Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

3848

.pdf
Скачиваний:
3
Добавлен:
15.11.2022
Размер:
30.67 Mб
Скачать

Выпуск № 2 (50), 2018

ISSN 2541-7592

ковое и цементное молоко, жидкое стекло, хлористый кальций, железный купорос, сернокислый магний), многие из которых не нашли широкого распространения из-за сложности процессов обработки, а также дефицитности дорогостоящих химических реактивов.

Известно, что прочность многокомпонентных материалов зависит от прочности связей между структурными элементами и прочности самих элементов. Прочности составляющих арболит элементов высоки: прочность древесины — 15 МПа, цемента — 40 МПа. Однако прочность самого арболита практически не превышает 2,5÷3,5 МПа, поскольку в большей мере определяется прочностью сцепления его разнородных частиц [24, 27].

Рисовая лузга имеет глянцевую поверхность и состоит из воскообразных веществ, что снижает ее сцепление с цементным камнем. Необходимым и обязательным условием подготовки рисовой лузги является ее вымачивание в воде, применение химических добавок для ее обработки или растворения воскообразных веществ в эфире, хлороформе или бензине. Разволакивание поверхности лузги в воде требует повышенной температуры — до +50 0С [8].

Предлагаемый способ обработки рисовой лузги заключается в термическом воздействии на нее с помощью лабораторного устройства, изображенного на рис. 3.

Рис. 3. Лабораторное устройство термической обработки рисовой лузги: 1 — рисовая лузга;

2 — металлическая емкость;

3 — нагревательный элемент;

4 — термометр с датчиком;

5 — измеритель расхода электроэнергии

Лабораторное устройство для облагораживания рисовой лузги состоит из нагревательного элемента, металлической емкости, термометра марки ТЦМ 91210М-03П с датчиком ТТЦ07П-600 пятачкового типа для поверхностных измерений и прибора для измерения расхода электроэнергии.

Перед началом эксперимента рисовую лузгу нужно вымочить в воде при комнатной температуре (18 ÷ 20 0С) и соотношении З/В — 1:7.

Для изготовления образца арболита размерами 10×10×10 см необходимо 240—280 г рисовой лузги. После вымачивания и слива воды заполнитель следует поместить в металлическую емкость лабораторного устройства и подвергнуть термической обработке.

Термический процесс осуществляется при температуре 175 0С рабочей поверхности металлической емкости 2. Лузга при обработке постоянно перемешивается. В результате непрерывного пересыпания массы происходит отрыв и обратное свободное падение частиц на нагретую поверхность устройства.

В процессе термической обработки заполнитель обезвоживается, затем поверхность частиц обгорает до некоторой глубины. Готовность обработанного заполнителя определяется визуально органолептическим способом — по приобретению лузгой темно-коричневого оттенка, после чего материал необходимо охладить.

Далее подготовленный заполнитель используется для изготовления арболитового образца путем смешивания с цементом, жидким стеклом, хлористым кальцием и водой затворения. После перемешивания масса помещается в форму с замыкающейся крышкой с пуансоном и находится в спрессованном состоянии до набора распалубочной прочности.

Результаты исследования влияния термической обработки лузги на прочность арболита приведены в табл. 1.

Для сравнения прочностных характеристик арболита, подвергнутого различным видам обработки, использовалась разрывная машина, позволяющая определить прочность сцепле-

51

Научный журнал строительства и архитектуры

ния рисовой лузги, уложенной на металлическую пластину размерами 4×4 см с предварительно нанесенной эпоксидной смолой и скрепленной в опалубке с цементным тестом нормальной густоты, с образовавшимся цементным камнем.

 

Таблица 1

Прочность арболита на термически обработанной рисовой лузге

 

 

 

Вид обработки

Предел прочности при сжатии через 28 суток, МПа

Вымачивание в воде

1,0

 

без термической обработки (по ГОСТ 19222-84)

 

 

 

Вымачивание в воде с термической обработкой

2,0

 

Зависимость прочности сцепления рисовой лузги с цементом от вида обработки рассмотрена в табл. 2.

 

Таблица 2

Зависимость прочности сцепления рисовой лузги с цементом от вида обработки

 

 

Вид обработки

Прочность сцепления через 28 суток, МПа

Без обработки

0,20

Вымачивание в воде при температуре 50 0С

0,35

Термическая обработка

0,43

Одновременно исследования проводились и по другой методике. Для создания условий твердения цементного вяжущего таких же, как в арболите, изготавливались образцы из арболитовой смеси и хранились в нормальных условиях твердения в течение 28 суток. Образцы изготавливались в виде цилиндра диаметром 100 мм и высотой 50 мм в специальных прессформах. Такая форма и размеры образцов были приняты для того, чтобы добиться однородности образца как по площади, так и по объему. После достижения образцами 28-суточного возраста эпоксидной смолой к ним приклеивались стальные диски толщиной 10 мм. В центре дисков были высверлены отверстия с резьбой для ввинчивания держателей разрывной машины. Приготовленные таким образом образцы подвергали испытанию на растяжение под действием нормальной отрывающей силы. Для изучения прочностных показателей арболита одновременно изготавливали образцы-кубы для их испытания на прочность при сжатии. В этих исследованиях устанавливали влияние факторов обработки поверхности заполнителя и химических добавок на адгезионную прочность арболита.

Результаты исследований приведены в табл. 3.

 

 

 

Влияние состояния заполнителя и вида его обработки

Таблица 3

 

 

 

 

 

 

на адгезионную прочность и прочность при сжатии арболита

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расход компонентов,

 

Расход химических

 

Удельное

Предел

 

кг/м3

 

 

добавок, кг/м3

Вид обработки

 

 

 

 

 

 

заполнителя

усилие

прочности

 

Рисовая

 

 

Жидкое

Хлористый

Цемент

Вода

 

отрыва, МПа

при сжатии, МПа

лузга

 

стекло

кальций

 

360

240

430

 

-

-

Без обработки

0,13

1,5

360

240

430

 

2,4

15,2

Термическая

0,21

2,14

 

 

 

 

 

 

Введение

 

 

360

240

430

 

2,4

15,2

добавки в це-

0,20

2,2

 

 

 

 

 

 

ментное тесто

 

 

360

240

430

 

2,4

15,2

Термическая

0,43

2,35

360

240

430

 

2,4

15,2

Термическая

0,42

2,29

360

240

430

 

2,4

15,2

Термическая

0,39

2,18

360

240

430

 

2,4

15,2

Термическая

0,41

2,28

52

Выпуск № 2 (50), 2018

ISSN 2541-7592

Анализируя данные, приведенные в табл. 3, необходимо отметить их сходимость с полученными ранее результатами, что может свидетельствовать о большей химической активности поверхности модифицированной рисовой лузги по сравнению с необработанным заполнителем. Применение химических добавок позволило нейтрализовать действие экстрактивных веществ заполнителя на цемент путем образования дополнительных химических связей в зоне контакта и уменьшить их отравляющее действие на цемент по мере удаления от этой зоны.

Для определения влияния количества цемента на адгезионную прочность были изготовлены образцы-кубы из модифицированной рисовой лузги с добавкой хлористого кальция в количестве 4 % от массы цемента и жидкого натриевого стекла — 1 % от массы заполнителя. Расход лузги был постоянным, а расход цемента менялся от 200 до 600 кг на кубометр арболита. Результаты испытаний представлены на рис. 4.

Рис. 4. Влияние расхода цемента на адгезионную прочность арболита

Результаты, представленные на рис. 4, демонстрируют линейную зависимость между адгезионной прочностью и расходом цемента.

Выводы

1.Термическая обработка рисовой лузги является эффективным способом повышения прочности арболита и сцепления с цементом. Класс арболита по прочности на сжатие повышается до В1,5, что позволяет получить арболит конструкционного назначения и расширить область его применения в малоэтажном строительстве в качестве материала несущих конструкций.

2.Установлен оптимальный состав арболита: 360 кг цемента, 240 кг лузги, 1 % жидкого стекла и 4 % хлористого кальция. В возрасте 28 суток арболит данного состава имеет прочность на сжатие, равную 2,07 МПа.

3.Рост прочности образцов, изготовленных с применением химических добавок, происходит за счет образования пленок на поверхности зерен цемента, которые и обусловливают быстрое нарастание прочности арболитовых образцов в начальные сроки твердения.

Библиографический список

1. Абуева, З. А. Исследование суспензий С3А и СА в растворе лигносульфонатов и сахарозы / З. А. Абуева, О. И. Лукьянова // Коллоидный журнал. — 1969. — Т. 31, № 3. — С. 75—80.

2.Арсенцев, В. А. Арболит. Производство и применение / В. А. Арсенцев. — М.: Стройиздат, 1977. —

348 с.

3.Афанасьев, А. Е. Влияние структурообразования на плотность жидкости коллоидных капиллярнопористых тел / А. Е. Афанасьев, А. С. Ефремов // Теоретические основы химической технологии. — 2011. — Т. 45, № 1. — С. 119—125.

4.Ахвердов, И. Н. Основы физики бетона / И. Н. Ахвердов. — М.: Стройиздат, 1981. — 464 с.

5.Барковский, Е. В. Основы биофизической и коллоидной химии / Е. В. Барковский, С. В. Ткачев, Л. И. Пансевич, Т. В. Латушко, О. П. Болбас. — Минск: Вышэйшая школа, 2009. — 272 с.

53

Научный журнал строительства и архитектуры

6.Бухаркин, В. И. Использование древесных отходов для производства арболита (опыт работы предприятий) / В. И. Бухаркин, С. Г. Свиридов, П. Н. Умняков, Е. М. Саргина. — М.: Лесная промышленность, 1975. — 192 с.

7.Гамалий, Е. А. Высокоэффективные полифункциональные модификаторы на основе эфиров поликарбоксилатов и активных минеральных добавок для конструкционных цементных бетонов / Е. А. Гамалий, Б. Я. Трофимов, Л. Я. Крамар // Международный семинар-конкурс молодых ученых и аспирантов, работающих

вобласти вяжущих веществ, бетонов и сухих смесей: сб. науч. тр. / Экспоцентр. — М., 2010. — С. 18—23.

8.Горбатенко В. Я. Топочное устройство для сжигания лузги / В. Я. Горбатенко, Е. А. Данилин, М. В. Колосов // Вісник Національного технічного університету «Харківський політехнічний інститут». — 2007. — № 2. — С. 159—163.

9.Еленова, А. А. Разработка комплексной добавки для ускоренного твердения цементного камня: автореф. дис. … канд. техн. наук: 05.17.11: защищена 18.09.17: утв. 22.12.17 / Аурика Алмазовна Еленова. — М., 2017. — 17 с.

10.Козлова, В. К. Оценка эффективности добавок, замедляющих схватывание цементного теста / В. К. Козлова, Ю. В. Карпова, А. В. Вольф // Ползуновский вестник. — 2006. — № 2. — С. 230—233.

11.Лохер, Ф. Б. Исследование механизма гидратации цемента / Ф. Б. Лохер, В. Рихартц // Тр. междунар. конгресса по химии цемента. — М.: Стройиздат, 1976. — Т. 2, кн. 2. — С. 122—133.

12.Наназашвили, И. X. Строительные материалы из древесно-цементной композиции / И. X. Наназашвили. — 2-е изд., перераб. и доп. — Л.: Стройиздат, 1990. — 415 с.

13.Никитин, Н. И. Химия древесины и целлюлозы / Н. И. Никитин. — М.— Л.: АН СССР, Институт высокомолекулярных соединений, 1962. — 711 с.

14. Пат. 2186797 Российская Федерация, МПК C08L1/02, A61L15/22, A61F13/15, B29C70/34 D06M15/05. Композиционные составы с высокой абсорбционной способностью, абсорбирующий листовой материал, покрытый такими составами, и способ его изготовления / М. Сузуки; заявитель и патентообладатель Джапан абсорбент технолоджи инститьют. — № 99114787/04; заявл. 15.12.97; опубл. 20.07.01, Бюл. (VI ч.). — 3 с.

15.Первовский, А. Н. Термообработка арболитовых смесей постоянным током / А. Н. Первовский // Материалы всесоюз. конф. по развитию производства и применения в строительстве эффективных конструкций

иизделий из арболита. — М., 1981. — С. 75.

16.Пошарников, Ф. В. Исследование закономерностей гидратации цемента в древеснокомпозиционных материалах [Электронный ресурс] / Ф. В. Пошарников, М. В. Филичкина // Современные проблемы науки и образования. — 2011. — № 2. — Режим доступа: http://science-education.ru/ru/article/ view?id=4621.

17.Русанов, А. И. Мицеллообразование в растворах поверхностно-активных веществ / А. И. Русанов, А. К. Щекин. — 2-е изд., перераб. и доп. — СПб: Лань, 2016. — 612 с.

18.Таубе, П. Р. Исследование добавок, замедляющих твердение бетона / П. Р. Таубе, Н. А. Козлова // Известия вузов. Строительство и архитектура. — 1976. — № 8. — С. 88—92.

19. Третьякова, А. С. Влияние некоторых углеводов на твердение клинкерных минералов / А. С. Третьякова, Г. Д. Урываева, А. Т. Логвиненко // Гидратация и твердение вяжущих: сб. тр. НИИ Промстрой. — Уфа, 1978. — С. 130.

20. Федяева, О. А.Промышленная экология/ О. А. Федяева.— Омск: ИздательствоОмГТУ, 2007. —145 c.

21.

Феофанов, В. А. Гальванокоагуляция:

теория

и практика бессточного

водопользования

/

В. А. Феофанов, Ф. А. Дзюбинский. — Магнитогорск: МиниТип, 2006. — 367 с.

 

 

22.

Шабаров, Ю. С. Моно- и дисахариды: в 2 ч. Ч. 1 / Ю. С. Шабаров, Т. С. Орецкая, П. В. Сергиев. —

5-е изд., испр. и доп. — М.: МГУ им. М. В. Ломоносова, 2010. — 82 с.

 

 

23.

Штриплинг, Л. О. Основы очистки

сточных

вод и переработки

твердых отходов

/

Л. О. Штриплинг, Ф. П. Туренко. — Омск: Изд-во ОмГТУ, 2005. — 192 с.

 

 

24.Щукин, Е. Д. Коллоидная химия / Е. Д. Щукин, А. В. Перцов, Е. А. Амелина. — 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Высш. шк., 2004. — 445 с.

25.Янг, Дж. Ф. Влияние сахаров на гидратацию трехкальциевого алюмината / Дж. Ф. Янг // Тр. IV Междунар. конгресса по химии цемента. — М.: Стройиздат, 1973. — С. 209—210.

26.Alvang. F. Modern developments in Swedish Fibreboards / F. Alvang, S. Johanson // Forest Products Journal. — 1965. — Vol. XV, № 8. — Р. 315—318.

27.Ergogdu, S. Effect of Retemping with Superplasticizer Admixture on Slump Loss and Compressive Strength of Concrete Subjected to Prolonged Mixing/ S. Ergogdu // Cement and Concrete Research. — 2005. — № 35. — Р. 907—912.

28.Impregnated Fibrous Materials: Report of a Study Group, Bangkok, 20—24 Nov. 1967 / International Atomic Energy Agency. — Vienna, Austria: IAEA, 1968. — 215 р.

29.Jennings, H. M. Refinements to Colloid Model of C-S-H in Cement: CM-II / H. M. Jennings // Cement and Concrete Research. — 2008. — № 38. — Р. 275—289.

54

Выпуск № 2 (50), 2018

ISSN 2541-7592

30.Mansour, M. S. Metakaolin as a Pozzolan for High Performance Mortar / M. S. Mansour, M. T. Abadla, R. Jauberthie // Cement-Wapno-Beton. — 2012. — № 2. — Р. 102—108.

31.Scrivener, K. L. Hydration of Cementitious Materials — Present and Future / K. L. Scrivener, A. Nonat // Cement and Concrete Research. — 2011. — Vol. 41, issue 7. — Р. 641—650.

INCREASING THE STRENGTH OF ARBOLITH

BY FILLING IT WITH A THERMALLY PROCESSED RICE HUSK

E. B. Kurmanbekova1, R. E. Zhumagulova2, D. S. Kim3

Kazakh Leading Academy of Architecture and Civil Engineering 1, 2

Republic of Kazakhstan, Almaty

Institute of Nuclear Physics 3

Republic of Kazakhstan, Almaty

1PhD in Engineering, Assoc. Prof., Faculty of Building Technologies, Infrastructure and Management, tel.: (701) 212-26-27, e-mail: elemira.kurmanbekova@yandex.kz

2PhD in Engineering, Assoc. Prof., Faculty of Building Technologies, Infrastructure and Management, tel.: (701) 942-55-54, e-mail: roza_j@mail.ru

3PhD in Engineering, Assoc. Prof., Training Center for Radiation Safety,

tel.: (727) 386-68-00, e-mail: kim2@inp.kz

Statement of the problem. An important scientific problem in the technology of arbolite production is the study and improvement of the adhesion of an aggregate with the binder, as well as an increase in the strength of the arbolite by increasing its density by injecting mineral additives that improve the quality of its packaging. The aim of the research is to develop a technology for modifying the surface of aggregate grains and to obtain an arbolite of a structural value by modifying it with a heat-treated rice husk.

Results and conclusions. The method of heat treatment of rice husks promotes an increase of its adhesion to cement and the adhesion strength of the arbolite as well. The class of arbolite for compressive strength due to the improvement by means of heat-treated rice husk rises to B1.5, which allows an arbolite of a constructional purpose to be obtained and its application in low-storey construction as bearing structures to be expanded. The optimal composition of arbolite was identified.

Keywords: rice husk, arbolite, strength, aggregate, wood crushed stone, thermal processing, liquid glass, calcium chloride, surface modification.

КОНКУРС 2018НА ЛУЧШИЕ НАУЧНЫЕ ПРОЕКТЫ МЕЖДИСЦИПЛИНАРНЫХ

ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ТЕМЕ «УГЛЕРОДНЫЕ НАНОСТРУКТУРИРОВАННЫЕ МАТЕРИАЛЫ»

Заявки принимаются до 18.06.2018 23:59

Задача конкурса – поддержка экспериментальных и теоретических исследований, направленных на получение фундаментальных научных результатов по тематическим направлениям, сформированным РФФИ для реализации Стратегии научно-технологического развития Российской Федерации, осуществляемых учеными на основе междисциплинарного подхода.

Срок реализации проекта — 3 года.

Максимальный размер гранта — 6 млн руб. в год, минимальный — 3 млн руб. в год.

В конкурсе могут участвовать коллективы численностью не менее 3 и не более 10 человек, состоящие из граждан Российской Федерации, а также иностранных граждан и лиц без гражданства, имеющих статус налогового резидента Российской Федерации, прошедшие идентификацию по правилам РФФИ.

Подробнее на официальном сайте РФФИ: http://www.rfbr.ru.

55

Научный журнал строительства и архитектуры

УДК 620.172.242

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЧНОСТНЫХ И ДЕФОРМАЦИОННЫХ СВОЙСТВ СТАЛЕФИБРОШЛАКОБЕТОНА

ПРИ ОСЕВОМ РАСТЯЖЕНИИ И СЖАТИИ С УЧЕТОМ ВОЗРАСТА БЕТОНА

Б. А. Бондарев 1, Н. Н. Черноусов 2, В. А. Стурова 3

Липецкий государственный технический университет 1,2, 3 Россия, г. Липецк

1Д-р техн. наук, проф. кафедры строительного материаловедения и дорожных технологий,

тел.: (474) 223-93-52, e-mail: v-livenceva@mail.ru

2Канд. техн. наук, доцент кафедры общей механики, e-mail: v-livenceva@mail.ru

3Магистрант кафедры строительного производства, e-mail: v-livenceva@mail.ru

Постановка задачи. Целью исследования является получение математических зависимостей, позволяющих смоделировать прочностные и деформационные характеристики сталефиброшлакобетона при осевом растяжении и сжатии с учетом возраста бетона.

Результаты. В результате исследования были получены расчетные формулы, позволяющие определить деформационные и прочностные характеристики сталефиброшлакобетона для осевого натяжения и сжатия с учетом возраста бетона.

Выводы. Анализ экспериментальных данных позволил получить зависимость «нагрузка — смещение» для стальной фибры, работающей под нагрузкой в шлакобетоне-матрице, обобщить диаграммы для сталефиброшлакобетона при осевом растяжении и сжатии. В результате кривые, построенные по полученным формулам, показали высокую сходимость с экспериментальными данными.

Ключевые слова: стальная фибра, сталефиброшлакобетон, кубиковая прочность, призменная прочность, секущий модуль упругости.

Введение. Широкое применение в строительстве железобетонных конструкций позволяет использовать для их производства вторичные отходы различных отраслей промышленности и местных агрегатов, что способствует экономичному потреблению материальных и энергетических ресурсов, снижает затраты и трудоемкость процессов.

Введение в бетон дисперсной арматуры позволяет получить композит с прочностью на растяжение в несколько раз большей, чем для бетона-матрицы. Повышение прочностных свойств у сталефиброшлакобетона (СФШБ) позволяет отказаться в некоторых конструкциях от стержневой арматуры.

В то же время повышение уровня автоматизации расчетов элементов строительных конструкций предъявляет более высокие требования к информативности результатов исследований их действительной работы, что особенно важно при построении алгоритмов расчета по диаграммной методике. Значительная часть расчетов элементов строительных конструкций основывается на таких характеристиках материала, как призменная прочность бетона Rb, кубиковая прочность Rm или прочность бетона при осевом растяжении Rbt. Для СФБконструкций подобный набор данных низкоинформативен, поскольку наряду с прочностными свойствами значительную роль в расчете здесь играют также и деформативные (начальный модуль упругости шлакобетона (ШБ) Eb0 и СФШБ E0fb , предельные относительные де-

формации при растяжении εbtR, εfbtR и сжатии εbR, εfbR для ШБ и СФШБ соответственно).

© Бондарев Б. А., Черноусов Н. Н., Стурова В. А., 2018

56

Выпуск № 2 (50), 2018

ISSN 2541-7592

1. Экспериментальная программа исследования прочностных и деформационных свойств СФШБ при растяжении и сжатии. Результаты исследования деформативных свойств мелкозернистого шлакобетона-матрицы приведены в работе [1].

Испытания проводились на образцах, изготовленных на основе шлаков металлургического производства ОАО «НЛМК» с различным объемным содержанием армирования волокон. Они представляют собой отходы от дробления литого шлакового щебня фракции 0…5 мм с насыпнойплотностьюот 1085 до 1135кг/м3. В исследуемыхсоставахиспользовались:

в качестве вяжущего — цемент марки ПЦ-500 D0 Липецкого цементного завода и пластифицирующая добавка «Реламикс» (10-процентный раствор);

в качестве дисперсного армирования — фибры «Драмикс» бельгийской фирмы

«Бекарт», рубленные из стальной проволоки, диаметром 0,8 мм, длиной 60 мм (Rf = 1100 МПа, Еf = 1,95·105 МПа, df = 0,8 мм, lf = 60 мм) [2]. Диаграмма деформирования стальной фибры приведена на рис. 1.

Рис. 1. Диаграмма деформирования стальной фибры

Твердение бетона происходило в лабораторных условиях при температуре +18—20 °С и влажности (70 ±5) %. Нагружение при испытании на сжатие происходило со скоростью (0,6 ±0,4) МПа/с, при испытании на растяжение — (0,05 ±0,02) МПа/с.

Испытания образцов на растяжение проводились на специальной экспериментальной установке [3]. Испытания образцов на сжатие производились в прессе ИП-100 и на универсальной разрывной машине Р-20.

Висследуемых на растяжение и сжатие СФШБ-образцах использовался бетон-матрица классов В5, В7,5, В10, В15, В20, В25, В27,5.

Висследованиях образцов из СФШБ на растяжение варьировались объемное содержа-

ние фибровой арматуры fv, %: 0, 0,125, 0,25, 0,375, 0,5, 0,75, 1,3, а также возраст бетона t, сут: 3, 7, 14, 21, 28, 56, 112, 224, 448. Эскизы опытных образцов приведены на рис. 2. Расстояния между фиброволокнами в сечениях образца составляли 5 и 10 мм. Фотоиллюстрации, схемы нагружения и закрепления образцов в захватах установки представлены на рис. 3.

Прочность СФШБ на осевое сжатие определялась на образцах в виде кубов размером 60×60×60 мм. В исследуемых на сжатие образцах также варьировались объемное содержание фибровой арматуры fv, %: 0, 0,22, 0,45, 0,9, 2,23, возраст бетона t, сут: 3, 7, 14, 21, 28, 56, 112, 224, 448, а также коэффициент, учитывающий работу фибр в сечении, перпендикулярном направлению внешнего сжимающего усилия kn: 0,247, 1,00. Эскизы опытных образцов приведены на рис. 4.

Результаты испытаний образцов из СФШБ при растяжении (класс бетона-матрицы — В20) представлены на рис. 5а для шлакобетона в возрасте 3 суток, на рис. 5б для шлакобетона в возрасте 28 суток.

57

Научный журнал строительства и архитектуры

μfv = 0,125 % μfv = 0,25 % μfv = 0,375 % μfv = 0,5 %

μfv = 0,75 % μfv = 1,3 %

Рис. 2. Эскиз опытных образцов и их сечений для испытания СФШБ на растяжение

а)

б)

Рис. 3. Схемы нагружения и фотоиллюстрация закрепления образца в захватах установки

μfv = 0,22 %

μfv = 0,45 %

μfv = 0,9 %

μfv = 2,23 %

а)

Рис. 4 (начало). Эскиз опытных образцов для испытания СФШБ на сжатие: а) фибра расположена хаотично (kn = 0,247)

58

Выпуск № 2 (50), 2018

 

 

ISSN 2541-7592

μfv = 0,22 %

μfv = 0,45 %

μfv = 0,9 %

μfv = 2,23 %

 

 

б)

 

Рис. 4 (окончание). Эскиз опытных образцов для испытания СФШБ на сжатие: б) фибра расположена упорядоченно (kn = 1)

а)

б)

Рис. 5. Экспериментальные диаграммы «σ — », полученные при испытании образцов из СФШБ на осевое растяжение

2. Анализ экспериментальных данных испытания СФШБ при растяжении и сжа-

тии. Деформация сталефибробетона (СФБ) — сложный процесс, изучение деформативных свойств СФБ при растяжении показало, что для него характерны следующие стадии работы:

практически линейный участок диаграммы «σ — » («напряжение — относительная деформация»), соответствующий упругой работе материала;

криволинейный участок диаграммы «σ — », начинающийся с трещинообразования, соответствующий псевдопластической работе материала.

Различные исследователи [4, 5, 7], несмотря на получение сопоставимых данных, дают различные толкования результатов. Таким образом, в настоящее время вследствие различий

вметодиках испытаний образцов и использованном оборудовании у разных авторов имеются различные оценки момента трещинообразования.

Так, в [21] изучено влияние длины фибр на поведение СФБ в пластической стадии работы. Сделан вывод о том, что характер деформирования в случае, когда значение длины за-

59

Научный журнал строительства и архитектуры

делки фибры lan, f превышает половину длины фибры lf, связан с нагельным эффектом и работа СФБ при этом обусловлена (после образования трещин) вначале изгибной жесткостью ориентированных под углом к усилию фибр, а затем (на некотором участке выдергивания фибры) значением трения об острый уступ края трещины (рис. 6). При этом образование трещин сопровождалось резким падением нагрузки. В случае lan, f < lf / 2 после образования трещин максимальная нагрузка приходится на ориентированные близко к направлению усилия фибры, у которых по обе стороны трещины заделка больше lan, f. С ростом деформаций и обрывом этих фибр в работу включаются остальные фибры, и далее механизм работы аналогичен выше описанному. Ценность подхода заключается в том, что, дифференцированно рассматривая работу отдельных фибр, разнонаправленных, с различной глубиной заделки, а затем суммируя нагрузки отдельных фибр и заданных деформаций, можно получить диаграмму деформирования в псевдопластической стадии работы. Такой подход предлагается использовать при построении эпюры растянутой зоны изгибаемых СФБ-элементов.

Рис. 6. Механизм работы фибры, ориентированной под углом к растягивающему усилию

Иллюстрацией сказанного служит зависимость суммарного усилия бетона и фибры в растянутой зоне от деформаций в фибре (рис. 7).

Рис. 7. Распределение усилий в растянутой зоне нормального сечения комбинированного армированного изгибаемого элемента с ростом относительных деформаций в стержневой арматуре (фибре):

а) диаграмма растяжения СШФБ; б) диаграмма растяжения ШБ; в) диаграмма растяжения фибры

60

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]