Тема: ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДИСПЕРСНО-АРМИРОВАННОГО БЕТОНА

Ужесточение требований к безопасности зданий и сооружений привело к необходимости повышения показателей физико-технических свойств и долговечности строительных материалов, применяемых при строительстве, реконструкции и ремонте. Известно, что цементные бетоны, наиболее широко применяемые среди всех других материалов, обладая высокой прочностью на сжатие, имеют сравнительно низкие показатели прочности при растяжении и изгибе, трещиностойкости. Успехи бетоноведения в конце ХХ-го века обеспечили возможность получения высокопрочных и высококачественных бетонов прочностью на сжатие 100 МПа и выше, необходимых при строительстве высотных зданий, платформ для нефтедобычи в морях и океанических шельфах и других уникальных сооружений. Однако при существенном повышении прочности бетонов на сжатие прочность высокопрочных бетонов на растяжение повышается незначительно, что снижает возможности и эффективность их применения [15].
В конструкциях новых архитектурных форм, оболочек, тонкостенных панелей со сложным рельефом, резервуарах; покрытиях взлетно-посадочных полос аэродромов, дорог, полов промышленных зданий; труб в водопропускных системах автомобильных дорог, коллекторов, тоннелей, мостов необходимы повышенные прочность на растяжение и изгиб, трещиностойкость, ударная вязкость, выносливость, морозостойкость, водонепроницаемость, износостойкость, низкая усадка.
Актуальность работы. Для улучшения показателей перечисленных свойств бетонов применяются различные способы, одним из которых является дисперсное армирование бетона волокнами - стальными, стеклянными, базальтовыми, целлюлозными, синтетическими, углеродными и др. При введении в бетон волокна повышается прочность, поэтому фибру можно классифицировать по ГОСТ 24211-2008 как добавка повышающая прочность бетона. Армированный дисперсными волокнами бетон называют фибробетоном.
Актуальность проблемы фибробетонов в ее современной постановке существует более 3-х десятков лет и в последнее время приобретает особую актуальность в связи с необходимостью коренного улучшения качества при одновременном снижении материалоемкости, трудоемкости и энергоемкости железобетонных конструкций, что отражено в перечне «Приоритетные направления развития науки и техники и критические технологии федерального уровня» и отвечает «Основным направлениям Российской Федерации в области развития науки и технологий на период до 2010 г. и дальнейшую перспективу», утвержденным президентом РФ в феврале 2002 г.
Отличительными признаками фибробетонов являются высокая анизотропность и дискретность, что позволяет выделить их в самостоятельную и очень ценную группу конструкционных материалов с присущими только им особенностями структуры и свойств. Очевидные преимущества фибробетонов (многократное увеличение прочности, трещиностойкости, износостойкости и так далее) и кажущаяся легкость достижения желаемого результата предопределили в основном эмпирический характер исследований, что позволило накопить обширные экспериментальные данные для инженерной практики, но тем не менее не привело к созданию современной технологии, в полной мере отвечающей потенциалу прогрессивности, конкурентоспособности и экономичности дисперсного армирования, способного обеспечить значительные сдвиги в вопросах повышения эффективности строительной продукции [19].
Целью работы является изучение влияния фибры на физико­механические характеристики бетона и разработка рекомендаций по изготовлению дисперсно-армированных конструкций.
Для выполнения поставленной цели были назначены следующие задачи:
• выполнить аналитический обзор научно-технической и патентной литературы по вопросам состава и свойств дисперсно-армированного бетона для изготовления несущих железобетонных конструкций;
• подобрать и определить свойства сырьевых материалов;
• определить требования к бетону для несущих железобетонных конструкций;
• исследовать влияние вида, дисперсности и количества армирующих добавок на свойства бетонной смеси и бетона;
• разработать рецептурно-технологические рекомендации и
технологическую схему производства дисперсно-армированного бетона.
Научная новизна результатов исследований:
• предложен принцип оптимизации структуры фибробетона, заключающийся в том, что длина волокон фибры должна превышать максимальную крупность мелкого заполнителя более чем в 2 раза;
• дисперсное армирование позволяет получить однородную структуру бетона, армированную по всем направлениям, что приводит к увеличению его расчетных показателей (призменная прочность, коэффициент Пуассона, модуль упругости) и, как следствие, к повышению несущей способности бетонных конструкций.
Практическая значимость работы.
1. Разработан состав тяжелого бетона, класса по прочности В30, в котором содержится базальтовое волокно в количестве не менее 2 кг/м3 (0,2 % об.), что обуславливает увеличение прочности при изгибе на 29 %, при раскалывании на 36 % по сравнению с бездобавочным составом, тем самым увеличивая несущую способность железобетонных конструкций.
2. Выявлено несоответствие рекомендуемых производителями дозировок фибры и диапазона, в котором волокна можно классифицировать как добавку, повышающую прочность при изгибе по ГОСТ 24211-2008.
3. Разработаны рецептурно-технологические параметры и технологическая схема производства дисперсно-армированного тяжелого бетона, включающая двух стадийное перемешивание пятикомпонетной смеси материалов.
4. Экспериментально установлены коэффициенты, необходимые для определения расчетных характеристик несущих конструкций из фибробетона: призменная прочность, модуль упругости и коэффициент Пуассона.
По имеющимся результатам исследования апробация работы отсутствует.
Публикации по работе.
По результатам работы написана статья в научный журнал «Студенческий» научного издательства «СибАК» по теме: «Дисперсные волокна как добавка, повышающая прочность мелкозернистого бетона» Магасумова А.Т., Руднов В.С., Беляков В.А. // Студенческий: электрон. научн. журн. 2019. № 18(62). ПЕГ: https://sibac.info/journal/student/62/141164 (дата обращения: 17.05.2019).
Купить

В ходе выполнения исследовательской работы была изучена научно­техническая литература, касающейся темы фиброволокон и дисперсно- армированных бетонов, были изучены основные сырьевые материалы для производства данного вида бетонов, проведены эксперименты по определению свойств сырьевых компонентов, получен расчет состава тяжелого бетона.
Дисперсное армирование мелкозернистого бетона позволяет улучшить ряд его свойств, а именно повышение трещиностойкости, износостойкости, морозостойкости, а также повышаются прочностные характеристики и долговечность бетона.
В результате исследовательской работы:
1. Разработан состав тяжелого бетона, класса по прочности В30, в котором содержится базальтовое волокно в количестве не менее 2 кг/м3 (0,2 % об.), что обуславливает увеличение прочности при изгибе на 29 %, при раскалывании на 36 % по сравнению с бездобавочным составом, тем самым увеличивая несущую способность железобетонных конструкций.
2. Выявлено несоответствие рекомендуемых производителями дозировок фибры и диапазона, в котором волокна можно классифицировать как добавку, повышающую прочность при изгибе по ГОСТ 24211-2008.
3. Разработаны рецептурно-технологические параметры и технологическая схема производства дисперсно-армированного тяжелого бетона, включающая двух стадийное перемешивание пятикомпонетной смеси материалов.
4. Экспериментально установлено увеличение коэффициентов, необходимые для определения расчетных характеристик несущих конструкций из фибробетона (призменная прочность, модуль упругости и коэффициент Пуассона), что приводит к повышению несущей способности.
Купить