700Кг/м3 при изгибе

μ=0

μ=1% мас

1 –первая трещина

2 –магистральная трещина

3 -разрушение

Прогиб, мм

Рис. 1.4

Выражение (1.1) наиболее полно отражает вклад отдельных компонентов и связи между ними в общей прочности композита, но не учитывает взаимного влияния волокон и матрицы при формировании структуры фибробетона, а также участия в этом процессе технологии изготовления образцов, что приводит к определенным противоречиям между расчетными характеристиками и экспериментальными данными. Так, согласно правилу смесей зависимость “прочность-процент армирования” носит линейный характер, и это соответствует результатам многочисленных исследований, например [55, 60, 74, 106, 155], полученным при армировании бетонов высокомодульными волокнами в объеме μ=1…3%.Между тем еще в 70-е годы высказывалось предположение [158] о существовании “критического” содержания волокон, при достижении которого упрочнение бетона становится особенно эффективным. Спустя 20 лет эта гипотеза получила экспериментальное подтверждение в опытах сотрудников СПбГАСУ со сталефибробетоном, армированным фрезерной фиброй (рис. 1.6.).

Другим спорным моментом является вопрос о влиянии дисперсности волокон на прочностные характеристики получаемого композита. Так, в не-которых работах [2, 23, 101, 122] отмечается существенное увеличение прочности сталефибробетона при уменьшении диаметра фибр. При этом приходят к выводу о существовании оптимального диаметра d=0,3мм, по сравнению с которым волокна диаметром d=0,5мм являются менее эффективными. В [92] наиболее рациональной считают фибру диаметром d=0,2…0,4мм. Теоретически показано [107], что при использовании стальных фибр диаметром менее 0,1мм моменты трещинообразования в конструкции и ее разрушения могут оказаться весьма близкими друг к другу, а это значит, что фибробетон утрачивает одно из своих замечательных качеств – способность к вязкому разрушению.

С

1 –предел пропорциональности

2 –первая трещина

3 –магистральная трещина

4 -разрушение

μ=0

μ=5% мас.

Скорость ультразвука, км/с

Рис. 1.5

корость ультразвука в сталефибробетоне при изгибающих

нагрузках

В то же время другие исследователи [117, 62] считают обсуждаемый фактор менее значительным, в связи с чем в качестве универсальной характеристики фибрового армирования в [62] предлагают использовать величину:

К = μ₀(l/d),

где: μ₀ –коэффициент объемного армирования;

l и d –длина и диаметр фибр.

Экспериментально установлено, что равным значениям «К» при прочих одинаковых условиях соответствуют равные значения прочности сталефибробетона независимо от абсолютной величины диаметров волокон. По мнению авторов указанных работ это является следствием увеличения коэффициента ориентации крупных фибр и улучшения условий их анкеровки в матрице. На основе полученных данных в [62, 58] рекомендуется для конструкций, предельное состояние которых лимитируется их несущей способностью, применять фибры диаметром 1,0…1,2мм, так как их стоимость гораздо ниже затрат на получение фибр из тонкой стальной проволоки [113, 136].

Таким образом, вопрос о влиянии диаметра армирующих волокон на прочность фибробетона различные исследователи трактуют далеко не однозначно.

Анализ собственных результатов испытания сталефибробетонных образцов показывает, что эффективность армирующих волокон разного диаметра может изменяться даже в довольно узком интервале объемного насыщения (рис. 1.7). Приведенные данные в определенной мере корреспондируются с результатами, полученными в работе [129] при испытании сталефибробетонных цилиндров, изготовленных из состава Ц:П=1:2 на портландцементе М300 и песке с модулем крупности Мкр.=3,24 при В/Ц=0,38 (рис. 1.8.).

Следовательно, при конструировании фибробетонов необходимо обращать внимание на соответствие параметров армирования, в том числе диаметра волокон, степени дисперсности структурных составляющих исходной матрицы. В связи с этим, концепция Рабиновича Ф.Н., изложенная в [105], представляется весьма плодотворной.

Зависимость прочности сталефибробетона от насыщения фрезерной фиброй сечением 0,28 мм² и длиной 36мм