Размещено на http://www.allbest.ru/

ВЛИЯНИЕ ПОЛИМЕРНОЙ МИКРОФИБРЫ НА ПРОЧНОСТЬ БЕТОНА

Коровкин М.О., Ерошкина Н.А., Крайнова К.А., Лавров И.Ю.

Пензенский государственный университет архитектуры и строительства

Аннотация

Приведены результаты исследования влияния дозировки полимерной микрофибры на прочность бетона при сжатии, изгибе и ударном воздействии. Установлено, что введение в состав бетона этого материала приводит к значительному ухудшению удобоукладываемости смеси жесткой консистенции и не позволяет повысить прочность бетона при сжатии и изгибе. В тоже время применение полипропиленовой микрофибры позволяет значительно повысить ударную прочность бетона и уменьшить разбросы этой характеристики бетона.

Ключевые слова: бетон, полипропиленовая микрофибра, прочность, ударная прочность

Annotation

THE INFLUENCE OF POLYMER MICROFIBER ON STRENGTH OF CONCRETE

Korovkin M.O., Eroshkina N.A., Krainova K.A., Lavrov I.Yu.

The results of the study of the influence of the dosage of polymer microfiber on the compression strength of concrete, bending and impact strength are given. It was found that the inclusion of this material in the concrete leads to a significant deterioration of the workability of the mixture of rigid consistency and can not increase the strength of concrete during compression and bending. At the same time, the use of polypropylene microfiber can significantly improve the impact strength of concrete and reduce spread of this characteristic of concrete.

Keywords: concrete, polypropylene microfiber, strength, impact strength

Применение полимерной микрофибры считается перспективным методом улучшения эксплуатационных характеристик бетона для транспортных и гидротехнических сооружений, промышленных полов [1]. По данным [2] за счет введения в состав бетона этого материала могут быть повышены трещиностойкость, морозостойкость, водонепроницаемость и выносливость при многократно-повторном воздействии.

В работе [2] отмечается, что применение для приготовления бетона полимерного волокна «ВСМ-Бетон» приводит к ускорению твердения цемента на начальной стадии, а также к повышению прочности бетона, которое происходит в результате изменения его поровой структуры и упрочнения контактной зоны между цементным камнем и поверхностью волокна за счет высокой поверхностной энергии на поверхности волокон.

В тоже время имеются данные об ухудшении консистенции и снижении прочности при сжатии мелкозернистого бетона при введении в его состав до 2 % полипропиленовой фибры [3]. При этом, несмотря на снижение прочности при сжатии, отмечается повышение ударной прочности мелкозернистого бетона, а также увеличение прочности при изгибе при дозировке фибры до 1 %.

Исследования влияния полипропиленовой фибры на прочностные характеристики мелкозернистых бетонов на основе геополимерных вяжущих [4] показали, что, несмотря на снижение плотности геополимерного бетона его прочностные характеристики возрастают при увеличении расхода микрофибры до 0,66 %.

Нами было экспериментально исследовано влияние полипропиленовой фибры ВСМ- II6(0,6) с длиной волокна 6 мм и диаметром 20 мкм на прочностные характеристики бетона.

Для приготовления бетона использовался цемент класса ЦЕМ I 42,5. В качестве крупного заполнителя бетона применялся известняковый щебень Иссинского месторождения марки 400 фр. 5-10 мм. Насыпная плотность щебня - 1250 кг/м³, средняя - 2580 кг/м³, водопоглощение - 3,6 %. В качестве мелкого заполнителя использовался отсев дробления известнякового щебня фракции 0,16-5 мм.

Из бетонной смеси изготавливались по 3 образца размером 40Ч40Ч160 мм для определения прочности при изгибе и сжатии, а также по 6 образцов цилиндрической формы диаметром и высотой 38 мм для определения ударной прочности. Прочностные характеристики определялись через 28 суток твердения в воздушно-влажных условиях.

Ударная прочность определялась на копре КИ.

Площадь поверхности разрушения образца для расчетов принималась 1,44·10^-3 м², а вес падающего груза - 20 Н.

Исследования бетона проводились на бетоне следующего состава: цемент - 364 кг/м³, вода - 232 л/м³, щебень - 1044 кг/м³, мелкий заполнитель - 644 кг/м³. Был исследован состав без добавки и добавкой фибры при двух дозировках. В бетон вводилась полипропиленовая фибра в количестве 0,91 и 1,83 кг/м³, что обеспечивает объемное содержание фибры в цементном камне 0,3 и 0,6 %, соответственно.

Из-за высокой водопотребности заполнителя, которая обусловлена не только водопоглощением известняка, но и значительным содержанием в отсеве дробления дисперсных частиц, бетонная смесь даже при расходе воды 232 л/м³ имела жесткую консистенцию. Уплотнение бетонной смеси контрольного бездобавочного состава в форме на стандартной лабораторной виброплощадке продолжалось в течение 3 минут. Ведение в смесь добавки микрофибры значительно снизило удобоукладываемость бетонной смеси. Продолжительность уплотнения бетонной смеси на виброплощадке для составов с добавкой фибры 0,91 и 1,83 кг/м³ была увеличена до 5 и 7,5 минут, соответственно. Продолжительность уплотнения назначалась по результатам визуального контроля поверхности образцов.

Значительное снижение удобоукладываемости бетонной смеси может быть связано с высокой поверхностной энергией модифицированных полимерных волокон [2], которые иммобилизуют жидкую фазу, снижая количество воды, обеспечивающей реотехнологические свойства бетонной смеси. Ухудшение консистенции отмечается и в пластичных смесях [3], однако удобоукладываемость жестких смесей с низким содержанием воды более чувствительна к снижению содержания в бетонной смеси свободной воды. Графики зависимости прочности при сжатии R_сж и изгибе R_и от объемного содержания фибры в цементном камне (рис. 1) показывают, что дозировка добавки в исследованном интервале практически не влияет на прочностные характеристики бетона. Возможно, что позитивное влияние фибры на прочность в исследованных составах компенсируется негативным влиянием недоуплотнения бетона и снижения макроструктурной однородности бетона из-за повышения жесткости бетонной смеси при введении в ее состав микрофибры. а

Рисунок 1. Влияние дозировки полипропиленовой фибры на предел прочности при сжатии (а) и при изгибе (б)

Несмотря на то, что значения R_сж и R_и при введении в состав бетона полимерной микрофибры остаются неизменными, отмечается повышение ударной прочности почти в 1,5 раза (рис. 2). Как видно из графика на рис. 2 при повышении дозировки микрофибры снижаются разбросы этой характеристики бетона.

Рисунок 2. Влияние дозировки полипропиленовой фибры на энергию разрушения при ударе

полипропиленовый фибра бетон

Введение полимерной микрофибры в состав бетонной смеси жесткой консистенции приводит к значительному ухудшению ее удобоукладываемости и однородности макроструктуры бетона, что не позволяет повысить его прочность при сжатии и изгибе. Несмотря на то, что эти характеристики бетона остаются неизменными при введении полипропиленовой фибры, использование этого материала позволяет значительно повысить ударную прочность бетона и уменьшить разбросы этого показатели.

Список литературы

1. Протокол Научно-технического совещания при Главном инженере ОАО ЦНИИС [Электронный ресурс]. - Электр. дан. Заглавие с экрана.

2. Савелев, А.А. Фибробетонные конструкции с использованием полимерных волокон «ВСМ-БЕТОН» для объектов транспортного строительства / А. А. Савелев, Е. А. Антропова, И.А. Бегун, В.Г. Решетников // ЖБИ и конструкции. 2014, № 3. С. 94-99.

3. Коровкин М.О., Ерошкина Н.А., Янбукова А.Р. Исследование эффективности полимерной фибры в мелкозернистом бетоне // Инженерный вестник Дона. 2017. Т. 45. № 2 (45). С. 129.

4. Ерошкина Н.А., Саденко С.М., Чамурлиев М.Ю., Коровкин М.О. Влияния полимерной фибры на механические свойства геополимерного раствора // Инженерный вестник Дона. 2017. Т. 44. № 1 (44). С. 105.

Размещено на Allbest.ru