Руководитель разработки (темы) д-р техн. наук, профессор, Член-корреспондент РААСН - Ю.В. Пухаренко
Канд. техн. наук, доцент - Д.А. Пантелеев, М.И. Жаворонков,И.У. Аубакирова
Инженер - М.П. Кострикин, О.Ю Пухаренко
1. Общие положения
1.1 Рекомендации разработаны кафедрой технологии строительных материалов и метрологии СПбГАСУ на основе результатов исследований и практического опыта, накопленного в процессе работы с фибробетонами, армированными низкомодульными синтетическими волокнами, для помощи при изготовлении фибробетонных изделий и конструкций с использованием синтетической фибры производства ООО «РУССЕАЛ» и служат для:
– обоснования рационального выбора вида волокон (фибры) для эффективного применения в составе бетона строительных изделий и конструкций;
– определения оптимального соотношения исходных компонентов и их количества, включая фибру, в составе фибробетона;
– назначения оптимальных условий и режимов проведения технологических операций на всех стадиях изготовления изделий и конструкций с применением фиброармированных бетонов.
1.2 Синтетические волокна для армирования бетонов изготавливаются преимущественно из полипропилена, отличающегося высокой коррозионной стойкостью и химической инертностью к щелочной среде, что определяет их сохранность на протяжении всего срока службы конструкции.
1.3 Исходя из различий в геометрических характеристиках, применяемые для армирования бетона низкомодульные синтетические волокна условно делят на макроволокна (макрофибру) и микроволокна (микрофибру).
1.4 Синтетические макроволокна способствуют увеличению прочности бетона, повышению его ударостойкости и стойкости к истирающим воздействиям, обеспечивают вязкий характер разрушения, что увеличивает эксплуатационную надежность и безопасность строительных конструкций.
1.5 Синтетические микроволокна положительно влияют на структуру бетона, предотвращают появление усадочных трещин, улучшают показатели долговечности (повышают морозостойкость и непроницаемость), а также увеличивают безопасность конструкций, потенциально подверженных воздействию высоких температур (свыше 400°С), препятствуя взрывному разрушению бетона.
1.6. Комбинирование оптимальных количеств микро- и макрофибры в составе одного композита позволяет сочетать положительные качества обоих видов волокон, увеличивая диапазон улучшенных характеристик.
1.7. Применение микро- и макроволокон способствует уменьшению расхода или полному отказу от использования обычной стержневой арматуры в составе железобетонных изделий и конструкций.
1.8. Примеры рационального использования низкомодульных синтетических волокон для дисперсного армирования бетона при изготовлении бетонных и железобетонных изделий и конструкций представлены в табл.1.
Таблица 1 – Рекомендуемые области использования синтетических волокон
Изделия и конструкции |
Вид синтетической фибры |
Эффект от армирования |
Несущие конструкции с зонным дисперсным армированием (плиты покрытий и перекрытий, балки, ригели, колонны) |
макрофибра |
Увеличение прочности на изгиб и сжатие
|
Ударо- и износостойкие изделия и конструкции (сваи, фундаменты и станины машин, дорожные и аэродромные покрытия, промышленные полы, бортовые камни, тротуарная плитка, плиты проезжей части, бетонные отбойники) |
Макрофибра или комбинация макро- и микрофибры |
Увеличение прочности, ударо- и износостойкости, морозо- и солестойкости, предотвращение усадочных трещин |
Конструкции инженерных и гидротехнических сооружений (элементы вновь возводимых и ремонтируемых плотин, мостов, подпорных стенок; конструкции емкостных сооружений, лотки, канализационные коллекторы) |
Макрофибра или комбинация макро- и микрофибры |
Повышение прочности, ударостойкости, стойкости к истиранию, водонепроницаемости, морозо- и солестойкости |
Малоармированные конструкции (кольца смотровых колодцев, безнапорные трубы, элементы временной шахтной кровли) |
Микрофибра или комбинация макро- и микрофибры |
Повышение прочности, ударостойкости, стойкости к истиранию, снижение массы и трудоемкости изготовления |
Густоармированные и тонкостенные конструкции (оболочки, складчатые панели и покрытия структурного типа, напорные трубы, элементы тоннельной обделки) |
Микрофибра |
Повышение водонепроницаемости и морозостойкости, предотвращение усадочных трещин, снижение массы и трудоемкости изготовления |
Конструкции с повышенной твердостью и структурной вязкостью (рабочие поверхности штамповочного, прессового и др. силового оборудования) |
Макрофибра, микрофибра или комбинация макро- и микрофибры |
Повышение прочности, ударостойкости, стойкости к истиранию, поверхностной твердости и вязкости разрушения, снижение вибрационных воздействий |
Элементы фасадной отделки, изделия малых архитектурных форм, элементы несъемной опалубки |
Микрофибра |
Повышение прочности, ударостойкости, стойкости к истиранию, морозостойкости, технологичности, снижение водопоглощения и усадки |
Кровельные материалы в виде черепицы и крупноразмерных листов |
Микрофибра |
Улучшение поровой структуры, повышение прочности на изгиб, водонепроницаемости и морозостойкости, уменьшение массы, снижение усадки |
Трехслойные стеновые панели и перегородки |
Микрофибра |
Улучшение поровой структуры, звукоизоляционных характеристик, повышение прочности на изгиб, водонепроницаемости и морозостойкости, уменьшение массы, снижение усадки |
Ограждающие конструкции и теплоизоляционные изделия на основе легких и ячеистых бетонов |
Микрофибра |
Улучшение поровой структуры, звуко- и теплоизоляционных характеристик, повышение прочности, ударостойкости и морозостойкости, уменьшение массы, снижение усадки |
Огнезащитные облицовки и огнеупорные изделия |
Микрофибра |
Повышение пожарной безопасности конструкций за счет предотвращения взрывного разрушения при пожаре |
2. Нормативные ссылки
В настоящих Рекомендациях использованы ссылки на следующие документы:
ГОСТ 7473-2010 Смеси бетонные. Технические условия;
ГОСТ 8267-93 Щебень и гравий из плотных горных пород для строительных работ. Технические условия;
ГОСТ 8269.0-97 Щебень и гравий из плотных горных пород и отходов промышленного производства для строительных работ. Методы физико-механических испытаний;
ГОСТ 8735-88 Песок для строительных работ. Методы испытаний;
ГОСТ 8736-2014 Песок для строительных работ. Технические условия;
ГОСТ 25192-2012 Бетоны. Классификация и общие технические требования;
ГОСТ 26633-2015 Бетоны тяжелые и мелкозернистые. Технические условия;
ГОСТ 29167-91 Бетоны. Методы определения характеристики трещиностойкости (вязкости разрушения) при статическом нагружении;
ГОСТ 30108-94. Материалы и изделия строительные. Определение удельной эффективной активности естественных радионуклидов;
ГОСТ Р 54257-2010 Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения и требования;
ГОСТ 55224-2012 Цементы для транспортного строительства. Технические условия;
СП 28.13330.2012 Защита строительных конструкций от коррозии. Актуализированная редакция СНиП 2.03.11-85;
СП 70.13330 Несущие и ограждающие конструкции. Актуализированная редакция СНиП 3.03.01-87;
СТО НОСТРОЙ 2.27.125-2013 «Освоение подземного пространства. Конструкции транспортных тоннелей из фибробетона. Правила проектирования и производства работ».
3. Вид и характеристики исходных материалов
Для приготовления фибробетонной смеси используются следующие материалы: цемент, заполнители (мелкий в случае применения мелкозернистой матрицы или мелкий и крупный для матрицы в виде тяжёлого бетона), армирующие волокна (фибра), химические добавки и вода.
3.1. Фибра
3.1.1. Характеристики синтетической фибры производства ООО «РУССЕАЛ» должны соответствовать требованием Технических условий (ТУ), разработанных и введенных в действие в установленном порядке.
3.1.2. Характеристики синтетической макрофибры RS-Makro Wave, удовлетворяющей ТУ 20.60.11-002-30726220-2019, представлены в табл. 2.
Таблица 2 – Технические характеристики макрофибры RS Macro Wave
Характеристика |
Значение |
Материал |
Полипропилен |
Средняя плотность, кг/м3 |
900 |
Длина, мм |
50 |
Ширина, мм |
1,5 ± 0,5 |
Толщина, мм |
0,5 (± 8%) |
Кислото- и солестойкость |
Высокая |
Щелочестойкость |
Высокая |
Температура плавления, ºС |
162 |
Температура воспламенения, ºС |
500 |
Предел прочности на растяжение, МПа |
125 |
Модуль упругости, МПа |
3000 (±10%) |
Удлинение до разрыва, % |
15 (±10%) |
3.1.3. Характеристики синтетической микрофибры RS, удовлетворяющей требованиям ТУ 2272-001-30726220-2015, приведены в табл. 3.
Таблица 3 – Технические характеристики микрофибры RS
Характеристика |
Значение |
Материал |
Полипропилен |
Средняя плотность, кг/м3 |
900 |
Длина, мм |
20 |
Эквивалентный диаметр, мм |
0,05 – 0,1 |
l/d |
до 400 |
Поверхность |
Покрыта замасливателем |
Массовая доля раствора замасливателя, % |
15 (±3%) |
Температура плавления, ºС |
160-170 |
Модуль упругости, МПа |
до 4500 |
Электропроводность |
Незначительная |
3.2. Цемент
3.2.1. Для производства фибробетонных изделий рекомендуется применять портландцемент класса не ниже ЦЕМ I 42,5, соответствующий требованиям ГОСТ 31108.
3.2.2. При выборе цемента следует учитывать:
– вид и размеры и условия эксплуатации конструкций;
– вид и особенности (например, химическую активность) применяемого заполнителя;
– необходимость обеспечения требуемой удобоукладывамости и сохраняемости бетонной смеси;
– условия и режим выполнения технологических операций и последующего твердения;
3.2.3. При использовании в дорожных фибробетонах цемент должен удовлетворять требованиям ГОСТ Р 55224.
3.3 Заполнители
3.3.1. Заполнители для фибробетонов должны быть фракционированными и чистыми, без примесей.
3.3.2. Запрещается применять в качестве заполнителя природную песчано-гравийную смесь без фракционирования.
3.3.3. В качестве мелкого заполнителя для фибробетона используется кварцевый песок, а также пески из отсевов дробления и их смеси, удовлетворяющие требованиям ГОСТ 8736.
3.3.4. В качестве крупного заполнителя для фибробетона применяется щебень и гравий из плотных горных пород по ГОСТ 8267 и ГОСТ 26633. Показатели качества крупного заполнителя определяют по ГОСТ 8269.0 и ГОСТ 8269.1. Марки по прочности крупных плотных заполнителей по дробимости должны быть выше требуемого класса бетона по прочности на сжатие не менее чем в 2 раза.
При использовании макрофибры наибольший размер зерен крупного заполнителя должен быть не более
3.3.5. При выборе заполнителей предпочтение следует отдавать местным материалам после предварительной оценки их соответствия требованиям нормативных документов.
3.4. Химические добавки
3.4.1. Химические добавки для фибробетона должны соответствовать ГОСТ 24211 и ГОСТ 26633. Их применение рекомендуется после получения положительных результатов предварительных лабораторных исследований и последующей проверки в производственных условиях.
3.4.2. Для улучшения подвижности фибробетонной смеси, снижения расхода цемента, повышения прочности, водонепроницаемости, морозостойкости и сопротивляемости истиранию рекомендуется применение пластифицирующих добавок последнего поколения на основе эфиров поликарбоксилатов, модифицированных углеродными фуллероидными наночастицами, эффективность которых доказана лабораторными исследованиями и опытом практического применения [3-7].
3.5. Вода затворения
Вода для затворения бетонной смеси и приготовления растворов химических добавок должна соответствовать требованиям ГОСТ 23732.
4. Проектирование состава фибробетона
4.1. В зависимости от вида, размеров, назначения и от условий эксплуатации фибробетонные изделия и конструкции могут изготавливаться на основе тяжёлого обычного или мелкозернистого бетонов
– классов по прочности на сжатие: B12,5; B15; B20; B22,5; B25; B27,5; B30; B35; B40; B45; B50; B55; B60; B70; B80; B90; B100; B110; B120;
– классов по прочности на растяжение при изгибе Btb 2,0; Btb 2,4; Btb 2,8; Btb 3,2; Btb 3,6; Btb 4,0; Btb 4,4; Btb 4,8; Btb 5,2; Btb 5,6; Btb 6,0; Btb 6,4; Btb 6,8; Btb 7,2; Btb 7,6; Btb 8,0; Btb 8,4; Btb 8,8; Btb 9,2; Btb 9,6; Btb 10,0;
– марок по морозостойкости F1100; F1150; F1200; F1300; F1400; F1500; F1600; F1800; F11000; F2100; F2150; F2200; F2300; F2400; F2500;
– марок по водонепроницаемости W4; W6; W8; W10; W12;W14; W16 и выше;
– марок по истираемости G1, G2. G3
4.2 Для проектирования состава фибробетонных смесей рекомендуется графо-аналитический метод, в соответствии с которым:
4.2.1. Формулируется задание на проектирование, которое должно включать:
– вид и размеры изделия или конструкции;
– требуемые классы бетона по прочности на сжатие и, при необходимости, на изгиб;
– требуемые марки по морозостойкости, водонепроницаемости или другие характеристики, необходимые по условиям работы конструкции;
– параметры удобоукладываемости бетонной смеси: жесткость или осадка конуса.
4.2.2. В зависимости от вида и размеров конструкции, с учетом рекомендаций, представленных в табл.1, а также технических и технологических возможностей предприятия, выбирается вид фибробетона: назначается максимальная крупность заполнителя, вид и геометрические размеры фибры.
4.2.3. По известным методикам (например, по методу абсолютных объёмов) подбирается состав исходного бетона и определяются его прочностные характеристики.
4.2.4. По методике, представленной в Приложении А, определяется величина сцепления волокон с матрицей, необходимая для выполнения дальнейших расчетов [1, 2].
4.2.5. Рассчитывается прочность фибробетона при насыщениях, соответствующих критическим пределам фибрового армирования [8].
4.2.6. Строится график зависимости прочности фибробетона от расхода армирующих волокон в смеси, по которому устанавливается коэффициент армирования, соответствующий получению заданной прочности фибробетона.
4.2.7. Изготавливаются пробные замесы фибробетонной смеси расчетного состава и образцы, после испытания которых, при необходимости, производится корректировка стандартными методами.
4.3. Пример проектирования состава фибробетона с низкомодульными волокнами Руссеал по п.4.2 приведен в Приложении Б.
5. Приготовление фибробетонной смеси
5.1. Процесс приготовления фибробетонных смесей должен удовлетворять требованиям ГОСТ 7473, ГОСТ 10181, ГОСТ 25192, ГОСТ 26633.
5.2. Основным показателем качества фибробетонной смеси является однородность и равномерность распределения фибры по ее объему, что во многом зависит от типа применяемого смесителя.
5.3. Выбор типа смесителя для фибробетонных смесей следует осуществлять в зависимости от вида и характеристик исходного бетона с учетом типоразмера и количества применяемой фибры (табл. 4).
5.4. Применяемые бетоносмесители и режимы перемешивания должны обеспечивать получение гомогенной смеси с коэффициентом вариации прочности бетона из данного замеса не более 9%.
5.5. Для повышения равномерности распределения фибр в объеме замеса рекомендуется:
– увеличение подвижности смеси путем введения наномодифицированных пластифицирующих добавок;
– равномерная подача фибры в смеситель с помощью специальных устройств или вручную;
Таблица 4 – Рекомендуемые типы смесителей для приготовления фибробетонных смесей
Вид армирующих волокон или их комбинаций |
Тип смесителя в зависимости от вида и удобоукладываемости исходной бетонной смеси |
||||
Крупно- или мелкозернистая марки Ж 1 и выше |
Крупно- или мелкозернистая марки П 1 … П 4 |
Крупно- или мелкозернистая марки выше П4 |
Мелко- или тонкозернистая шликерная |
Ячеистобетонная |
|
Микрофибра синтетическая |
лотковый двухвальный или планетарный |
лотковый двухвальный или планетарный |
лотковый двухвальный, планетарный или турбулентный* |
турбулентный |
турбулентный |
Макрофибра синтетическая |
планетарный, лотковый одно- или двухвальный, роторный |
планетарный, лотковый одно- или двухвальный, роторный |
планетарный, лотковый одно- или двухвальный, роторный или турбулентный* |
не рекомендуется |
не рекомендуется |
Комбинация синтетических микро- и макрофибры |
лотковый двухвальный или планетарный |
лотковый двухвальный или планетарный |
планетарный, лотковый двухвальный или турбулентный* |
не рекомендуется |
не рекомендуется |
Примечание: * - для фибробетонных смесей без крупного заполнителя.
5.6. Дозирование компонентов бетонной смеси может осуществляться весовыми или объемными дозаторами. Погрешность дозирования не должна превышать:
1 % для цемента, воды и жидких добавок,
2 % для заполнителей.
5.7. Введение синтетических волокон в бетоносмеситель следует осуществлять постепенно в готовую бетонную смесь во избежание комкования. В случае использовании полидисперсного (комбинированного) армирования микроволокона рекомендуется добавлять после введения макрофибры, после чего перемешивание не должно превышать времени, необходимого для их полной распушки.
5.8. ВНИМАНИЕ: Для смесей, армированных волокнами, стандартный метод определения подвижности по осадке конуса может не отражать их истинной подвижности, ввиду образования фиброцементного каркаса, препятствующего свободному перемещению составляющих. В данном случае удобоукладываемость рекомендуется оценивать предварительно в лаборатории путем моделирования условий укладки и уплотнения, отражающих реальный процесс изготовления изделий и конструкций.
6. Транспортирование, укладка и уплотнение фибробетонной смеси
6.1. Доставка приготовленных смесей к месту укладки может осуществляться всеми видами применяемого для этой цели транспорта с учетом присутствия и влияния синтетической фибры.
6.2. Не рекомендуется производить перегрузку смесей из одного транспортного средства в другое во избежание расслоения и потери подвижности фибробетонной смеси.
6.3. Разгрузку транспортного средства с фибробетонной смесью при необходимости осуществляют с виропобуждением.
6.4 Высота свободного падения смеси при разгрузке не должна превышать
6.5. Время транспортирования фибробетонной смеси от начала затворения смеси до ее укладки и уплотнения не должно превышать указанного в сопроводительном документе.
6.6. Укладку и уплотнение фибробетонной смеси следует выполнять принятыми в технологии средствами с учётом необходимости получения изделия с плотностью, отвечающей требованиям проектной документации.
6.6 Запрещается добавление воды при его укладке до затвердевания. Для качественного уплотнения и во избежание возможного разуплотнения, смеси, содержащей синтетические микроволокна в количестве более 0,2, целесообразно использовать пригруз.
7. Уход за твердеющим фибробетоном
7.1 Уход за свежеуложенной фибробетонной смесью следует осуществлять с учетом требований СП 70.13330. Для получения качественных фибробетонных изделий и конструкций оптимальной является среда с относительной влажностью 90 … 100 % и температурой + 18 … 25 °С.
7.2 Создание благоприятных условий для твердения фибробетонной смеси, особенно на больших площадях, может достигаться путём полива фибробетона распыляемой струей воды, а также использованием укрывного материала.
7.3. При бетонировании в жаркую погоду или при отрицательной температуре необходимо предпринимать меры, обеспечивающие нормальное протекание последующих процессов при неблагоприятных условиях:
– при температуре выше +30°С обеспечивать дополнительные меры по сохранению влажности, необходимой для схватывания и твердения бетона (укрытие плёнкой, полив затвердевшего бетона);
– при бетонировании зимой следует применять тепляки, прогрев бетона тепловыми пушками, лампами и т.д.
7.4. При изготовлении изделий и конструкций с использованием ускоренной тепловой обработки, условия и режим ее проведения следует устанавливать предварительно в ходе лабораторных испытаний.
Приложение А
Методика определения величины сцепления фибры с матрицей
Для определения характеристики сцепления волокон с матрицей (φτ) в СПбГАСУ разработан расчетно-экспериментальный метод, в котором, в отличие от прямого выдёргивания волокна из бетона, учитываются расположение и ориентация фибр в образце, характер и условия их работы в матрице.
Суть методики заключается в нахождении опытным путем такого минимального процента армирования, до которого эффект от введения волокон носит нерегулярный характер в связи с их случайным попаданием (непопаданием) в рабочее сечение образца при испытании, но после которого наблюдается устойчивый рост прочности композита (см. рис. Б.2).
Испытания проводятся на цементном тесте нормальной густоты. Для этого в смесителе приготавливается
Твердение образцов осуществляется в нормальных условиях в течение 28 суток, после чего их подвергают испытанию на изгиб по трехточечной схеме. По полученным результатам строится график в координатах «нагрузка – расход волокон» (рис. А.1). В данном случае график изменения нагрузки в момент разрушения неармированных образцов представляет собой горизонтальную линию, а для армированных образцов – прямую, линейно возрастающую в зависимости от объемного содержания волокон.
Рис. А.1- Пример построения графика зависимости разрушающей нагрузки от процента армирования
По полученному графику определяют координаты точки пересечения линий и рассчитывают величину взаимодействия фибры с матрицей (φτ) по формуле:
|
(А.1) |
где: (φτ) – характеристика сцепления волокон с матрицей, МПа; P – разрушающая нагрузка в точке пересечения графиков, кН; l0=3,8b – расстояние между опорами (база испытаний), м; d – диаметр фибры, м; lf – длина фибры, м; µf - объемная доля фибры; b – ширина образца, м; h – высота образца, м.
Приложение Б
Пример проектирования состава фибробетона с синтетическими волокнами
Задание:
Разработать состав фибробетона для использования в качестве матрицы в составе фиброжелезобетонной аэродромной плиты ПАГ-20 (рис. Б.1) со следующими характеристиками (БСТ В25 Btb5 П4 F1300 W6):
– предел прочности на сжатие не менее 32 МПа;
– предел прочности на изгиб не менее 6,5 МПа;
– марка по удобоукладываемости П4;
– марка по морозостойкости не менее F1300;
– марка по водонепроницаемости не менее W6.
Рисунок Б.1 – Плита ПАГ-20. Общий вид.
1. В качестве исходных компонентов выбираем синтетическую макрофибру RS-Makro Wave производства ООО «РУССЕАЛ», портландцемент ЦЕМ I 42,5Н производства Heidelberg cement (АО "Сланцевский цементный завод "Цесла"), щебень гранитный фракции 5–20 мм (истинная плотность 2650 кг/м3, насыпная плотность 1400 кг/м3), песок средней крупности Mкр = 2,3 (насыпная плотность 1480 кг/м3, истинная плотность 2500 кг/м3, водопотребность 5 %).
2. Состав исходной бетонной смеси определяем по методу абсолютных объемов:
- водоцементное отношение
|
(Б.1)
|
где: А – коэффициент, зависящий от качества заполнителей; Rц – активность портландцемента; Rб – прочность бетона.
В соответствии с принятой стандартной методикой подбора состава расход воды с учетом требуемой подвижности, определенный по графикам, составил: В = 190 л/м3;
– расход портландцемента:
|
(Б.2) |
где: В – расход воды; В/Ц – водоцементное отношение;
- расход щебня:
|
(Б.3)
|
где: α – коэффициент раздвижки зерен (в соответствии с принятой стандартной методикой); Пщ – пустотность щебня;
– истинная плотность щебня;
– насыпная плотность щебня;
– расход песка:
|
(Б.4)
|
где:
– истинная плотность песка;
– истинная плотность портландцемента; Ц, Щ, В – расход портландцемента, щебня и воды соответственно.
Проверка по абсолютным объемам:
Таким образом, расход сырьевых компонентов на
Таблица Б.1 – Расход материалов на
Цемент |
|
Песок |
|
Щебень |
|
Вода |
|
Добавка-пластификатор «Макромер П-163 наномодифицированная» |
|
В результате испытания контрольных образцов установлены прочностные характеристики исходного бетона: Rсж= 32,2 МПа, Rри= 4,01 МПа.
3. Определяем величину сцепления волокон с матрицей, необходимую для выполнения дальнейших расчетов (см. Приложении А), которая для выбранного типоразмера макрофибры составила (jt)=3,1 МПа.
4. Рассчитываем значения характерных пределов армирования с использованием выражений, которые, учитывая, что фибры располагаются в цементном камне, и разрушение материала происходит в результате нарушения сцепления фибр с матрицей, принимают вид:
|
|
(Б.5) |
|
|
(Б.6) |
где: µmin – минимальная объемная доля волокон, после которой они начинают проявлять армирующие свойства; μк – расход волокон, соответствующий началу образования фиброцементного каркаса; Vкз – объемная доля цементного теста, в которой могут быть распределены волокна с образованием контактных (Vкз= 0,2); Rцк – прочность цементного камня; Rкз – прочность контактной зоны, равная 1,4Rцк [8]; (φτ) – прочность сцепления волокон с матрицей; Eф, Eцк и Eкз – модули упругости фибры, цементного камня и контактных зон соответственно; lf – длина фибры; d – диаметр фибры; α – коэффициент, принимаемый равным 0,785.
|
|
|
|
|
|
5. Определяем прочность фибробетона (Rфб) при насыщениях, соответствующих критическим пределам армирования:
– при минимальной объемной доле волокон (µmin)
– при объемной доле волокон, соответствующей образованию фиброцементного каркаса (µк)
6. Строим график зависимости «Rфб – mf»
Рисунок Б.2 - График «Rфб – mf» для фибробетона с макроволокнами
7. По графику определяем коэффициент армирования mf = 0,0078 = 0,78%, соответствующий получению заданной прочности фибробетона, которая должна быть не менее 6,5 МПа.
8. Корректировка состава фибробетонной смеси:
– расчетная средняя плотность сталефибробетонной смеси
Фактическая средняя плотность, измеренная при проведении пробных формовок, составляет 2345 кг/м3.
После корректировки окончательный состав фибробетонной смеси представлен в табл. Б.2.
Таблица Б.7 – Расход материалов на
Цемент |
|
Песок |
|
Щебень |
|
Фибра |
|
Вода |
|
Добавка-пластификатор «Макромер П-163 наномодифицированная» |
|
Список источников
- Пухаренко Ю.В., Морозов В.И., Пантелеев Д.А., Жаворонков М.И. Определение прочности сцепления армирующих волокон с матрицей в фибробетоне // Строительные материалы. 2020. № 3. С. 30–43.
- Пухаренко Ю.В. Совершенствование метода определения величины сцепления армирующих волокон с матрицей в фибробетоне / Ю.В. Пухаренко, Д.А. Пантелеев, М.И. Жаворонков, М.П. Кострикин / Фундаментальные, поисковые и прикладные исследования РААСН по научному обеспечению развития архитектуры, градостроительства и строительной отрасли российской федерации в 2020 году: Сб. науч. тр. РААСН в 2 томах. – М.: Издательство АСВ. 2021. Т.2. С. 208–216.
- Пухаренко, Ю. В. Фуллероидные углеродные наночастицы для модификации бетонов / Ю.В. Пухаренко, В.Д. Староверов, Д.И. Рыжов // Вестник гражданских инженеров / СПб., 2015. № 2 (49), - с. 107-116
- Пухаренко, Ю. В. Наномодифицированный сталефибробетон для мостовых конструкций / Ю.В. Пухаренко, И.У. Аубакирова // Вестник науки и образования Северо-Запада России. – 2017. Т.3. №4.
- Пухаренко Ю. В. Особенности структурообразования цементных композитов в присутствии наночастиц фуллероидного типа/ Ю. В. Пухаренко, Д. И. Рыжов, В. Д. Староверов// Вестник МГСУ. – 2017. –Том 12. – Вып. 7 (106). – С. 718–723.
- Pukharenko Y. V. Obtaining the nanomodifier for cement composites based on the “DEALTOM” carbon nanotubes. [Получения наномодификатора для цементных композитов на основе «DEALTOM» углеродных нанотрубок.]/ Y. V. Pukharenko, , D. G., Letenko, V. A., Nikitin, V. I. Morozov// Materials Physics and Mechanics. – 2017. – Vol. 31. – № 1/2. – P. 59–62.
- Пухаренко, Ю. В. Nanomodified concrete mixes for form-free moulding [Наномодифицированные бетонные смеси для безопалубочного формования] / Ю. В. Пухаренко, В. Д. Староверов, Д. И. Рыжов // Materials Today: Proceedings В сборнике: International Conference on Modern Trends in Manufacturing Technologies and Equipment 2019. – 2019. – Vol. 19, Part 5, р. 2189–2192.
- Пухаренко, Ю. В. Научные и практические основы формирования структуры и свойств фибробетонов: автореферат дисс…док. техн. наук: 05.23.05/ Юрий Владимирович Пухаренко; СПбГАСУ. – СПб, 2004 – 46 с.