербань Е.М., Нажуев М.П. Рекомендации по учету вариатропии при расчете, проектировании и изготовлении центрифугированных конструкций из тяжелого бетона // Вестник Евразийской науки, 2018, №4 URL: esj.today/PDF/07SAVN418.pdf.

11. Маилян Л.Р., Стельмах С.А., Холодняк М.Г., Щербань Е.М., Халюшев А.К. Влияние технологии производства на структурообразование и свойства бетона виброцентрифугированных колонн // Строительство и архитектура (2017), Том 5, Выпуск 4 (17). С. 224-228.

12. Холодняк М.Г., Стельмах С. А., Маилян Л.Р., Щербань Е.М., Нажуев М.П. Изучение характера механизма дрейфа компонентов бетонной смеси при производстве центрифугированных колонн вариатропной структуры на примере физической модели движения заполнителей // Строительство и архитектура (2017), Том 5, Выпуск 4 (17). С. 229-233.

13. Маилян Л.Р., Стельмах С. А., Халюшев А.К., Щербань Е.М., Холодняк М.Г., Нажуев М.П. Оптимизация технологических параметров для изготовления центрифугированных бетонных образцов кольцевого сечения // Строительство и архитектура (2018), Том 6, Выпуск 1 (18). С. 247-252.

14. Anatoliy Shuisky, Sergey Stelmakh, Evgeniy Shcherban and Екпа Torlina Recipe-technological aspects of improving the properties of non-autoclaved aerated concrete // MATEC Web of Conferences. ICMTMTE, 2017, Vol. 129 URL: matec-conferences.org/articles/matecconf/pdf/2017/43/matecconf_icmtmte2017_05011.pdf.

15. Alexander Halyushev, Mikhail Holodnyak, and Muhuma Nazhuyev Effect of caustic soda on the intensity of gassing in the production of non-autoclaved aerated

concrete // MATEC Web of Conferences. ICMTMTE, 2017, Vol. 129 URL: matec-conferences.org/articles/matecconf/pdf/2017/43/matecconf_icmtmte2017_05012.pdf.

References

1. Nazhuev M.P., Yanovskaya A.V., Kholodnyak M.G., Khalyushev A.K., Shcherban' E.M., Stel'makh S.A. Inzenernyj vestnik Dona (Rus), 2017, № 3. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/N3y2017/4313.

2. Mailyan L.R., Stel'makh S.A., Holodnyak M.G., Shcherban' E.M. «Naukovedenie», Vol. 9, №4 (2017) URL: naukovedenie.ru/PDF/71TVN417.pdf.

3. Mailyan L.R., Stel'makh S.A., Holodnyak M.G., Shcherban' E.M. Bulletin of BSTU named after V.G. Shukhov. 2017. № 10. pp. 52-57.

4. Mailyan L.R., Stel'makh S.A., Holodnyak M.G., Shcherban' E.M. Scientific bulletin SevKavGTI. 2017. №3 (30). pp. 134-137.

5. Mailyan L.R., Stel'makh S.A., Khalyushev A.K., Kholodnyak M.G., Shcherban' E.M., Nazhuev M.P. Inzenernyj vestnik Dona (Rus), 2018, № 2. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/N2y2018/4832.

6. Mailyan L.R., Stel'makh S.A., Khalyushev A.K., Shcherban' E.M., Kholodnyak M.G., Nazhuev M.P. Inzenernyj vestnik Dona (Rus), 2018, № 3. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n3y2018/5123.

7. Kholodnyak M.G., Stel'makh S.A., Shcherban' E.M., Nazhuev M.P., Yanovskaya A.V., Osadchenko S.A. Inzenernyj vestnik Dona (Rus), 2018, № 3. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n3y2018/5047.

8. Nazhuev M.P., Yanovskaya A.V., Kholodnyak M.G., Stel'makh S.A., Shcherban' E.M., Osadchenko S.A. The Eurasian Scientific Journal, 2018, № 3. URL: esj.today/PDF/58SAVN318.pdf.

9. Mailyan L.R., Stel'makh S.A., Khalyushev A.K., Shcherban' E.M., Kholodnyak M.G., Nazhuev M.P. The Eurasian Scientific Journal, 2018, № 3. URL: esj.today/PDF/63SAVN318.pdf.

10. Mailyan L.R., Stel'makh S.A., Kholodnyak M.G., Khalyushev A.K. Shcherban' E.M., Nazhuev M.P. The Eurasian Scientific Journal, 2018, № 4. URL: esj.today/PDF/07SAVN418.pdf.

11. Mailyan L.R., Stel'makh S.A., Kholodnyak M.G., Shcherban' E.M., Khalyushev A.K. Construction and Architecture (2017) Vol. 5. Issue 4 (17). pp. 224-228.

12. Kholodnyak M.G., Stel'makh S.A., Mailyan L.R., Shcherban' E.M., Nazhuev M.P. Construction and Architecture (2017) Vol. 5. Issue 4 (17). pp. 229233.

13. Mailyan L.R., Stel'makh S.A., Khalyushev A.K., Shcherban' E.M., Kholodnyak M.G., Nazhuev M.P. Construction and Architecture (2018) Vol. 6. Issue 1 (18). pp. 247-252.

14. Anatoliy Shuisky, Sergey Stelmakh, Evgeniy Shcherban and Еlena Torlina MATEC Web of Conferences. ICMTMTE, 2017, Vol. 129. URL: matec-conferences.org/articles/matecconf/pdf/2017/43/matecconf_icmtmte2017_05011.pdf.

15. Alexander Halyushev, Mikhail Holodnyak, and Muhuma Nazhuyev MATEC Web of Conferences. ICMTMTE, 2017, Vol. 129. URL: matec-conferences.org/articles/matecconf/pdf/2017/43/matecconf_icmtmte2017_05012.pdf.