STRENGTH AND DURABILITY OF SMALL PIECE PRODUCTS MADE FROM FIBRE REINFORCED CONCRETE

Full Text

В условиях современного строительства к мелкоштучным изделиям предъявляются повышенные требования по прочности и долговечности. В настоящее время большое распространение в производстве некоторых из них получила технология формования бетона гиперпрессованием. Широкое распространение данной технологии сдерживается отсутствием достаточного количества исследований влияния гиперпрессования на прочность и долговечность бетона. Особенность гиперпрессованного бетона заключается в проявлении деформаций, возникающих в момент снятия давления прессования, способствующих снижению прочности и долговечности изделий из гиперпрессованного бетона [1-4]. С целью снижения влияния деформации упругого последействия на прочность и долговечность гиперпрессованного бетона предлагается применение пластифицирующей добавки и армирование высокомодульными (базальтовыми) волокнами. Представляется, что применение пластифицирующей добавки позволит снизить напряжение в растворе бетона за счет уменьшения величины водоцементного отношения. А высокомодульные волокна, нормально ориентированные к растягивающим напряжениям, будут воспринимать их, что позволит значительно повысить прочность гиперпрессованного бетона [5]. Однако изучению комплексного воздействия дисперсного армирования и пластифицирующей добавки на свойства гиперпрессованного бетона до настоящего времени должного внимания не уделялось. Предполагается, что с ростом интенсивности гиперпрессования происходит повышение величины деформации упругого последействия. В подтверждение вышесказанному были выполнены экспериментальные исследования по изучению влияния деформации упругого последействия на прочность на растяжение при раскалывании гиперпрессованного бетона. Рис. 1. Форма для изготовления образцов из гиперпрессованного бетона 47 Градостроительство и архитектура | 2017 | Т. 7, № 3 А. С. Баранов Для изготовления образцов использовались специальные формы высотой 7 см и диаметром 5 см, позволяющие моделировать формование изделий гиперпрессованием (рис. 1). В качестве вяжущего принят портландцемент марки ЦЕМ II/А-К (Ш-П) 32,5Б. Величина водоцементного отношения - 0,4. Состав бетона: портландцемент - 500 кг/м3, вода - 200 кг/м3, песок (модуль крупности 2,6) - 560 кг/м3, щебень (фракция до 10 мм) - 1200 кг/м3. Режим гиперпрессования был принят таким, который используется при изготовлении мелкоштучных изделий: кратковременное гиперпрессование продолжительностью не более 15 с, интенсивностью 6, 12 и 24 МПа. Для сопоставления изготовлены контрольные образцы, не подвергнутые гиперпрессованию, уплотненные вибрированием продолжительностью 15 с. После изготовления образцы помещались во влажную среду и по истечении срока твердения в 28 суток подвергались испытанию на растяжение при раскалывании. Как показали данные экспериментальных исследований (рис. 2, табл. 1), при интенсивности прессования свыше 12 МПа наблюдается значительное снижение прочности на растяжение при раскалывании гиперпрессованного бетона. Прежде всего это следует связывать с деформацией упругого последействия и снижением плотности бетона в результате разуплотнения и увеличения в объеме уже запрессованного образца. В подтверждение вышесказанному были проведены экспериментальные исследования зависимости величины деформации упругого последействия от интенсивности гиперпрессования (рис. 3). Перед снятием давления прессования съемный поршень-крышка фиксировался через специальные отверстия тягами. Ослабляя тяги, при сбросе давления прессования индикатор часового типа с ценой деления 0,01 мм, установленный на центр сверху поршня-крышки, фиксировал перемещения поршня. Данные перемещения и есть деформации упругого последействия. Так, величина деформаций составила: при интенсивности гиперпрессования 6 МПа - 0,15-0,18 мм; 12 МПа - 0,3-0,32 мм, 24 МПа - 0,39-0,42 мм. Нетрудно сопоставить, что рост деформаций упругого последействия пропорционален интенсивности гиперпрессования. Рис. 2. Влияние упругого последействия на прочность гиперпрессованного бетона на растяжение при раскалывании Èíòåíñèâíîñòü ïðåññîâàíèÿ, ÌÏà Ïðî÷íîñòü íà ðàñòÿæåíèå ïðè ðàñêàëûâàíèè, ÌÏà Таблица 1 Зависимость прочности и плотности гиперпрессованного бетона на растяжение при раскалывании от интенсивности гиперпрессования Марка цемента Давление гиперпрессования, МПа Прочность, МПа / плотность образца, г/см3 ЦЕМ II/А-К (Ш-П) 32,5Б 0 5,2/2,46 6 6,3/2,511 12 6,8/2,528 24 5,9/2,51 Рис. 3. Измерение величины упругого последействия: 1 - пресс-форма; 2 - крышка-поршень; 3 - фиксирующие болты; 4 - индикатор часового типа Дисперсное армирование же способствует уменьшению влияния деформации упругого последействия на прочность гиперпрессованного бетона. Для дисперсного армирования применяются базальтовые волокна диаметром 13-17 мкм и длиной 6-18 мм фирмы ООО «НПО Вулкан», их расход составляет 1,5 и 3 % от массы цемента. Как показали результаты экспериментальных исследований (рис. 4), в гиперпрессованных бетонах, уплотненных с интенсивностью свыше 12 МПа при армировании их высокомодульными волокнами, наблюдается сглаживание эффекта разуплотнения и отсутствие потери прочности при высокой интенсивности прессования. Величина упругого последействия в гиперпрессованном фибробетоне Градостроительство и архитектура | 2017 | Т. 7, № 3 48 СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ уменьшилась и составила: при интенсивности прессования 6 МПа - 0,13-0,16 мм, 12 МПа - 0,26-0,29 мм, 24 МПа - 0,34-0,37 мм. Прежде всего это следует связывать с ростом начальной прочности бетона при его дисперсном армировании [6]. Фибра в данном случае играет роль «подложки», на границе которой происходит ускоренное структурообразование [7]. Кроме того, наблюдалось увеличение плотности бетона. Известно, что базальтовые волокна вступают в химическое взаимодействие с растворной частью с частичным их разрушением [8]. При этом реакция имеет затухающий характер, структурные образования на границе фибры будут препятствовать ее разрушению и тем самым способствовать увеличению плотности гиперпрессованных бетонов. Применение пластифицирующей добавки позволяет минимизировать напряжение внутри бетонной смеси за счет уменьшения величины водоцементного отношения и тем самым способствует дальнейшему снижению величины деформации упругого последействия. В качестве пластифицирующей добавки используется суперпластификатор С-3 в количестве 0,5 и 1 % от расхода цемента. Одновременно при введении С-3 в количестве 0,5 % снижается расход воды затворения на 10 % (В/Ц=0,36), а при введении С-3 в количестве 1 % - на 20 % (В/Ц=0,32). Так, при расходе фибры и добавки 1,5 + 0,5 % и интенсивности прессования 6 МПа величина деформаций составила 0,11-0,14 мм, 12 МПа - 0,24-0,26 мм, 24 МПа - 0,32-0,35 мм; при дозировке 3 + 1 % и интенсивности 6 МПа - 0,08-0,1 мм, 12 МПа - 0,19-0,22 мм, 24 МПа - 0,26-0,3 мм. Тем самым комплексное применение пластифицирующей добавки и дисперсного армирования позволяет снизить величину деформации упругого последействия на 15 - 25 %. Такое снижение влияния деформации упругого последействия на прочность гиперпрессованного бетона при дисперсном армировании и применении суперпластификатора С-3 не могло не отразиться на его долговечности (морозостойкости). В соответствии с ГОСТ 10060-2012 исследование морозостойкости гиперпрессованного бетона проводится по ускоренному методу (метод второй). Установленные опытные данные показали, что при попеременном замораживании и оттаивании наблюдалось снижение прочности гиперпрессованного фибробетона при малых давлениях прессования с расходом волокон 1,5 % от расхода цемента (табл. 2). При интенсивности гиперпрессования 24 МПа в гиперпрессованном фибробетоне имелись тенденции к увеличению прочности относительно контрольных образцов. Рис. 4. Влияние упругого последействия на прочность на растяжение при раскалывании гиперпрессованного бетона Таблица 2 Изменение прочности образцов из гиперпрессованного фибробетона при попеременном замораживании-оттаивании Давление гиперпрессования, МПа Кол-во фибры, % Средняя прочность, МПа Нижняя граница доверительного интервала, МПа Изменение прочности, контр. % образцы основ. образцы контр. образцы основ. образцы 0 0 28,2 25,6 21 18,7 -11 6 32,7 31,14 31,7 26 -18 12 38,5 38,8 37,1 36,1 -2,7 24 39,4 40,16 37,2 36,6 -1,6 0 1,5 33,1 31,33 29,5 20,7 -29,9 6 41,8 40,84 40,2 35 -13 12 45,3 44,4 44,2 38,2 -13,6 24 49,6 51,41 48,6 48,8 +0,5 0 3 29,8 27,65 27,6 21,9 -20,7 6 36,47 38,9 35,6 35,7 +0,2 12 40,8 42,8 39,5 37,6 -4,9 24 48,8 50,44 40,7 42,7 +5 Èíòåíñèâíîñòü ïðåññîâàíèÿ, ÌÏà Ïðî÷íîñòü íà ðàñòÿæåíèå ïðè ðàñêàëûâàíèè, ÌÏà 49 Градостроительство и архитектура | 2017 | Т. 7, № 3 А. С. Баранов Вывод. Комплексное применение базальтовых волокон и суперпластификатора С-3 в гиперпрессованных бетонах позволяет активно влиять на уменьшение деформации упругого последействия, увеличение не только их прочности, но и долговечности (морозостойкости) и получить материал с маркой по морозостойкости FI 400 и выше.

About the authors

Alexandr S. BARANOV

Samara State Transport University

Email: vestniksgasu@yandex.ru

References

Supplementary files