Фибра в бетоне испытания
Обновлено: 17.05.2024
Фибра в бетоне испытания
КОНСТРУКЦИИ ФИБРОБЕТОННЫЕ С НЕМЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ФИБРОЙ
Fiber reinforced concrete structures and precast products with non-steel fibers. Design rules
Дата введения 2017-10-18
Предисловие
Сведения о своде правил
1 ИСПОЛНИТЕЛЬ - НИИЖБ им.А.А.Гвоздева - институт ОАО "НИЦ "Строительство"
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 "Строительство"
3 ПОДГОТОВЛЕН к утверждению Департаментом архитектуры, строительства и градостроительной политики
6 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего свода правил соответствующее уведомление будет опубликовано в установленном порядке. Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте разработчика (Минстрой России) в сети Интернет
Изменение N 1 внесено изготовителем базы данных по тексту М.: Стандартинформ, 2019
Введение
Настоящий свод правил разработан с учетом обязательных требований, установленных в Федеральных законах от 27 декабря 2002 г. N 184-ФЗ "О техническом регулировании", от 30 декабря 2009 г. N 384-ФЗ "Технический регламент о безопасности зданий и сооружений" и содержит требования к расчету и проектированию бетонных и железобетонных конструкций, армированных полимерной композитной фиброй.
Свод правил разработан авторским коллективом НИИЖБ им.А.А.Гвоздева АО "НИЦ "Строительство" (д-р техн. наук Т.А.Мухамедиев (руководитель работы), кандидат техн. наук Д.В.Кузеванов; д-р техн. наук В.Ф.Степанова, канд. техн. наук А.В.Бучкин, канд. хим. наук В.Р.Фаликман) при участии Объединения юридических лиц "Союз производителей композитов" (С.Ю.Ветохин).
Изменение N 1 к СП 297.1325800.2017 разработано авторским коллективом АО "НИЦ "Строительство" - НИИЖБ им.А.А.Гвоздева (руководитель - д-р техн. наук А.Н.Давидюк; исполнители - д-р техн. наук В.Ф.Степанова, д-р техн. наук Т.А.Мухамедиев.
1 Область применения
1.1 Настоящий свод правил устанавливает требования к проектированию фибробетонных конструкций с неметаллической фиброй, изготовляемых из тяжелого и мелкозернистого бетонов и эксплуатируемых в климатических условиях России (при систематическом воздействии температур не выше плюс 50°C и не ниже минус 70°C) при статическом действии нагрузки и распространяется на проектирование бетонных и железобетонных конструкций зданий и сооружений различного назначения, армированных неметаллической фиброй.
2 Нормативные ссылки
В настоящем своде правил использованы нормативные ссылки на следующие документы:
ГОСТ 10180-2012 Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам
ГОСТ 27751-2014 Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения
ГОСТ 28840-90 Машины для испытания материалов на растяжение, сжатие и изгиб. Общие технические требования
ГОСТ 32794-2014 Композиты полимерные. Термины и определения
СП 63.13330.2012 "СНиП 52-01-2003 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения" (с изменениями N 1, N 2)
Примечание - При пользовании настоящим сводом правил целесообразно проверить действие ссылочных документов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте федерального органа исполнительной власти в сфере стандартизации в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный документ, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого документа с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого документа с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего свода правил в ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку. Сведения о действии сводов правил целесообразно проверить в Федеральном информационном фонде стандартов.
3 Термины и определения
В настоящем своде правил применяют термины по ГОСТ 32794, а также следующие термины с соответствующими определениями:
3.1 фибробетон: Бетон, армированный равномерно распределенными в его объеме фибрами, имеющими сцепление с бетоном по их поверхности.
3.2 фибробетонные конструкции: Конструкции из фибробетона без стержневой арматуры или с рабочей (в том числе предварительно напряженной) и/или конструктивной стержневой арматурой.
3.3 коэффициент фибрового армирования по объему: Относительное содержание объема фибр в единице объема фибробетона.
4 Общие требования
4.1 Фибробетон рекомендуется применять для изготовления конструкций, в которых эффективно могут быть использованы следующие его характеристики:
- повышенные трещиностойкость, ударная прочность, вязкость разрушения, износостойкость, морозостойкость, сопротивление кавитации;
- пониженные усадка и ползучесть.
4.2 Фибробетонные конструкции без стержневой арматуры рекомендуется применять в случае их преимущественной работы:
- на сжатие при расположении продольной сжимающей силы в пределах поперечного сечения элемента;
- на сжатие при расположении продольной сжимающей силы за пределами поперечного сечения элемента и на изгиб - в случаях, когда их разрушение не представляет непосредственной опасности для жизни людей, исправности и сохранности оборудования.
В остальных случаях рекомендуется применять фибробетонные конструкции с рабочей стержневой арматурой.
4.3 Содержание фибры в единице объема фибробетона следует назначать в соответствии с требованиями к его физико-механическим свойствам, назначаемым из условий применения и требований настоящего свода правил.
4.4 В рабочих чертежах фибробетонных конструкций следует указывать вид фибры и ее требуемое содержание (объем фибры) в 1 м фибробетонной смеси, классы и марки фибробетона (в том числе и класс по остаточной прочности на растяжение), а в случае необходимости - приводить требования к технологическим приемам изготовления, обеспечивающим требуемые свойства фибробетона.
4.5 Расчеты фибробетонных конструкций следует производить с учетом общих положений и требований, указанных в разделах 4 и 5 СП 63.13330.2012.
5 Материалы
5.1 Нормативные и расчетные характеристики стальной арматуры
5.1.1 Нормативные и расчетные значения характеристик стальной арматуры, а при расчете конструкций по нелинейной деформационной модели - диаграммы ее деформирования, следует принимать по СП 63.13330.
5.2 Нормативные и расчетные характеристики фибробетона
5.2.1 Для фибробетонных конструкций, проектируемых в соответствии с требованиями настоящего свода правил, в качестве бетона-матрицы следует использовать следующие конструкционные бетоны:
- тяжелый средней плотности от 2200 до 2500 кг/м;
- мелкозернистый средней плотности от 1800 до 2200 кг/м.
5.2.2 Основными нормируемыми и контролируемыми показателями качества фибробетона являются:
- класс по прочности на сжатие ;
- класс по прочности на осевое растяжение ;
- класс по остаточной прочности на растяжение ;
- марка по морозостойкости F;
- марка по водонепроницаемости W.
5.2.3 Класс фибробетона по прочности на сжатие соответствует значению кубиковой прочности фибробетона на сжатие, МПа, с обеспеченностью 0,95 (нормативная кубиковая прочность).
Класс фибробетона по прочности на осевое растяжение соответствует значению прочности фибробетона на осевое растяжение, МПа, с обеспеченностью 0,95 (нормативная прочность бетона).
Класс фибробетона по остаточной прочности на растяжение соответствует значению остаточной прочности фибробетона на растяжение, МПа, с обеспеченностью 0,95 (нормативная прочность бетона).
Марка фибробетона по морозостойкости F соответствует минимальному числу циклов переменного замораживания и оттаивания, выдерживаемых образцом при стандартном испытании.
Марка фибробетона по водонепроницаемости W соответствует максимальному значению давления воды, МПа·10, выдерживаемому фибробетонным образцом при испытании.
Классы фибробетона по прочности на сжатие и по прочности на осевое растяжение назначают по результатам испытаний контрольных образцов в соответствии с ГОСТ 10180. Допускается класс фибробетона по прочности на осевое растяжение назначать по результатам испытаний контрольных образцов-балок на изгиб в соответствии с приложением Б.
Класс фибробетона по остаточной прочности на осевое растяжение назначают с указанием индекса подкласса "a", "b", "c", "d" или "e" (таблица 1) по результатам испытаний контрольных образцов-балок на изгиб в соответствии с приложением Б и таблицей 2. При назначении класса фибробетона по остаточной прочности на растяжение нормативные значения остаточного сопротивления растяжению принимают равными числовой характеристике класса фибробетона по остаточной прочности на растяжение. Числовое значение класса фибробетона по остаточной прочности на растяжение характеризует гарантированную прочность фибробетона на растяжение , с обеспеченностью 0,95, соответствующую значению перемещений внешних граней надреза контрольных образцов, равному 2,5 мм, при испытаниях на изгиб (приложение Б).
Классы фибробетона по прочности на сжатие , по прочности на осевое растяжение и по остаточной прочности на растяжение (с указанием индекса подкласса) назначают для фибробетонов и конструкций всех видов.
Марку фибробетона по морозостойкости F назначают для конструкций, подвергающихся воздействию переменного замораживания и оттаивания.
Марку фибробетона по водонепроницаемости W назначают для конструкций, к которым предъявляют требования по ограничению водопроницаемости.
Таблица 1 - Классы фибробетона по остаточной прочности на растяжение
Классы фибробетона по остаточной прочности на растяжение
Тяжелый и мелкозернистый
; ; ; ; ; ; ; ; ; ; (="", "b", "с", "d" или "е" - индекс подкласса)
5.2.4 Для фибробетонных конструкций следует предусматривать классы фибробетона по прочности на сжатие, осевое растяжение и марки фибробетона, принятые в СП 63.13330 для обычного тяжелого и мелкозернистого бетонов, и классы по остаточной прочности на растяжение, приведенные в таблице 1.
Фибра в бетоне испытания
Часы работы пн-пт: 9:00-18:00
Наша продукция
Исходные материалы
В качестве исходных материалов для экспериментального состава мелкозернистого бетона использовали следующие материалы:
Минералогический состав и некоторые физико-механические характеристики используемого цемента, принятые согласно протоколу качественных сырьевых характеристик от производителя LafargeHolcim, приведены в табл. 3 и на рис. 11.
Результаты испытаний
Подбор оптимальных дозировок полипропиленовых фибр
Для подбора оптимального содержания полипропиленовых фибр Concrix ES50 и Fibrofor High Grade 190 в составе мелкозернистого бетона были определены следующие параметры:
- удобоукладываемость;
- сохраняемость бетонной смеси;
- предел прочности при изгибе;
- предел прочности при сжатии.
Экспериментальные рецептуры бетона с макрофиброй Concrix ES50 и микрофиброй Fibrofor High Grade 190 представлены в табл. 4.
При контроле определялись следующие параметры: удобоукладываемость и сохраняемость бетонной смеси. Для оценки удобоукладываемости пробы бетонной смеси для испытаний отбирались на месте ее приготовления согласно ГОСТ 10181-2014 из средней части замеса. Испытание начиналось не позднее чем через 10 минут после отбора пробы. Полученные результаты представлены на рис. 12.
Исследование влияния макроволокна Concrix ES50 и микрофибры Fibrofor High Grade 190 на прочностные характеристики бетона было проведено в составах бетонных смесей, принятых по табл. 4. Бетонные образцы обладали гладкой поверхностью. При проведении испытаний на изгиб волокна в основном не рвались, а выдергивались из бетона. Результаты определения предела прочности при изгибе и сжатии образцов бетона с различным содержанием макроволокна Concrix ES50 (CES)и микроволокна Fibrofor High Grade 190 (FHG)в возрасте 28 суток представлены на рисунке 13.
По результатам проведенных испытаний было получено, что введение макроволокна Concrix ES50 в количестве 3 и 4,5 кг/м 3 не приводит к увеличению водопотребности смеси, а марка по удобоукладываемости остается без изменений.
Введение в состав бетона макроволокна Concrix ES50 в количестве 3 кг/м 3 повышает предел прочности при сжатии в большей степени по сравнению с составом, содержащим макроволокно в количестве 4,5 кг/м 3 .
Исходя из условия повышения предела прочности на растяжении при изгибе, следует выбирать состав бетона, содержащий макроволокно в количестве 4,5 кг/м 3 . С таким содержанием макроволокна предел прочности на растяжение при изгибе увеличивается до 42%, в то время как 3 кг/м З увеличивает предел прочности при изгибе до 23%.
При введении синтетического микроволокна Fibrofor High Grade 190 с расходом 0,9 и 1,0 кг/м З осадка конуса несколько уменьшилась, марка по удобоукладываемости смеси осталась прежней ПЗ. Таким образом, из условия сохранения водопотребности смеси, целесообразно назначать расход волокна 0,9-1,0 кг/м З .
Введение в состав бетона микроволокна Fibrofor High Grade 190 в количестве 1,1 кг/м 3 повышает предел прочности при сжатии и предел прочности на растяжение при изгибе в большей степени по сравнению с составами, содержащими микроволокно в количестве 0,9 и 1,0 кг/м 3 . Однако разница между значениями физикомеханических показателей рецептуры с микроволокном в количестве 1,0 кг/м 3 и 1,1 кг/м 3 не значительна.
Сравнение полипропиленовой фибры Concrix ES50, FibroforHighGrade 190 и базовой базальтовой фибры
Для испытания бетона на прочность при сжатии и растяжении при изгибе были изготовлены образцы – кубы размером 100x100x100 мм и балки размером 100x100x240 мм. В табл. 5 представлены экспериментальные составы исследуемых рецептур бетона с добавками микроволокон Fibrofor High Grade 190, макроволокон Concrix ES50 и базового базальтового волокна.
Результаты испытания бетонных образцов на прочность при сжатии и прочность на растяжение при изгибе в возрасте 7 и 28 суток представлены на рис. 14-15.
Введение микрофибры Fibrofor High Grade 190 (1 кг/м 3 ) позволило увеличить прочность бетона при сжатии в возрасте 7 суток на 9%, а в возрасте 28 суток на 14,5%.
Применение макрофибры Concrix ES50 (4,5 кг/м 3 ) увеличило прочность бетона при сжатии в возрасте 7 суток на 5%, а в возрасте 28 суток – на 4%.
Содержание базальтовой фибры 1,4 кг/м 3 снизило прочность бетона при сжатии в возрасте 7 суток на 3%, а в возрасте 28 суток – на 8%.
Введение микрофибры Fibrofor High Grade 190 (1 кг/м 3 ) позволило увеличить прочность бетона на растяжение при изгибе в возрасте 7 суток на 9%, а в возрасте 28 суток – на 23%.
Применение макрофибры Concrix ES50 (4,5 кг/м 3 ) при приготовлении бетонной смеси в значительной степени повлияло на увеличение прочности бетона на растяжение при изгибе. В возрасте 7 суток прочность бетона на растяжение при изгибе увеличилась на 18% по сравнению с контрольными образцами бетона без фибры, а в возрасте 28 суток возросла на 33%.
Содержание базальтовой фибры 1,4 кг/м 3 повысило прочность бетона при изгибе в возрасте 7 суток на 15%, а в возрасте 28 суток – на 31%.
Выводы
По результатам выполненных исследований можно сделать следующие выводы:
− многочисленные исследования, проведенные учеными из различных стран, не дают однозначного ответа об абсолютных преимуществах того или иного вида фибры, однако большинство исследователей отмечают преимущественное использование в бетоне стальной, базальтовой и полипропиленовой фибры;
− выбор фибры для армирования бетонов следует определять, исходя из функционального назначения конструкций и условий эксплуатации с учетом видов коррозионных воздействий: при эксплуатации в условиях воздействия кислот предпочтение следует отдавать базальтовой и полипропиленовой фибре, в условиях воздействия щелочей – стальной и полипропиленовой;
− эффективность применения фибры для армирования бетонов определяется, прежде всего, оптимально подобранной дозировкой для каждого вида фибры, при этом оптимальные дозировки фибры различных видов могут существенно отличаться для одинаковых технологических составов бетона.
Фибра в бетоне испытания
Часы работы пн-пт: 9:00-18:00
Наша продукция
Рассмотрены дефекты строительных конструкций, наиболее распространенные на строительных площадках исследуемого региона, и методы, позволяющие предупредить возникновение таких дефектов. Одним из таких методов является применение самоуплотняющихся бетонов, армированных фиброволокном. Показаны результаты исследований самоуплотняющейся бетонной смеси и бетона, влияние полимерных волокон на свойства самоуплотняющихся бетонных смесей и конечного конгломерата. Проведены лабораторные испытания и сделаны выводы об оптимальном содержании фибры в составах самоуплотняющегося бетона. Приведены результаты определения прочности на сжатие, изгиб, а также влияние содержания фиброволокна на усадочные деформации 1 .
The article presents an overview of the building structures’ defects, widespread at the sites of the researched region construction, as well as the methods that allow preventing such defects` emergence. One of these methods is usage of self-compacting concretes reinforced with fiber. The research results of self-compacting concrete (SCC) mix and concrete researches, polymeric fiber impact on SCC mixes and final product properties are submitted. Laboratory tests were carried out, which permitted coming to conclusions on optimal fiber content in SCC mixes. The results of compressive strength tests and bending tensile tests, as well as the impact of fiber proportions on shrinking deformation are described. Keywords: self-compacting concrete (SCC), fiber-reinforcement, fiber.
Большой опыт, накопленный сотрудниками Алматинского ТОО «НИИСТРОМПРОЕКТ» за несколько лет инспекционных работ на строительных площадках и заводах по производству ЖБИ, а также систематические исследования и испытания изделий и конструкций в процессе эксплуатации показывают, что очень важно не только обеспечить заданные свойства бетона, но и сохранить их в течение всего периода эксплуатации здания или конструкции. Как указано в [1], развитие науки о бетоне и технологии сборного и монолитного железобетона позволило существенно повысить долговечность бетона, улучшить его качество, спрогнозировать поведение бетона в конструкциях при воздействии различных факторов. Появилась реальная возможность обеспечения длительной стабильности свойств материала в процессе эксплуатации. Внедрение высокопрочных быстротвердеющих бетонов позволяет разработать новые конструктивные элементы и технологии, значительно расширить номенклатуру бетонных изделий и конструкций.
Рис. 1. Недостаточное или неправильное уплотнение бетонной смеси
Однако, наряду с явным прогрессом в строительном материаловедении и нынешнем материально-техническом оснащении строительных площадок, имеют место нарушения, допускаемые как производственниками на бетонных заводах, так и строителями при производстве монолитного бетонирования на объектах. Например, такие нарушения производства бетонных работ, как:
- недостаточное или неправильное уплотнение бетонной смеси при укладке в опалубку, вследствие чего образуются сколы и раковины в теле бетона (рис. 1);
- расслоение бетонной смеси вследствие неправильного подбора состава бетона, использования заполнителей и химических добавок низкого качества, отсутствия должного поэтапного лабораторного контроля (рис. 2);
- возникновение трещин, выбоин и углублений в бетоне (рис. 3), связанных с нарушениями технологии строительства и уходом за бетоном в летний период (при температуре окружающей среды от 30 до 45 °С);
- разрушение бетона по краям, на срезах и выступах (рис. 4) вследствие неверного ухода за бетоном в ранние сроки твердения при низких температурах в зимний период.
Одним из способов, позволяющих решить некоторые из вышеперечисленных проблем, является применение самоуплотняющихся бетонов с высокой кинетикой набора прочности в ранние сроки твердения и низкими усадочными деформациями. Самоуплотняющийся бетон находит все более широкое применение в Республике Казахстан. В [2] говорится, что пока этот бетон применяется в основном при монолитном строительстве. Два завода г. Алматы освоили его выпуск, применяя технологический регламент и составы, разработанные алматинским ТОО «НИИСТРОМПРОЕКТ» специально под каждое конкретное предприятие, с учетом технических параметров бетоносмесительных установок, весодозировочного оборудования, используемого вяжущего, мелкодисперсного наполнителя, качества применяемых заполнителей и химических добавок. Также перспективным является его дальнейшее использование для производства сборного железобетона, устройства монолитных высокопрочных бесшовных полов, торкретбетонирования, реставрации и усиления конструкций. Однако из [3] следует, что использование этого материала для вышеуказанных целей имеет определенные трудности, связанные прежде всего с высокой удобоукладываемостью этих бетонов. Согласно The European Guidelines for SelfCompacting Concrete. Specification, Production and Use 2 , самоуплотняющийся бетон (СУБ) по показателю удобоукладываемости классифицируется на три класса (табл. 1).
Классификация СУБ по показателю удобоукладываемости (Таблица 1)
| Класс | Расплыв конуса |
| SF 1 | 550-650 |
| SF 2 | 660-750 |
| SF 3 | 760-850 |
Рис. 5. Кривая течения СУБ
В связи с реологическими особенностями самоуплотняющихся бетонов (цементное тесто должно иметь необходимые тиксотропные свойства (рис. 5)), чтобы поддерживать в подвешенном состоянии конкретный набор зерен заполнителя, должно быть обеспечено условие отсутствия сегрегации: статический предел текучести больше минимального статического предела текучести (рис. 6).
Рис. 6. Условие отсутствия сегрегации
Очень важно выдерживать оптимальное объемное количество цементного теста, в котором количество воды будет обеспечивать именно ту пластическую вязкость, при которой достигается необходимый предел текучести для заданного бетона с целью исключить риски блокировки (прохождения через препятствия) и дефекты поверхности изделий [4].
На данный момент нормативной базой и застройщиками проводится планомерное повышение требований к качеству, физико-механическим, эксплуатационным свойствам зданий и сооружений. С учетом вышеуказанных технологических особенностей СУБ в настоящее время у заводов-производителей самоуплотняющихся и товарных бетонов возникла необходимость более эффективного повышения качественных характеристик выпускаемой продукции. По этой причине промышленные предприятия строительной отрасли обратились в алматинский «НИИСТРОМПРОЕКТ» с заявкой на разработку составов самоуплотняющихся бетонов, которые будут отвечать всем требованиям нормативной документации и застройщиков.
Одним из способов повышения деформационных свойств бетона является объемное армирование с применением фиброволокна. Изучив накопленный опыт ученых других государств, инженеры ТОО «НИИСТРОМПРОЕКТ» решили провести лабораторные испытания самоуплотняющихся бетонов с фиброармированием.
Исследования дисперсно-армированных бетонов из высокоподвижных или самоуплотняющихся смесей ранее проводились и в России, и на территории Германии [5]. В этих работах отмечалось, что фиброволокно, добавленное в бетонную смесь, распределяется в ней во время перемешивания, оптимизирует внутреннюю структуру цементного камня, в результате чего бетон становится более прочным, долговечным и с высокими эксплуатационными свойствами. На данные показатели свойств фибробетона основное влияние оказывают характеристики качества составляющих его исходных материалов, в том числе фибры. Из [6] следует, что для получения фибробетона с высокими эксплуатационными свойствами и долговечностью необходимо достичь технологической совместимости фибры и цементного камня, т. е. фибра должна быть равномерно распределена в оптимальном количестве в растворной части бетона, а фибробетонная смесь должна иметь достаточную удобоукладываемость, соответствовать технологии производства изделий и конструкций.
Для этих целей нами было выбрано полипропиленовое фиброволокно (табл. 2) по следующим причинам: инертно в кислотной и щелочной среде, имеет низкую стоимость, имеет большое количество волокон в единице объема. В связи с этим, несмотря на пониженную прочность на растяжение и анкерную способность полипропиленового волокна, при рассмотрении технико-экономических показателей применения полипропиленовое волокно имеет необходимое соотношение «результат — стоимость». Кроме того, из всех широко применяемых волокон полипропиленовое волокно не создает проблем в применении, может быть добавлено на любой стадии приготовления фибробетона, не подвержено комкованию и коррозии [6].
Физические свойства образца фиброволокна (Таблица 2)
Задача, поставленная заводами-производ ит елями самоуплотняющегося бетона: заключается в необходимости провести исследование основных свойств самоуплотняющегося фибробетона класса В40 с использованием полипропиленовой фибры. В качестве контрольного состава был выбран уже действующий на заводах состав СУБ В40 без использования фиброволокна (табл. 3).
Исследуемые составы (Таблица 3)
Для выполнения поставленных задач необходимо было определить оптимальное содержание фиброволокна в составе самоуплотняющейся смеси. Введение дополнительного компонента приводит к повышению водопотребления смеси вследствие увеличения суммарной удельной поверхности. В связи с этим, первостепенной задачей является нахождение нужного количества воды, которое обеспечит необходимые реологические свойства самоуплотняющейся смеси, но при этом не будет плохо влиять на физикомеханические и эксплуатационные свойства конечного конгломерата. Ниже представлен график, отражающий результаты испытаний по определению расплыва конуса самоуплотняющихся смесей вышеуказанных составов (рис. 7).
Рис. 7. График зависимости расплыва конуса от содержания фибры
По результатам ранее проведенных исследований ТОО «НИИСТРОМПРОЕКТ» было установлено, что оптимальным расплывом конуса смеси как для производства монолитных работ, так и при производстве ЖБИ, является расплыв в диапазоне от 65 до 70 см [2]. В связи с этим можно сделать вывод, что составы № 1–5 имеют необходимый расплыв конуса.
В связи с принципиально различными свойствами бетонных смесей стандартных тяжелых бетонов и самоуплотняющихся, основополагающее значение для СУБ имеет такой показатель, как текучесть. В процессе исследований также было изучено влияние вводимого количества фибры на данный показатель. Ниже представлен график, отражающий результаты испытаний по определению текучести самоуплотняющихся смесей вышеуказанных составов (рис. 8).
Текучесть самоуплотняющегося бетона при формовке изделий будет влиять на ее прохождение через препятствия, способность полностью заполнить форму. Приемлемой является текучесть не выше 40 с. Использование смесей с текучестью выше 40 с приведет к тому, что смесь ввиду высокой вязкости потеряет способность к течению, будет залипать на стенках насосных установок при перекачивании. Поэтому использование таких смесей неприемлемо с эксплуатационной точки зрения. В связи с этим можно сделать вывод, что составы № 1–4 имеют необходимый показатель текучести и расплыва конуса и могут быть рассмотрены по другим характеристикам.
Было проведено исследование влияния количества введенного волокна на свойства не только бетонной смеси, но и конечного конгломерата.
По результатам данных испытаний (рис. 9) можно сделать вывод, что по показателю прочности при сжатии все исследуемые составы соответствуют классу бетона В40 с запасом прочности.
Рис. 9. График зависимости предела прочности при сжатии от содержания фибры
Также одним из основных показателей бетона и искомой характеристикой при выполнении исследований является прочность при изгибе (рис. 10), так как основная цель введения фиброволокна — повышение характеристик бетона при изгибающих нагрузках.
Рис. 10. График зависимости предела прочности при изгибе от содержания фибры
По результатам этого испытания состав № 4 показал наивысший показатель. Также по результатам вышеописанных испытаний данный состав удовлетворяет остальным требованиям.
Заключительным испытанием было определение усадочных деформаций (рис. 11). Одной из частых вышеуказанных проблем, встречающихся на строительной площадке, является появление усадочных трещин. По причине того, что СУБ является специфическим бетоном с повышенным объемным содержанием цементного теста, необходимо доказать, что этот факт не повлияет на повышение риска образования усадочных трещин.
Рис. 11. График зависимости усадочных деформаций от содержания фибры
По результатам вышепроведенных испытаний можно заключить следующее:
- введение в состав самоуплотняющихся бетонных смесей фиброволокна повышает устойчивость конгломерата к возникновению усадочных деформаций;
- при применении стандартных отработанных составов СУБ приемлемым и необходимым для повышения физико-механических характеристик бетона минимальным содержанием фибры является расход 2 кг/м 3 . При повышении расхода фибры от 2,5 кг/м 3 и выше снижаются характеристики бетонной смеси;
- приемлемые показатели показывает состав № 4 (с добавлением 2 кг фибры и 235 кг воды).
Резюмируя результаты проведенных испытаний, можно сделать вывод о том, что введение
определенного количества полипропиленового волокна улучшает деформационные характеристики действующих заводских составов СУБ, в частности, повышая прочность при изгибе и уменьшая величину усадочных деформаций. Объемное фиброармирование самоуплотняющихся бетонных смесей может быть рекомендовано к применению в производстве, особенно при ведении работ в летнее время.
Библиографический список
- Ахметов Д. А., Жакипбеков Ш. К. Перспективные ячеистые бетоны с использованием модифицирующих добавок и техногенных отходов. Алматы: Salem, 2014. С. 7–8.
- Ахметов Д. А., Роот Е. Н. Опыт применения самоуплотняющихся бетонов в строительной индустрии Республики Казахстан // Молодой ученый. 2017. № 48 (182). С. 11–14.
- Ахметов Д. А., Утепов Е. Б., Пак В. Е. Исследование влияния мелкодисперсных наполнителей из техногенных отходов на удобоукладываемость самоуплотняющихся бетонов (СУБ) // Вестник АО «КазНИИСА». 2018. № 10. С. 25–28.
- Храпко М. Самоуплотняющийся бетон // Сб. лекций с конф. International Concrete Conference & Exhibition. 2017. P. 7.
- Ambroise J., Rols S., Pera J. Properties of self-leveling concrete reinforced by steel fibers // Proceedings of the 3nd International RILEM Workshop on Reinforced Cement Composites, HPFRCC3, Mainz. 1999. Pp. 9–17.
- Шишканова В. И., Прокофьева Ю. А. Самоуплотняющиеся фибробетоны для монолитных конструкций // Наука и образование: Новое время. 2019. № 2 (31). С. 99–106.
References
- Akhmetov D. A., Zhakipbekov Sh. K. Perspektivnye betony s ispol’zovaniem modifitsiruyushchikh dobavok i tekhnogennykh otkhodov [Perspective cellular concrete with use of modifying additives and technogenic wastes]. Salem, Almaty, 2014, pp. 7−8.
- Akhmetov D. A., Root E. N. Opyt primeneniya samouplotnyayushchikhsya betonov v stroitel’noy industrii Respubliki Kazakhstan [Experience of application of selfcompacting concretes in the construction industry of the Republic of Kazakhstan]. Mezhdunarodngo nauchnyy zhurnal «Molodoy uchenyy» − International scientific journal “Young scientist”, 2017, no. 48, pp. 11−14.
- Akhmetov D. A., Utepov E. B., Pak V. E. Issledovanie vliyaniya melkodispersnykh napolniteley iz tekhnogennykh otkhodov na udoboukladyvaemost’ samouplotnyayushchikhsya betonov (SUB) [Research of influence of fine fillers from technogenic wastes on workability of self-compacting concretes (SUB)]. VestnikAO KazNIISA – Bulletin of AO KazNIISA, 2018, no. 10, pp. 25−28.
- Khrapko M. Samouplotnyayushchiysyabeton [Selfcompacting concrete]. Coll. works “International Concrete Conference & Exhibition”, 2017, p. 7.
- Ambroise J., Rols S., Pera J. Properties of self-leveling concrete reinforced by steel fibers. Proceedings of the 3-d International RILEM Workshop on Reinforced Cement Composites, HPFRCC3, Mainz. 1999, pp. 9–17.
- Shishkanova V. I., Prokof’eva Yu. A. Samouplotnyayushchiesya fibrobetony dlya monolitnykh konstruktsiy [Self-compacting fiber-reinforced concrete for monolithic structures]. Nauka i obrazovanie: Novoe vremya – Science and education: New time, 2019, no. 2 (31), pp. 99–106.
Сноски
2 The European Guidelines for Self-Compacting Concrete. Specification, Production and Use. United Kingdom: EFNARC, 2005. P. 17.
Авторы:
© Е. Б. Утепов, д-р техн. наук, доцент
(Евразийский национальный университет им. Л. Н. Гумилева)
E-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
© Д. А. Ахметов, д-р техн. наук, ген. директор
© Е. Н. Роот, магистр техн. наук, менеджер проектов
© М. А. Ермуханбет, магистр техн. наук,
старший инженер лаборатории (ТОО «НИИСТРОМПРОЕКТ»)
E-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript. , Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript. , Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Сделаем и испытаем бетон с пластификатором и фиброй
На строительном рынке предлагается большое разнообразие пластификаторов, которые позволяют сделать раствор более пластичным при меньшем включении воды. По идеи их использование должно способствовать меньшей усадке и увеличению прочности, но так ли это на самом деле? Также возникает вопрос о том – способно ли армирование фиброй поменять характеристики бетона, так как против обычной стальной арматуры или сетки она не внушает доверие.
Материалы:
Испытание обычного бетона, улучшенного пластификатором, а также с фиброй и пластификатором
Для эксперимента замешивается густой бетон марки М500.
С бетономешалки отбирается образец в пластиковое ведро. Этот раствор за счет густоты плохо разглаживается.
Чтобы получить второй образец, к обычному бетону в мешалке добавляется пластификатор по инструкции. Раствор сразу же становится пластичным. Образец отбирается во второе ведро. Этот бетон легко растекается.
Для третьего образца в бетономешалку добавляется фиброволокно. После вымешивания бетон также отбирается в пустое ведро.
После схватывания образцов в затененном месте начаты испытания.
Обычный бетон имеет видимые поры, является достаточно шероховатым. При броске на металлический лист с высоты 2 м он разбивается после пары падений. При ударе молотка образец легко крошится.
Бетон с пластификатором выглядит глянцевым, пор на нем меньше, но на образце появилась тонкая трещина.
По прочности он хуже обычного бетона. Образец разбивается при броске с высоты 2 м с первого раза. Он также легко крошится кувалдой.
Образец с пластификатором и фиброй также глянцевый сверху.
Чтобы разбить его, пришлось бросать с высоты 2 м с десяток раз.
Трещины появляются, но куски держатся на фибре.
Такой бетон выдерживает удары кувалдой.
С этого можно сделать вывод, что пластификатор снижает прочность, но облегчает работу с бетоном, делает его поверхность гладкой и глянцевой. Действительно полезным является только добавление фибры. С ней бетон делается почти неубиваемым. Лучше всего использовать только ее без пластификатора.
Смотрите видео
Фибра для бетона
Базальтовая фибра для бетона - дисперсное армирование бетонов базальтовыми волокнами
Технология дисперсного армирования бетонов фиброй становится все более популярной. Её актуальность обусловлена прежде всего тем, что засчет этого можно значительно повысить физико – механические свойства бетонных конструкций. Фибра для бетона является так называемой «дисперсной арматурой», её волокна сцепляются с бетоном и армируют его по всему объему, благодаря чему повышаются прочностные характеристики конструкции. Получившийся композиционный материал называется – фибробетон.
Доставка базальтового фиброволокна от 100 кг в любой регион напрямую с завода без наценок
Основные и наиболее распространенные виды фибры для бетона:
- Базальтовая фибра
- Металлическая фибра(стальная,стальная анкерная, волновая и т.д.)
- Полипропиленовая фибра
- Полиамидная фибра
- Углеродная фибра
Влияние базальтовой фибры, на характеристики бетона
Базальтовые волокна превосходят по прочности стальные и полипропиленовые, а засчет низкой плотности, по сравнению со стальными, их количество в бетоне будет значительно больше, также волокна базальта имеют меньший коэффициент удлинения чем полипропиленовые, что гораздо лучше препятствует образованию трещин в бетоне, во время усадки, и при воздействии высоких нагрузок.
Испытания по определению воздействия базальтовой фибры на структуру бетона
В ходе испытаний бетонов армированных базальтовой фиброй было установлено:
- На границе цементного камня и волокон базальта, проходит хемосорбционное взаимодействие с появлением вновьобразовывающихся новообразований, относящихся к низкоосновным гидросиликатам кальция.
- Базальтовая фибра состоит из еще более тонких волокон. На их поверхности в местах дефектов образующихся от механических воздействий происходит процесс кристаллизации, появляется сеть тонких гексагональных пластин и игольчатых кристаллов, которые срастаются со сферическими зернами цементной системы, дополнительно усиливая действие волокна как дисперсной арматуры. Волокно имеет полую структуру в торцевую часть которой проникают продукты гидратации с образованием кристаллических сростков. Благодаря этому происходит увеличение прочности цементного камня.
Фибра в бетоне вступает в такую реакцию с камнем цемента, что становится с ним единым целым, придавая ему тем самым дополнительные прочностные характеристики.
Структура базальтофибробетона схожа с бетоном, армированным металлической сеткой, но базальтофибробетон намного прочнее, так как базальтовая фибра в бетоне обладает более высокой степенью дисперсности в армируемом камне, бетон, который армирован базальтовой фиброй, может выдерживать большие деформационные напряжения, засчет того, что волокно не подвержено пластическим деформациям при напряжении, а его модуль упругости выше чем у стали.
Повышение прочности цементного камня также происходит благодаря влиянию волокон базальта на места концентрации напряжений которые ослаблены из-за структурных дефектов, либо вследствие повышенной пористости.
Результаты испытаний по воздействию базальтовых волокон на прочностные характеристики бетонных конструкций
Влиянием фибры на бетон, его прочностные характеристики и физико – механические свойства, занимаются ученые во многих строительных и научно-исследовательских институтах мира. Так во время проведения работ в НИИЖБ, по изучению влияния базальтовой фибры на мелкозернистый бетон, были сделаны следующе выводы:
- Базальтофибробетон при изгибе выдерживает более высокие нагрузки, чем не армированный бетон. При этом разрушение носит упруго-пластичный характер, в то время как неармированный бетон разрушается хрупко.
- Доказано экспериментальным путем, что базальтовое волокно снижает усадочные деформации при твердении, особенно на ранних сроках, что способствует повышению сопротивления к восприятию деструктивных напряжений внутри тела бетона при переменном замораживании и оттаивании, а, следовательно,получению бетонов повышенной морозостойкости:
- Фибра в бетоне снижает его проницаемость. Марка по водонепроницаемости может достигать значений W16, в зависимости от пропорции и марки бетона. Коэффициент диффузионной проницаемости для хлоридов равен 1х10"9 см2/сек, что соответствует особо плотному бетону:
- Срок эксплуатации бетонных изделий и конструкций, армированных базальтовой фиброй увеличивается в два раза, это достигается засчет улучшения физико-технических свойств базальтофибробетона, и увеличенного срока службы.
Заключение о влиянии базальтовой фибры на свойства бетона
Исходя из этого, можно сделать вывод, что базальтовая фибра в бетоне, значительно повышает все его характеристики, и позволяет получить более прочные и надежные конструкции, с увеличенным сроком эксплуатации, благодаря чему достигается значительный экономический эффект, бетонная конструкция армированная базальтовым фиброволокном способна выдерживать более мощные динамические и ударные нагрузки, обладает повышенной коррозионной стойкостью.
Базальтофибробетон характеризуется увеличенной водонепроницаемостью и морозостойкостью, способен дольше выдерживать воздействие высоких температур и открытого огня.
Поверхность бетона армированного базальтовой фиброй имеет повышенный коэффициент истираемости – на 60%.
Добавление базальтового фиброволокна в бетон, повышает его прочность в критический момент на стадии высыхания в первые 2 – 6 часов после усадки и борется с трещинообразованием, вероятность появления усадочных трещин меньше на 95%.
Купить базальтовую фибру в Краснодаре Вы сможете в компании «Энрост». Мы реализуем фибру оптом и в розницу, осуществляем доставку продукции на объект, работаем наличным и безналичным расчетом с НДС. Дополнительную консультацию Вы можете получить, позвонив по нашим телефонам.
Читайте также: