УДК 622.271.3

 

Искаков Еркин Ерсултанович, Казахский национальный технический университет им. К.И. Сатпаева, магистр техники и технологии, докторант PhD. Рабочий адрес - Республика Казахстан, 050013, г. Алматы, ул. Сатпаева.

 

ПРИМЕНЕНИЕ УНИВЕРСАЛЬНЫХ ПОЛИПРОПИЛЕНОВЫХ ФИБРОВОЛОКОН В КАЧЕСТВЕ СТРОИТЕЛЬНЫХ ДОБАВОК ДЛЯ НАБРЫЗГБЕТОНА

 

До настоящего времени одним из наиболее распространенных методов оценки прочности сцепления являлось испытание на выдергивание одиночного волокна из бетона или фибробетона, с использованием разрывной машины и специ­ального устройства, обеспечивающего центральное приложения нагрузки. В процессе такого испытания измеряется величина прикладываемого усилия и взаимное смещение волокна и матрицы.

Указанный способ, хотя и дает представление о взаимосвязи фибр с бетоном, но не позволяет получить адекватной количественной оценки прочности сцепления, что порождает массу противоречий и неясностей. Так в ряде случаев, повышение прочности сцепления, определяемое при испытании на выдергивание, не отражается на прочности композита при растяжении. Очевидно, напряжения в матрице и волокнах, а, следовательно, величина сцепления, отличаются при различных способах нагружения композита. В испытаниях на выдергивание единичного волокна не учитывается изменение состояния матрицы и взаимодействие фибр, которые имеют место в реальных условиях работы фибробетона под нагрузкой. Поэтому, для получения более досто­верной информации о прочности сцепления дисперсной арматуры с бетонной матрицей, представляется целесообразным определять ее в процессе испыта­ния контрольных образцов.

С учетом изложенного разработан расчетно-экспериментальный метод, в соответствии с которым определяется не (τ), а характеристика сцепления (φτ), где (φ) - комплексный коэффициент, не требующий расшифровки при выполнении расчетов по уравнению прочности фибробетона.

Сущность методики определения показателя (φτ) заключается в нахождении опытным путем такого минимального значения коэффициента насыще­ния, до которого вводимые волокна практически не проявляют армирующего эффекта, но после которого наблюдается устойчивый рост прочности компо­зита. Согласно предлагаемой методике, в качестве исходной смеси использу­ется цементное тесто нормальной густоты. При этом армированные и неармированные образцы определенного состава получают из одного замеса, ко­торый делят на несколько частей: из одной формуют цементные образцы, а в другие перед формованием добавляют, постоянно увеличиваю­щиеся, количества фибр. По результатам испытаний строится график (рис.1), по которому определяется положение точки, соответствующей сформулированному выше условию [1].

Характеристику сцепления фибр с цементным камнем из теста нормальной густоты можно рассчитать по следующей формуле:

 

                        ;                         (1.1)

где Rфц, Rкз, Rнг – прочность фиброцемента, контактной зоны и цементного камня из теста нормальной густоты;

μmin – коэффициент армирования, соответствующий сформулирован­ному в методике условию.

 

Рисунок 1 - График определения характеристики сцепления волокон с цементным камнем

 

Следует отметить, что определенное таким образом значение (φτ) справедливо лишь для конкретных видов фибры.

В таблице 3.6 приведены характеристики сцепления некоторых видов фибр с цементным камнем, полученные с применением предлагаемой мето­дики.

 

Таблица 1- Характеристики сцепления фибр с цементным камнем из теста нормальной густоты

 

 

Вид фибры

Показатель сцепления (φτ, МПа) при использовании цемента марки

М 400

М 500

1

Фибра стальная волнистая из низкоуглеродистой проволоки

1,52

2,51

2

Фибра токарная из низкоуглеродистой стали

2,16

3,45

3

Волокна базальтовые

1,45

2,06

4

Волокна целлюлозные

0,1

0,31

5

Волокна капроновые

0,5

1,3

6

Волокна полипропиленовые

1,1

1,7

 

Очевидно, что в реальном фибробетоне характеристики (плотность, прочность) цементного камня отличаются от аналогичных показателей образцов, полученных из цементного теста нормальной густоты, в связи с чем значение (φτ) требует корректировки. Расчеты по составам фибробетонных смесей и сравнение расчетных характеристик с экспериментальными данны­ми показывают, что в первом приближении для уточнения характеристики сцепления может быть использовано выражение:

                                    ;                                             (1.2)

где (φτ)фб и (φτ) – характеристика сцепления волокон с матрицей в фибробетоне и цементном камне из теста нормальной густоты;

ρфб и ρнг – средняя плотность цементного камня в фибробетоне и полученного из теста нормальной густоты.

По результатам проведенных исследований установлено, что в фиброармированной смеси наличие поверхностей раз­дела в виде волокон исключает возможность укрупнения пор за счет их слияния, существенно упрочняет перегородки и, таким образом, сдерживает ее пластические деформации в период проведения технологических опера­ций.

 

Список использованной  литературы

1. Охама И. Растворы и бетоны, модифицированные полимерами // Добавки в бетон: Справочное пособие. - М.: Стройиздат, 1988. – С. 298-381.