ПРОЧНОСТЬ  ПРЕССОВАННОГО  ПЛАСТИФИЦИРОВАННОГО  ФИБРОБЕТОНА

Баранов  Александр  Сергеевич

преподаватель  кафедры  «Строительные  конструкции  и  материалы»  Самарского  государственного  университета  путей  сообщения,  РФ,  г.  Самара

E-mail: 

STRENGTH  OF  THE  PARTICLE  PLASTICIZED  FIBER-REINFORCED  CONCRETE

Alexander  Baranov

lecturer  of  the  department  “Building  constructions  and  materials”  Samara  state  university  of  transport,  Russia,  Samara

АННОТАЦИЯ

Изучение  влияния  от  совместного  действия  суперпластификатора  С-3  и  дисперсного  армирования  базальтовыми  волокнами  на  прочность  прессованного  бетона.

ABSTRACT

Influence  studying  from  joint  action  of  superplasticizer  C-3  and  the  dispersed  reinforcement  of  basalt  fibers  on  durability  pressed  concrete.

Ключевые  слова:   дисперсное  армирование;  интенсивность  прессования;  коэффициент  регрессии;  прочность  при  сжатии;  суперпластификатор  С-3.

Keywords :  disperse  reinforcing;  the  intensity  of  pressing;  the  regression  coefficient;  durability  at  compression;  superplasticizer  C-3. 

Максимальное  использование  потенциальных  прочностных  и  вяжущих  свойств,  составляющих  бетона  является  важной  задачей  современного  строительного  материаловедения.  Вопросу  повышения  прочности  и  долговечности  бетона  посвящены  работы  большого  количества  как  отечественных,  так  и  зарубежных  ученых.  В  числе  наиболее  перспективных  направлений  повышения  прочностных  показателей  бетона  являются  уплотнение  его  прессованием,  введение  суперпластификатора  С-3  и  применение  дисперсного  армирования. 

Исследованиями,  проведенными  как  отечественными  [1,  2,  3],  так  и  зарубежными  учеными  [7,  8],  установлено,  что  введение  в  состав  бетона  базальтовых  волокон  позволяет  существенно  повысить  прочность  бетона.  В  то  же  время,  исследованию  влияния  базальтовых  волокон  на  свойства  прессованного  бетона  должного  внимания  не  уделялось.  Представляется,  что  армирование  прессованного  бетона  фибровыми  волокнами  позволит  в  значительной  степени  повысить  как  прочность,  так  и  долговечность  бетона.  Работами  Г.В.  Мурашкина  и  И.Е.  Сеськина  [4,  5,  6]  установлено,  что  прочность  прессованного  бетона  существенно  зависит  от  интенсивности  и  продолжительности  прессования.  Кроме  того,  при  сбросе  давления  прессования  в  бетоне  возникают  деформации  упругого  последействия.  При  этом  бетон  будет  испытывать  сжимающие,  а  фибры  растягивающие  напряжения.  Все  это  в  совокупности  будет  оказывать  положительное  влияние  на  прочностные  характеристики  бетона  и  на  работу  конструкций,  изготовленных  по  указанной  технологии,  в  целом.  Для  выполнения  экспериментальных  исследований  были  изготовлены  2  серии  образцов.  В  первой  серии  испытаний  применялся  портландцемент  М  500,  для  второй  –  ПЦ  400  Д  20.  В  качестве  пластифицирующей  добавки  использовался  суперпластификатор  С-3  в  количестве  0,5  %  и  1  %  от  расхода  цемента.  Для  дисперсного  армирования  применяли  базальтовое  фибровое  волокно  с  дозировкой  1,5  %  и  3  %  от  расхода  цемента. 

Как  показала  первая  серия  испытаний,  совместное  использование  уплотнения  бетона  прессованием,  введения  суперпластификатора  С-3  и  применение  дисперсного  армирования  позволяет  значительно  повысить  прочность  исходного  бетона.  Одновременное  введение  суперпластификатора  и  базальтового  фиброволокна  приводит  к  повышению  прочности  исходного  бетона  примерно  на  10  %.  Увеличение  расхода  добавок  и  фибры  не  приводит  к  дальнейшему  росту  прочности  бетона.  При  приложении  давления  прессования  отмечается  значительное  увеличение  прочности  пластифицированного  фибробетона.  Результаты  экспериментальных  исследований  показали,  что  при  прессовании  использование  только  базальтовых  волокон  приводит  к  повышению  прочности  исходного  бетона  примерно  в  1,35  раза,  а  введение  добавки  —  только  в  1,5  раза,  то  от  их  совместного  применения  прочность  исходного  бетона  выросла  более  чем  в  1,5  раза  (рис.  1,  табл.  1).  Значительная  часть  прироста  прочности  пластифицированного  прессованного  фибробетона  приходится  на  интенсивность  прессования  до  12  МПа.  Дальнейшее  увеличение  интенсивности  прессования  приводит  к  незначительному  увеличению  прочности  пластифицированного  фибробетона.  Увеличение  интенсивности  прессования  пластифицированного  фибробетона  свыше  12  МПа  не  приводит  к  значительным  изменениям  его  прочностных  характеристик. 

Таблица  1. 

Влияние  пластифицирующей  добавки  на  прочность  и  плотность  прессованного  фибробетона

Рисунок  1.  Влияние  на  прочность  прессованного  бетона  (М  500)  совместного  действия  дисперсного  армирования  и  пластифицирующей  добавки;  1  —  контрольные  образцы;  2  —  образцы  из  армированного  бетона  с  расходом  фибра  1,5  %  от  количества  цемента  и  пластификатора  0,5  %;  3  —  то  же,  количество  фибра  —  3  %  и  добавки  1  %

Рисунок  2.  Влияние  на  прочность  прессованного  бетона  (ПЦ  400  Д  20)  совместного  действия  дисперсного  армирования  и  пластифицирующей  добавки;  1  —  контрольные  образцы;  2  —  образцы  из  армированного  бетона  с  расходом  фибра  1,5  %  от  количества  цемента  и  пластификатора  0,5  %;  3  —  то  же,  количество  фибра  —  3  %  и  добавки  1  %

На  цементе  же  марки  ПЦ  400  Д  20  за  счет  совместного  использования  указываемых  факторов  удалось  повысить  прочность  бетона  нормального  твердения  примерно  в  1,2  раза  (рис.  2).  Как  и  в  ранее  проведенных  опытах,  увеличение  расхода  добавки  и  дисперсного  армирования  не  приводит  к  повышению  прочности  бетона.  Уплотнение  прессованием  пластифицированного  фибробетона  способствует  дальнейшему  увеличению  прочности  исходного  бетона.  Наибольший  прирост  прочности  отмечается  в  интервале  давлений  прессования  до  12  МПа. 

Так,  если  от  применения  только  базальтовых  волокон  в  прессованном  бетоне  увеличение  прочности  составило  более  1,7  раза,  а  от  введения  только  пластифицирующей  добавки  порядка  1,7  раза,  то  от  совместного  их  применения  повышение  прочности  составило  порядка  1,8  раза.  Эффективность  прессования  уменьшается  с  ростом  интенсивности  прессования.

Для  установления  связи  между  прочностью  прессованного  фибробетона  и  такими  факторами  как  величина  давления  прессования,  количество  дисперсной  арматуры,  расход  добавки  С-3  в  момент  испытания  был  реализован  план  эксперимента  (табл.  2).  В  результате  чего  было  получено  уравнение  регрессии  (1),  позволяющее  по  величине  коэффициентов  при  неизвестных  определить  роль  каждого  из  перечисленных  выше  факторов  в  получении  прочности  при  сжатии  прессованного  фибробетона.

Значения  остатков  регрессии,  как  видно  из  рис.  3,  подчиняется  графику  нормального  закона  распределения. 

Уравнение  регрессии  имеет  вид:

;

С  помощью  электронной  таблицы  Excel,  входящей  в  пакет  Microsoft  Office  найденызначения  коэффициентов  уравнения  регрессии:

  (1)

Таблица  2. 

План  проведения  эксперимента  и  полученные  результаты

Рисунок  3.  График  распределения  разностей  теоретической  и  экспериментальной  прочностей  (остатков  регрессии)

Из  уравнения  (1)  по  коэффициентам  регрессии  можно  констатировать,  что  наибольшее  влияние  на  прочность  прессованного  фибробетона  оказывает  суперпластификатор  С-3.  Однако,  данное  суждение  ошибочно  в  силу  достаточно  малого  значения  абсолютной  величины  расхода  добавки.  Таким  образом,  уплотнение  бетона  прессованием  играет  определяющую  роль  в  формирование  прочности  при  сжатии  прессованного  фибробетона.  Следующим  по  значимости  фактором  является  использование  суперпластификатора  С-3.  Наименьшее  влияние  на  формирование  прочности  оказывает  дисперсное  армирование  бетона  базальтовым  фиброволокном.

Список  литературы:

1.Пухаренко  Ю.В.  Принципы  формирования  структуры  и  прогнозирования  прочности  фибробетонов  //  Строительные  материалы  //  —  2004,  —  №  10.  —  с.  47—51.

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

3.Рабинович  Ф.Н.  Бетоны,  дисперсно-армированные  волокнами:  Обзор  ВНИИЭСМ.  М.,  1976.  —  73  с.

4.Сеськин  И.Е.  Влияние  технологии  уплотнения  бетона  прессованием  на  работу  конструкций.  Самара:  СамГУПС,  2006.  —  227  с.

5.Сеськин  И.Е.  Особенности  структурообразования  и  формирования  прочности  прессованного  цементного  камня  //  Строительные  материалы  //  —  2008  —  №  3.  —  С.  56.

6.Сеськин  И.Е.  Технологические  аспекты  формирования  прочности  и  деформативности  прессованного  бетона  //  Бетон  и  железобетон  //  —  2008  —  №  4.  —  с.  5—9. 

7.Ramakrishan  V.,  Neeraj  S.  Tolmare.  Performance  evaluation  of  3-D  basalt  fiber  reinforced  concrete  &  basalt  rod  reinforced  concrete.  South  Dakota  School  of  Mines  &  Technology,  Rapid  City,  SD.  November  1998,  —  P.  96. 

8.Tomas  U.  Ganion  Jr.  Influence  of  Polymer  Fiber  on  Strength  of  Concrete  //  International  Jourmal  of  Advanced  Science  and  Technology,  Vol.  55,  June,  2013  —  p.  53—66.