МЕЖДУНАРОДНЫЙЖУРНАЛПРИКЛАДНЫХ ИФУНДАМЕНТАЛЬНЫХИССЛЕДОВАНИЙ №9,2016
335 ТЕХНИЧЕСКИЕНАУКИ УДК666.97
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ФИБРОБЕТОНОВ ЗА СЧЕТ ПРИМЕНЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ ВЯЖУЩИХ
Дураченко А.В. ФБГОУ ВПО «Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова»,
Белгород, e-mail: [email protected]
Вданнойстатьерассматриваютсяосновныепроблемыневысокойпрочностибетоновнарастяжениеприизгибеи егохрупкостьи, соответственно, вопросыповышенияпрочностныххарактеристикбетоновифибробетонов,атакжесниженияихсебестоимостизасчетприменениякомпозиционныхвяжущихифи-бровогоармирования.Приведеныактивноиспользуемыенасегодняшнийденьфиброволокнаииххарак-теристики,ихвлияниенасвойствабетона.Рассматриваютсяприменяемыенасегодняшнийденьвяжущие,их свойства и различия, эффективность композиционных вяжущих. Также, поднят вопрос применениятехногенногосырьявкачествекомпонентадляполучениявысокоэффективныхкомпозиционныхвяжущихизаполнителявысокопрочногомелкозернистогобетона.егопреимуществапередприроднымисырьевымиресурсами.Приведенывозможныенаправленияпримененияфибробетоновнаосновекомпозиционноговя-жущего.
Ключевые слова: фибробетон, повышение прочности фибробетона, композиционное вяжущее
IMPROVING THE EFFICIENCY OF FIBER-REINFORCED CONCRETE THROUGH THE USE OF COMPOSITE BINDERS
Durachenko A.V.Belgorod State Technological University named after V.G. Shukhov, Belgorod,
e-mail: [email protected]
This article discusses the main problems of low strength concrete tensile bending and its fragility and,consequently, the issues of improving the strength characteristics of concrete and fiberconcrete and reducingcoststhroughtheuseofcompositebindersandfiberreinforcement.Givenactivelyusedintoday’sfibresandtheircharacteristics,andtheirinfluenceonpropertiesofconcrete.Areconsideredapplytodaybinders,theirpropertiesanddifferences,theefficiencyofcompositebinders.Alsoraisedtheissueoftheuseoftechnogenicrawmaterialsasacomponentforhigh-performancecompositebindersandfillerhigh-strengthfine-grainedconcrete.itsadvantagesovernaturalrawmaterialsresources.Thepossibledirectionsofapplicationoffiber-reinforcedconcretebasedoncompositebinder.
Keywords: fiberconcrete, increasing the strength of fiber-reinforced concrete, composite binders
Внастоящеевремявстроительствеис-пользуютсявсебольшеновыхконструкцийи материалов. Это обусловлено тем, чтовозникаетнеобходимостьувеличенияпроч-ностных характеристик материалов и сни-жения их себестоимости. Активно приме-няются самые различные материалы, но,безусловно, одним из самых популярныхявляетсябетон.
Бетоны обладают высокой прочностьюна сжатие, при этом имея невысокие по-казателипрочностинарастяжениеприиз-гибе. Так же, бетоны обладают высокойхрупкостью,чтоведеткмгновенномураз-рушению материала при достижении импредела прочности. Наиболее актуальнымрешениемможносчитатьвведениевбетонразличныхвидовфибр(рис.1).
а б в
Рис. 1. Виды фибры: а) стальная б) углеродная в) полипропиленовая
INTERNATIONAL JOURNAL OF APPLIED AND FUNDAMENTAL RESEARCH №9,2016
336 TECHNICAL SCIENCES Насегодняшнийденьразработаноиис-
пользуется огромное количество фибр:стальные, стеклянные, полипропиленовые,углеродныеимногиедругие.Ониобладаютсамымиразличнымисвойствами(таблица).Фибраспособнаувеличитьпрочностьбето-на,ипозволяетемуработатьдажеприна-личиитрещин.
Внастоящеевремяфибробетонужедо-вольношироко применяется во всеммиреЭффективность его использования доказа-навработах…..Всвязисэтимвсевремярассматривается вопрос повышения егопрочностныххарактеристик.Оптимальныйпроцент армирования и ориентация фибрспособныувеличитьпрочностныехаракте-ристикифибробетона.
Видыфибры
Волокно Прочность нарастяже-ние,МПа10-3
Удлинениеприразры-
ве,%Полипропиленовое 0,4–0,77 10–25Полиэтиленовое 0,7 10Нейлоновое 0,77–0,84 16–20Акриловое 0,21–0,42 25–45Полиэфирное 0,73–0,78 11–13Асбестовое 0,91–3,1 0,6Стеклянное 1,05–3,85 1,5–3,5Базальтовое 1,6–3,6 1,4–3,6Стальныефибры 0,80–3,15 3–4Углеродное 2 1
Другим важным компонентом при соз-дании бетонов и фибробетонов являетсяиспользованиеэффективныхвяжущих.Тра-диционными минеральными вяжущими досихпорявляютсяпортландцементиегораз-новидности,гипсовыеиангидритовые,маг-незиальные, известковые составы, кислото-упорный кварцевый цемент, романцемент,гидравлическаяизвесть,вяжущиеавтоклав-ного твердения ижидкое стекло.Ссереди-ныXXвеканачалиширокоразрабатыватьсяивнедрятьсявпроизводствотакназываемыекомпозиционные вяжущие на основе порт-ландцементаилигипсаиизвести.Этогипсо-цементно-пуццолановыевяжущие,пуццола-новыецементы,шлакопортландцементидр.
Создание новых, отвечающих требова-ниямвременивяжущихвеществ,естествен-но, базируется на уже известных знаниях.Композиционные вяжущие, как правило,представляютсобойсмесьвоздушногоиги-дравлическоговяжущихикаких-либоспе-циальных добавок, которые усиливают теилииныеихстроительныесвойства.
Насегодняшнийденьужеестьдостаточ-нобольшоеколичестворазработанныхиза-темопробованныхвусловияхпредприятий
оригинальныхвэкономическомиэкологи-ческомаспектахвяжущихвеществ.Однакоэффективныеизаслуживающеескорейшеговнедрения в отечественное строительствовяжущиепорядупричинненашлиещедо-стойногоприменения.
Получение высокоэффективных вяжу-щих веществ в настоящее время сопрово-ждается применением сложных составовкомпонентовсцельюполучениявысокока-чественныхбетоновразногофункциональ-ногоназначениясулучшенными,аиногдаиспринципиальноновымисвойствами
Использование композиционных вяжу-щих вместо цемента с различными добав-ками,значительно(в2–3раза)увеличива-ет время начала и окончания схватываниябетонной смеси, что делает возможнымтранспортировать ее на значительно боль-шие расстояния. Это в свою очередь при-ведетктому,чтовцеломпокаждомурай-онустроительстваможнобудетобходитьсяменьшимколичествомбетонныхзаводов.
Использование композиционных вяжу-щихпозволяетсократитьвзимнихусловияхвремя ухода за бетонной смесью, а так жеуменьшить продолжительность технологи-ческихперерывов,назначаемыхобычнодлянаборапрочностибетона.Имеетместосокра-щениетакжевремяуходазасвежеуложеннымбетономвжаркоевремягодаи,какследствие,снижениезатратытруда,расходводыит.д.
Белгородская область располагает боль-шимизапасамитехногенногосырья,котороеможет быть использовано в качестве крем-неземсодержащего компонента для получе-ния высокоэффективных композиционныхвяжущих и заполнителей высокопрочногомелкозернистогобетона.Основнымотходомможно считать отсев дробления кварцито-песчанника(рис.2).Онпозволяетповыситьэффективность бетонов и фибробетонов,атакжезначительноснизитьсебестоимостьматериала.Сцеплениесбетоннойповерхно-стьюотсевавышена30%,чемуприродногокамнязасчетугловатойформы.
Рис. 2. Отсев дробления кварцитопесчанника
МЕЖДУНАРОДНЫЙЖУРНАЛПРИКЛАДНЫХ ИФУНДАМЕНТАЛЬНЫХИССЛЕДОВАНИЙ №9,2016
337 ТЕХНИЧЕСКИЕНАУКИ Разработанные составы можно при-
менить в промышленном и гражданскомстроительстве,привозведениимонолитныхзданий и каркасов, создании полов про-мышленныхзданий,вдорожном,пристро-ительственетолькопокрытий,ноимостовэстакад,ит.д.
Список литературы
1.КлюевА.В.,КлюевС.В.,НетребенкоА.В.,Дурачен-коА.В.Мелкозернистыйфибробетонармированныйполи-пропиленовым волокном// Вестник БГТУ им. В.Г.Шухо-ва.–2014.–№4.–С.67–72.
2.Уваров В.А., Клюев С.В., Орехова Т.Н., Клюев А.В.,ДураченкоА.В.Получение высококачественногофибробетонасиспользованиемпротивоточногопневмосмесителя//Промыш-ленноеигражданскоестроительство.–2014.–№8.–С.54–56.
3.КлюевС.В.,АвиловаЕ.Н.Мелкозернистыйфибро-бетонсиспользованиемполипропиленовоговолокнадляпо-крытияавтомобильныхдорог//ВестникБГТУим.В.Г.Шу-хова.–2013.–№1.–С.37–40.
4.КлюевС.В.,АвиловаЕ.Н.Бетондлястроительстваос-нованийавтомобильныхдорогнаосновесланцевогощебня//ВестникБГТУим.В.Г.Шухова.–2013.–№2.–С.38–41.
5.КлюевС.В.,КлюевА.В.Исследованиефизико-меха-нических свойств композиционных вяжущих// Успехи со-временнойнауки.–2015.–№1.–С.21–24.
6.КлюевС.В.,КлюевА.В.Техногенноесырье–эффек-тивныйзаполнительдляфибробетонов//Успехисовремен-нойнауки.–2015.–№1.–С.33–35.
7.Клюев С.В. Высокопрочный сталефибробетон натехногенныхпескахКМА//Технологиибетонов.–2012.–№5–6.–С.33–35.
8.КлюевС.В.Применениекомпозиционныхвяжущихдля производства фибробетонов // Технологии бетонов. –2012.–№1–2(66–67).–С.56–57.
9.Клюев С.В., ГурьяновЮ.В. Внешнее армированиеизгибаемыхфибробетонныхизделийуглеволокном//Инже-нерно-строительныйжурнал.–2013.–№1(36).–С.21–26.
10.Клюев С.В. Основы конструктивной организацииприродных и искусственных материалов // Современныетехнологии в промышленности строительных материаловистройиндустрии:сб.студ.докл.Международногоконгрес-са:В2ч.Ч.1.–Белгород:Изд-воБГТУим.В.Г.Шухова,2003.–С.161–163.
11.КлюевС.В.,НетребенкоА.В.,ДураченкоА.В.,Пи-каловаЕ.К.Фиброармированныекомпозитынатехногенномсырье// Сборник научных трудов Sworld. – 2014. – Т. 19.№1.–С.34–36.
12.КлюевС.В.Усиление и восстановление конструк-цийсиспользованиемкомпозитовнаосновеуглеволокна//Бетонижелезобетон.–2012.–№3.–С.23–26.
13.Клюев С.В. Высокопрочный мелкозернистый фи-бробетон на техногенном сырье и композиционных вяжу-щих с использованием нанодисперсного порошка // Бетонижелезобетон.–2014.–№4.–С.14–16.
14.КлюевС.В.,НетребенкоА.В.,ДураченкоА.В.,Пи-калова Е.К.Монолитный фибробетон для полов промыш-ленныхзданий//СборникнаучныхтрудовSworld.–2014.–Т.19,№1.–С.29–32.
15.Клюев С.В. Разработка дисперсно-армированно-го мелкозернистого бетона на основе техногенного пескаи композиционного вяжущего // Международный научно-исследовательскийжурнал.–2014.–Т.11.Ч.2.–С.27–29.
16.Клюев С.В. Высококачественный фибробетон длямонолитного строительства // Международный научно-ис-следовательскийжурнал.–2014.–Т.11.Ч.2.–С.29–32.
17.Клюев С.В. Сталефибробетон на основе компози-ционного вяжущего // Белгородская область: прошлое, на-стоящееибудущее:материалынаучн.-практ.конф.–Белго-род:Изд-воБГТУ,2011.Ч.3.–С.32–36.
18.Клюев С.В. Фибробетон для каркасного строи-тельства//Белгородскаяобласть:прошлое,настоящееибу-дущее: материалы научн.-практ. конф. – Белгород: Изд-воБГТУ,2011.–Ч.3.–С.37–38.
19.Клюев А.В., Клюев С.В., Нетребенко А.В., Дура-ченкоА.В.Мелкозернистыйфибробетонармированныйпо-липропиленовымволокном//ВестникБГТУим.В.Г.Шухо-ва.–2014.–№4.–С.67–72.
20.КлюевС.В.,КлюевА.В.Оптимальноепроектирова-ниестержневыхсистемприсиловыхитемпературныхвоз-действияхсучетомбезопаснойустойчивости//Фундамен-тальныеисследования.–2009.–№1.–С.30–31.
21.КлюевС.В.,КлюевА.В.Оптимальноепроектиро-вание стержневых конструкций// Строительная механикаинженерных конструкций и сооружений. – 2009. –№3. – С.31–36.
22.КлюевС.В.,КлюевА.В.Оптимальноепроектирова-ниестержневыхсистемнаосновеэнергетическогокритерияпри силовыхи температурныхвоздействиях с учетомбез-опаснойустойчивости//ВестникБГТУим.В.Г.Шухова.–2009.–№1.–С.60–63.
23.КлюевС.В.,КлюевА.В.Оптимальноепроектирова-ниеконструкцийсучетомустойчивостиравновесия//Фун-даментальныеисследования.–2008.–№9.–С.62.
24.Клюев С.В., Клюев А.В. Оптимальное проекти-рование строительных конструкций на основе эволюци-онных и генетических алгоритмов: монография. Germany. 2011.–128с.
25.Клюев С.В., Клюев А.В. Управление проектнымипараметрами в задачах оптимального проектирования//Строительнаямеханикаинженерныхконструкцийисоору-жений.–2010.–№1.–С.15–19.
26.КлюевС.В.Усиление и восстановление конструк-цийсиспользованиемкомпозитовнаосновеуглеволокна//Бетонижелезобетон.–2012.–№3.–С.23.
27.КлюевС.В.,КлюевА.В.Оптимальноепроектирова-ниестержневойпространственнойконструкции//ИзвестияКазанского государственного архитектурно-строительногоуниверситета.–2007.–№1(7).–С.17–22.
28.Абсиметов В.Э., Клюев С.В., Клюев А.В. Опти-мальноепроектированиединамическинагруженныхстерж-невыхсистем//Известиявысшихучебныхзаведений.Стро-ительство.–2009.–№3-4.–С.100–105.
29.Юрьев А.Г., Клюев С.В., Клюев А.В. Устойчи-востьравновесиявприродеитехнике//ВестникБГТУим.В.Г.Шухова.–2007.–№3.–С.60.
30.КлюевС.В.,КлюевА.В.Оптимальноепроектиро-ваниеконструкцийсучетомихустойчивости:монография.Germany.2011.–141с.
31.КлюевС.В.,КлюевА.В.Оптимальноепроектиро-вание конструкцийбашенного типа:монографияGermany.2011.–152с.
32.Клюев С.В. Особенности формирования фибро-бетонныхкомпозитов //ВестникБГТУим.В.Г.Шухова.–2015.–№5.–С.32–35.
33.КлюевС.В.,КлюевА.В.Пределыидентификацииприродных и инженерных систем// Фундаментальные ис-следования.–2007.–№12-2.–С.366–367.
