Расчет по правилу смесей

Экспериментальные данные

Объемный процент армирования

Состав матрицы: Ц:П=1:1, В/Ц=0,28

1 –прочность на растяжение при изгибе

2 –прочность на сжатие.

Рис. 1.6

Уместно заметить, что дискуссия вокруг прочности фибробетона на сжатие ведется менее активно, хотя и в этом вопросе существуют определенные противоречия.

Большинство исследователей сталефибробетона считает, что вклад дисперсной арматуры в прочность композита в условиях приложения сжимающей нагрузки проявляется лишь при малых (0,2…0,3мм) диаметрах фибр, при этом наблюдаемый обычно прирост составляет 15…25%. Использование более грубых волокон неэффективно, а иногда приводит даже к падению прочности по сравнению с неармированным бетоном, что объясняется раскалыванием матрицы жесткими фибровыми включениями.

Для подтверждения или опровержения данного положения нами изготовлены и испытаны образцы размером 7х7х28см из мелкозернистого бетона, армированного стальной фиброй различного профиля и размеров (табл.1.2).

Зависимость прочности сталефибробетонных призм размером (35х70х280)мм от процента армирования

Фибры волнистого профиля гладкие Волховского КСК

1 –d=0,5мм, l=50мм;

2 –d=0,7мм, l=50мм;

3 –d=0,8мм, l=50мм.

Объемный процент армирования

Состав матрицы:

портландцемент М400 и песок с Мкр=2,1

в соотношении Ц:П=1:2 при В/Ц=0,4

Рис. 1.7

Зависимость прочности сталефибробетонных цилиндров

размером (15х15)см от процента армирования

Фибры периодического профиля

Объемный процент армирования

Размеры фибр, мм:

1 –d=0,8; l=70;

2 –d=0,55; l=50;

3 –d=0,3; l=24;

4 –d=0,55; l=24;

5 –d=0,6; l=35;

6 –d=0.3; l=15.

Рис. 1.8

Таблица 1.2.

Геометрические характеристики фибр

№ п/п	Вид стальной фибры	Длина фибры, l, мм	Площадь поперечного сечения фибры F,мм2	Эквивалент-ный диаметр фибры dэ=√4F/π, мм
1	Волнистая из проволоки круглого сечения (изг.ЛенЗНИИЭП)	32,0	0,068	0,30
2	Фрезерная гладкая постоянного сечения (изг.: С-Пб государственный технический университет)	25,0	0,306	0,62
3	То же волнистая	25,0	0,303	0,62
4	Фрезерная гладкая переменного сечения –встречный клин по длине (изг.: С-Пб государственный технический университет)	25,0	0,378	0,69
5	Фрезерная постоянного прямоугольного сечения –пологий винт по длине (изг.: Челябинский государственный технический университет)	32,3	0,323	0,64

Образцы матричного состава Ц:П=1:2 с В/Ц=0,28 изготавливались с применением портландцемента М400 и песка с Мкр=2,14. Приготовление бетонных и фибробетонных смесей осуществлялось в двухвальном лотковом смесителе в течение 4…5 минут при следующей очередности загрузки компонентов: песок, цемент, вода на замес с добавкой суперпластификатора С-3 в количестве 0,8% от массы цемента, фибра. Для уплотнения смесей в процессе формования образцов применялась стандартная виброплощадка с амплитудой а=0,5мм и частотой n=3000кол./мин. Время вибрирования, в зависимости от количества вводимых волокон, составляло 20…60с. После пропаривания и последующей выдержки в воздушно-сухих условиях в течение 14 суток, образцы испытывались на изгиб по 3-х точечной схеме, а полученные при этом половинки– на сжатие. Результаты испытаний представлены на рисунке 1.9.

Приведенные данные в принципе совпадают с полученными ранее другими исследователями. Очевидно, при малом насыщении рассеянные в объеме фибры являются концентраторами напряжений, нивелирующими возможный прирост прочности бетона на сжатие в результате дисперсного армирования. Однако, при достижении некоторого критического процента армирования, в дальнейшем, независимо от размера фибр, наблюдается стабильное увеличение прочности сталефибробетона по сравнению с исходной матрицей. В этой связи небезынтересно привести результат, полученный в этом направлении Коротышевским О.В., которому путем дисперсного армирования мелкозернистого бетона объемными каркасами удалось достичь значения прочности Rсж=200МПа при μ₀=18% [47]. Не менее впечатляющими являются и наши результаты определения прочности сталефибробетона при насыщении волокнами в объеме 6…10% (см.рис.1.6).

Таким образом, в необходимых случаях (при изготовлении фундаментов и станин машин, элементов прессов и другого силового оборудования) в результате дисперсного армирования может быть получен фибробетон с высокой конструктивной прочностью на сжатие в сочетании с присущими этому виду материала динамической и ударной прочностью.

Не менее эффективным, чем в сталефибробетоне, является улучшение прочностных характеристик бетонов с помощью неметаллических волокон в случаях, когда они обладают более высоким, по сравнению с матрицей модулем упругости.

Об этом свидетельствуют данные многочисленных исследований прочности цементных композитов, армированных стеклянными, базальтовыми и другими минеральными волокнами [ 40, 50, 83, 90, 160 ], а также результаты наших экспериментов, проводимых на протяжении ряда лет, в ходе которых изучены свойства плотных и ячеистых бетонов в

Эффективность армирования мелкозернистого бетона стальными фибрами при изгибе и сжатии