Высокофункциональные бетоны для промышленного строительства и машиностроения

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Многокомпонентный состав сырьевой смеси и гетерогенность структуры высокофункциональных бетонов на различных масштабных уровнях обеспечивают возможность эффективного управления формированием показателей его демпфирующих свойств за счет рецептурно-технологических факторов. Экспериментальные составы включали портландцемент, песок кварцевый, гранитный отсев, микрокремнезем, метакаолин, кварцевую муку, микрокальцит, компенсаторы усадки, гиперпластификатор и армирующую микрофибру. Вибродинамические свойства исследовались методами свободных и вынужденных колебаний. Разработан лабораторный комплекс вибродинамических испытаний, обеспечивающий автоматизированную обработку амплитуд изгибных затухающих колебаний первой моды бетонных образцов для вычисления динамического модуля упругости и логарифмического декремента затухания. Высокая точность получаемых результатов позволила выявить характер влияния различных рецептурных факторов (расход цемента, пуццолановых добавок, микрофибры, компенсаторов усадки) на показатели динамического модуля упругости и демпфирования бетона. Установлен рост величины демпфирования бетона (в 1,22 раза) при увеличении расхода цемента с 300 до 734 кг/м3. Введение компенсаторов усадки, различающихся по механизму воздействия, позволило получить безусадочные литьевые композиции и благоприятно влияет на вибродинамические показатели, коррелирующие с величиной общей неоднородности микроструктуры бетона. Результаты исследований апробированы при изготовлении прототипов бетонных и железобетонных станин металлорежущего (малогабаритный фрезерный станок), а также лабораторного испытательного оборудования.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

И. Ю. Лавров

Пензенский государственный университет архитектуры и строительства

Автор, ответственный за переписку.
Email: lavrov0909@gmail.com

аспирант 

Россия, 440028, г. Пенза, ул. Германа Титова, 28

В. А. Береговой

Пензенский государственный университет архитектуры и строительства

Email: techbeton@pguas.ru

д-р техн. наук, профессор 

Россия, 440028, г. Пенза, ул. Германа Титова, 28

Список литературы

  1. Калашников В.И., Володин В.М., Ерофеева И.В., Абрамов Д.А. Высокоэффективные самоуплотняющиеся порошково-активированные песчаные бетоны и фибробетоны // Современные проблемы науки и образования. 2015. № 1–2. С. 110–117. EDN: TXUWOL
  2. Калашников В.И. Эволюция развития составов и изменение прочности бетонов. Бетоны настоящего и будущего. Ч. 1. Изменение составов и прочности бетонов // Строительные материалы. 2016. № 1. С. 96–103. EDN: VPWHMH
  3. Möhring H.C., Brecher C., Abele E., Fleischer J., Bleicher F. Materials in machine tool structures. CIRP Annals. 2015. Vol. 64, Iss. 2, pp. 725–748. https://doi.org/10.1016/j.cirp.2015.05.005
  4. Калашников В.И., Москвин Р.Н., Белякова Е.А. Применение бетона нового поколения в машиностроении. X Международная конференция «Механика, ресурс и диагностика материалов и конструкций»: Сборник материалов. Екатеринбург. 16–20 мая 2016. С. 173–174. EDN: VXMBCX
  5. Liang C., Xiao J., Wang Y., Wang C., Mei S. Relationship between internal viscous damping and stiffness of concrete material and structure. Structural Concrete. 2021. Vol. 22. No. 3, pp. 1410–1428. https://doi.org/10.1002/suco.202000628
  6. Ashby M.F. Materials selection in mechanical design. 3rd ed. Oxford (Conn.): Elsevier/Butterworth Heinemann. 2005. 602 p. https://doi.org/10.1016/C2009-0-25539-5
  7. Ansari M., Tartaglione F., Koenke C. Experimental validation of dynamic response of small-scale metaconcrete beams at resonance vibration. Materials. 2023. Vol. 16. Iss. 14, pp. 5029–5045. https://doi.org/10.3390/ma16145029
  8. Carbajo J., Poveda P., Segovia E., Rincón E., Ramis J. Determination of dynamic elastic modulus of materials under a state of simple stresses by using electrodynamic actuators in beam-type mechanical elements. Materials Letters. 2022. Vol. 320. 132383. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2022.132383
  9. Macioski G., de Oliveira V., Medeiros M. Strain, natural frequency, damping coefficient and elastic modulus of mortar beams determined by fiber Bragg grating (FBG) sensors. Revista IBRACON de Estruturas e Materiais. 2021. Vol. 14, pp. 1–17. https://doi.org/10.1590/S1983-41952021000300012
  10. Kaewunruen S., Li D., Chen Y., Xiang Z. Enhancement of dynamic damping in eco-friendly railway concrete sleepers using waste-tyre crumb rubber. Materials. 2018. Vol. 11. Iss. 7, pp. 1169–1189. https://doi.org/10.3390/ma11071169
  11. Zhang W., Zeng W., Zhang Y., Yang F., Wu P., Xu G., Gao Y. Investigating the influence of multi-walled carbon nanotubes on the mechanical and damping properties of ultra-high performance concrete. Science and Engineering of Composite Materials. 2020. Vol. 27, pp. 433–444. https://doi.org/10.1515/secm-2020-0046
  12. Травуш В.И., Ерофеев В.Т., Черкасов В.Д., Емельянов Д.В., Ерофеева И.В. Демпфирующие свойства цементных композитов // Промышленное и гражданское строительство. 2018. № 5. С. 34–39. EDN: XQZTBB
  13. Лавров И.Ю., Береговой В.А. Лабораторный комплекс для исследования вибродинамических показателей конструкционных бетонов // Региональная архитектура и строительство. 2023. № 4 (57). С. 56–65. EDN: FKWUAY. https://doi.org/10.54734/20722958_2023_4_56
  14. Кольский Г. Волны напряжения в твердых телах. М.: Издательство иностранной литературы, 1955. 192 с.
  15. Лавров И.Ю., Береговой В.А. Компенсация усадочных деформаций мелкозернистых бетонов для монолитных вибронагруженных конструкций // Цемент и его применение. 2024. № 3. С. 70–75. EDN: UPWBTS

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Лабораторный комплекс вибродинамических испытаний бетонов методом свободных (a, c) и вынужденных (b, d, e) колебаний

Скачать (3MB)
Метаданные
3. Рис. 2. Алгоритм вибродинамических испытаний по методу свободных колебаний

Скачать (328KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Влияние содержания цемента на деформативность бетона: a – кинетика изменения статического модуля упругости бетона при твердении в нормальных условиях; b – сопоставление статического и динамического модулей упругости после 28 сут нормального твердения

Скачать (251KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Логарифмический декремент затухания образцов бетона с различным содержанием цемента через 180 сут нормального твердения

Скачать (142KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Изменение динамических характеристик бетона в процессе твердения: a – демпфирования; b – динамического модуля упругости (номера составов по таблице)

Скачать (451KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Используемое фиброволокно: a, b – стальное (общий вид и микрофотография); c – полипропиленовое (общий вид)

Скачать (959KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Диаграмма зависимости величины демпфирования от динамического модуля упругости фибробетона в различном возрасте

Скачать (201KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Характеристики бетона и бетонной смеси, модифицированной противоусадочными добавками

Скачать (324KB)
Метаданные
10. Рис. 9. Усадка бетона с противоусадочными добавками (после выхода значения на плато при указанных температурно-влажностных условиях)

Скачать (86KB)
Метаданные
11. Рис. 10. Динамические характеристики бетона: a – динамический модуль упругости; b – логарифмический декремент затухания

Скачать (208KB)
Метаданные
12. Рис. 11. Разработанное обрабатывающее и испытательное оборудование с бетонными базовыми деталями: a, b – малогабаритный фрезерный станок с ЧПУ; c – станина многофункционального вискозиметра; d, e – разрывная машина; f – станины стенда механических испытаний

Скачать (2MB)
Метаданные

Примечание

Статья подготовлена на основе доклада – победителя (1 место) конкурса молодых ученых, состоявшегося в рамках I Международной конференции молодых ученых «Решения современных проблем материаловедения и технологии в строительстве. ВладСтройТех-2024».


© ООО РИФ "СТРОЙМАТЕРИАЛЫ", 2024