Жаростойкие фиброармированные композиты на основе вулканической пемзы
Разработка жаростойких фиброармированных композитов с применением вулканической пемзы. Расчет оптимального процента армирования по объему фибрами бетонной матрицы и соотношения длины волокон к диаметру с применением метода математического планирования.
| Рубрика | Строительство и архитектура |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 29.07.2017 |
| Размер файла | 316,8 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Кабардино-Балкарский государственный университет
Жаростойкие фиброармированные композиты на основе вулканической пемзы
Т.А. Хежев, А.З. Жуков, А.В. Журтов,
М.И. Гулиев, А.Л. Хежев, А.Х. Глашев
Нальчик
Представлены результаты исследований по разработке жаростойких фиброармированных композитов с применением вулканической пемзы. Применение базальтовых волокон в композитах позволяет повысить прочность, жаростойкие свойства композита и снизить усадочные деформации. Выявлены оптимальный процент армирования по объему фибрами бетонной матрицы и соотношение длины волокон к диаметру с применением метода математического планирования эксперимента. Получены математические модели прочностных свойств композита.
Ключевые слова: портландцемент, вулканическая пемза, базальтовое волокно, жаростойкие свойства, предел, предел прочности при сжатии и изгибе композита. фиброармированный композит вулканический пемза
В качестве легких заполнителей в жаростойких композитах используют вспученный вермикулит, перлит, гранулированная минеральная вата, керамзит и другие [1, 2, 3, 4]. В Кабардино-Балкарской республике имеются запасы пемзовых песков с насыпной плотностью 600-700 кг/м3 [5]. В работах [6, 7] были разработаны жаростойкие и огнезащитные вермикулитобетонные композиты с применением вулканических горных пород. Исследования жаростойких композитов с применением вулканической пемзы ранее не проводились. Вместе с тем характеристики пемзы могут позволить получать эффективные жаростойкие композиты с улучшенными физико-механическими свойствами.
В экспериментах использовались: вулканическая пемза фракции 0-1,25 мм Псыхурейского месторождения с насыпной плотностью 700 кг/м3; Белгородский портландцемент ПЦ500-ДО; базальтовое волокно марки РНБ-9-1200-4с производства ОАО «Ивотстекло».
Образцы размерами 4х4х16 см из смеси формовались на стандартной виброплощадке. Подвижность смеси определялась по погружению конуса СтройЦНИЛ и составляла 3-5 см. Твердение образцов происходило в естественных условиях. Перед испытанием балочки высушивались до постоянной массы при = 105 оC.
Результаты исследований образцов на портландцементе ПЦ500-Д0 без добавок и с добавками вулканической пемзы приведены в табл. 1.
Таблица 1
Жаростойкие свойства композита с применением вулканической пемзы
Из исследований следует, что добавление пемзового песка фракции d<0,16 мм до 30 % от массы вяжущего значительно повышает жаростойкие свойства цементного камня, одновременно с этим предел прочности при изгибе возрастает, а при сжатии снижается незначительно. Это объясняется пуццолановыми свойствами мелкодисперсной фракции пемзового песка. Добавление в смесь пемзового песка большей фракции заметно снижает предел прочности композита при сжатии, но при этом значительно улучшаются его жаростойкие характеристики, и снижается средняя плотность.
Таким образом, применение мелкодисперсных отходов пиления вулканической пемзы способствует снижению расхода вяжущего и повышению жаростойких характеристик бетонов на основе предложенных смесей.
Вместе с тем для рассева вулканической пемзы на фракции требуется специальное оборудование, это приводит к удорожанию композита, что эффективно при существенном повышении прочности фибробетона.
Из литературных источников следует, что для существенного улучшения физико-механических свойств бетона, в том числе жаростойких, эффективно использование дисперсное армирование волокнами [8].
Поэтому далее исследовалось влияние параметров армирования базальтовыми фибрами бетонной матрицы с применением вулканической пемзы на ее свойства.
Для определения влияния параметров армирования базальтовыми волокнами были проведены предварительные исследования, в результате выявлено, что при проценте дисперсного армирования по объему волокнами длиной 13 мм происходит максимальный прирост прочностных характеристик фибробетона.
Используя результаты предварительных исследований, был выполнен ротатабельный план эксперимента второго порядка типа правильного шестиугольника с центральными точками [9, 10]. Графическое представление такого плана показано на рис. 1.
Рис. 1 План в виде правильного шестиугольника
Основные параметры фибрового армирования:
Х1 - процент армирования по объему ;
Х2 - отношение длины волокон к их диаметру .
Прочностные характеристики композита в возрасте 28 суток естественного твердения и нагрева до температуры 105 оС и 800 оС использовались как параметры оптимизации:
Y1 - предел прочности при сжатии Rсж, МПа;
Y2 - предел прочности при изгибе Rизг, МПа.
Из рис. 1 можно сделать вывод, что по плану для фактора Х1 требуется пять уровней варьирования переменных, а для фактора Х2 - всего три уровня:
для Х1 - (-1; -0.5; 0; +0.5; +1);
для Х2 - (-0,87; 0; -0.87).
Матрица эксперимента представлена в табл. 2. За основные уровни варьирования для факторов выбраны значения величин, которые получены в ходе предварительных исследований.
Таблица 2
Матрица эксперимента
Соотношение компонентов в смеси и прочностные свойства бетонной матрицы для армирования базальтовыми фибрами приведены в табл. 3.
Таблица 3
Соотношение компонентов в смеси и свойства бетонной матрицы
Результаты экспериментов приведены в табл. 4, 5, 6 и 7.
Таблица 4
Результаты испытания образцов на сжатие в возрасте 28 суток естественного твердения и нагрева до температуры 105 оС
Таблица 5
Результаты испытания образцов на изгиб в возрасте 28 суток естественного твердения и нагрева до температуры 105 оС
Таблица 6
Результаты испытания образцов на сжатие в возрасте 28 суток естественного твердения и нагрева до температуры 800 оС
Таблица 7
Результаты испытания образцов на изгиб в возрасте 28 суток естественного твердения и нагрева до температуры 800 оС
В результате проведенного исследования и обработки полученных результатов были выведены следующие уравнения регрессии фибробетонного композита в возрасте 28 суток, в условиях естественного твердения и нагрева до температуры 105 оС в кодированном виде:
На основе представленных выше зависимостей были построены поверхности отклика (рис. 2).
Рис. 2 Поверхности отклика. Здесь: Rсж - предел прочности при сжатии, МПа; Rизг - предел прочности при изгибе, МПа; l/d - отношение длины волокон к их диаметру; м ? процент армирования по объему
В результате проведенного исследования и обработки полученных результатов были выведены следующие уравнения регрессии фибробетонного композита в возрасте 28 суток, в условиях естественного твердения и нагрева до температуры 800 оС в кодированном виде:
На основе представленных выше зависимостей были построены поверхности отклика (рис. 3).
Рис. 3 Поверхности отклика. Здесь: Rсж - предел прочности при сжатии, МПа; Rизг - предел прочности при изгибе, МПа; l/d - отношение длины волокон к их диаметру; м ? процент армирования по объему
Результаты исследований показали, что в области плана с и отмечаются наибольшие значения предела прочности на сжатие и изгиб. Увеличение процента армирования базальтовыми волокнами матрицы приводит к уменьшению прочностных характеристик композита, что обусловлено ухудшением их структуры.
Эксперименты показали, что разработанные композиты имеют меньшую усадку при воздействии температуры 800 оС по сравнению с исходной бетонной матрицей, усадка снижается с 0,7 до 0,5 %. Кроме того, дисперсное армирование бетонной матрицы базальтовыми волокнами обеспечивает меньшее снижение прочностных характеристик при воздействии высоких температур, т.е. лучшую сохранность композита.
Литература
1. Руководство по выполнению огнезащитных и теплоизоляционных штукатурок механизированным способом. М.: Стройиздат, 1977. 46 с.
2. Journal of Materials Science Letters. 1987. Vol. 6. № 5. PP. 562-564.
3. Steel Strategy and Fire Protection. Internotional Construction. 1972. Vol. 11. № 1. PP. 13 - 15.
4. Некрасов К.Д., Масленникова М.Г. Легкие жаростойкие бетоны на пористых заполнителях. М.: Стройиздат, 1982. 152 с.
5. Ахматов М.А. Эффективность применения местных строительных материалов и бетона. Нальчик: Эльбрус, 1986. 160 с.
6. Хежев Х.А., Хежев Т.А., Кимов У.З., Думанов К.Х. Огнезащитные и жаростойкие композиты с применением вулканических горных пород // Инженерный вестник Дона, 2011. №4 URL: ivdon.ru/magazine/archive/ n4y2011/710.
7. Хежев Т.А., Жуков А.З., Хежев Х.А. Огнезащитные и жаростойкие вермикулитобетонные композиты с применением вулканического пепла и пемзы // Инженерный вестник Дона, 2015. №2 URL: ivdon.ru/ru/magazine/ archive/n2y2015/2902.
8. Перфилов В.А. Легкий жаростойкий фибробетон // Известия вузов. Строительство. 2008. № 9. С. 23-25.
9. Карпов В.В. Математическая обработка эксперимента и его планирование. М.: АСВ; СПб.: СПбГАСУ, 1998. 100 с.
10. Налимов В.В. Статистические методы планирования экстремальных экспериментов. М.: Наука, 1965. 340 с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Общая характеристика технологий армирования и монтажа опалубки. Принципы разработки строительного генерального плана. Особенности укладки бетонной смеси при возведении стен и перегородок. Перечень правил техники безопасности на строительной площадке.
курсовая работа [453,8 K], добавлен 25.11.2010Обобщение современных способов настилки полов с применением механизации. Рассмотрение операций и приемов технологического процесса. Характеристика инвентаря, используемого для настилки керамической плитки. Рецепты приготовления применяемых составов.
дипломная работа [5,7 M], добавлен 01.08.2011Расчет конструкции железобетонной фундаментной плиты. Описание особенностей конструирования тепловой защиты здания, вычисление нормируемого значения теплопередачи. Расчет значений плиты перекрытия, колонны, оптимального армирования конструкций каркаса.
курсовая работа [6,6 M], добавлен 23.01.2015Устройство бетоносмесителя СБ-93 периодического действия с принудительным перемешиванием материала. Расчет ряда параметров, коэффициент сопротивления движению бетонов и растворов. Подбор состава бетонной смеси, расчет материалов на замес бетономешалки.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 02.11.2012Подбор и корректировка состава бетона. Характеристика и номенклатура продукции. Расчет длины напрягаемого арматурного стержня. Очистка и смазка форм, уплотнение бетонной смеси, тепловлажностная обработка и режим выдержки изделий, отделка и комплектация.
курсовая работа [3,7 M], добавлен 21.02.2013Требования, предъявляемые к опалубке. Методы обеспечения проектного защитного слоя бетона. Проектирование состава бетонной смеси. Конструирование и расчет опалубки. Уход за бетоном, распалубка и контроль качества. Транспорт бетонной смеси к месту укладки.
курсовая работа [66,3 K], добавлен 27.12.2012Выбор типа ограждающих конструкций: кровля по прогонам и обрешетке, клеефанерные панели, асбоцементные ребристые листы. Расчет дощатоклееной армированной балки. Статический расчет поперечной рамы. Конструктивный расчет стоек и опорных узлов рамы.
курсовая работа [968,8 K], добавлен 23.02.2016Разработка проекта балочной плиты и обоснование компоновки монолитного балочного перекрытия промышленного здания. Расчет площади сечения арматуры в плите. Определение площади сечения арматуры в главной и второстепенной балке. Расчет армирования колонны.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 05.06.2014Описание генплана участка строительства. Конструктивное решение жилого здания. Проектирование фундамента, сбор нагрузок. Конструкция стены. Виды кирпичных материалов. Теплотехнический расчет с применением керамического кирпича. Инженерные коммуникации.
дипломная работа [807,6 K], добавлен 10.04.2017Сбор и определение нагрузок на элементы здания. Расчет многопустотной плиты, сборного железобетонного ригеля перекрытия, параметров поперечного армирования, сборной железобетонной колонны и простенка первого этажа, столбчатого фундамента под колонну.
курсовая работа [985,3 K], добавлен 09.12.2013Климатологическая характеристика участка. Благоустройство и озеленение прилегающей территории. Определение нагрузок на здание, несущей способности свай. Расчет армирования железобетонных конструкций. Выбор оборудования для монтажа сборных элементов.
курсовая работа [2,0 M], добавлен 22.03.2015Проектирование основных железобетонных конструкций и стены подвала многоэтажного здания: расчет прочности ребристой плиты, построение эпюры продольного армирования, определение изгибающих моментов в колонны, проверка несущей способности объекта.
дипломная работа [565,7 K], добавлен 17.09.2011Повышение долговечности дорожных покрытий как результат использования в уплотняемом горячем и литом асфальтобетоне измельченной резины. Расчет конструкции дорожного полотна с применением резиновой крошки в покрытии. Состав новой асфальтобетонной смеси.
дипломная работа [2,1 M], добавлен 07.07.2016Строительные материалы, применяемые при бетонных работах. Части зданий. Конструкции из монолитного бетона и железобетона. Приготовление и транспортирование бетонной смеси. Производство опалубочных и арматурных работ. Укладка и уплотнение бетонной смеси.
реферат [3,5 M], добавлен 16.03.2015Описание строительного объекта - двухэтажного гаража в г. Омске. Расчет и сбор нагрузок на железобетонные плиты перекрытия. Конструирование и параметры железобетонного марша. Расчет прочности сборной колонны. Определение параметров армирования консоли.
курсовая работа [222,7 K], добавлен 28.01.2014Определение температуры окончания процесса эффективного воздействия нагрузки на уплотняемый слой покрытия. Рассмотрение факторов, влияющих на толщину укладываемого слоя на деформационно-прочностные характеристики щебеночно-мастичного асфальтобетона.
статья [972,6 K], добавлен 03.07.2013Рассмотрение монтажной схемы балочной площадки. Расчет балок настила с применением схемы балочной клетки нормального типа и расчетной схемой. Показ расчета центрально сжатой колонны и технические характеристики двутавров стальных горячекатаных полок.
контрольная работа [491,9 K], добавлен 09.02.2011Разработка проектной модели реконструкции и устойчивого развития квартала с помощью применения панельных технологий домостроения и организации жилой среды внутри квартала. Масштабы индустриального панельного домостроения. Градостроительное решение.
курсовая работа [3,1 M], добавлен 10.07.2017Определение потребности цеха в сырье, материалах и полуфабрикатах. Номенклатура изготовляемой продукции. Приготовление бетонной и растворной смеси. Расчет ёмкости склада цемента. Разработка технологической схемы производства. Мероприятия по охране труда.
курсовая работа [74,2 K], добавлен 02.04.2011Разработка проекта архитектурно-ландшафтного решения загородного дома в смешанном стиле. План дизайна: обустройство зоны для отдыха и хозяйственной части территории. Ландшафтный дизайн и озеленение с применением вечнозеленых и редких видов растений.
курсовая работа [2,6 M], добавлен 17.05.2011
