улучшение свойств гидротехнического бетона путем добавления

УДК 666.031
УЛУЧШЕНИЕ СВОЙСТВ ГИДРОТЕХНИЧЕСКОГО БЕТОНА ПУТЕМ
ДОБАВЛЕНИЯ В ЕГО СОСТАВ ФИБР В ВИДЕ КОЛЕЦ
И.С. Румянцев, Р.Д. Хоромец
ФГОУ ВПО МГУП, г. Москва Россия
В настоящее время важны и актуальны вопросы создания и совершенствования
конструкций на основе применения материалов, обладающих высокими физикомеханическими
свойствами,
атмосферостойкостью,
износостойкостью,
трещиностойкостью и другими свойствами.
Это объясняется необходимостью строительства и реконструкции надежных и
долговечных гидротехнических сооружений, сооружений в различных областях
строительства.
Эффективным типом конструкционных материалов, обладающих целым
комплексом высоких показателей физико-механических свойств, являются бетоны с
дисперсным
армированием
(фибробетоны).
Такие
бетоны
незаменимы
в
гидротехническом строительстве, где важную роль играет прочность бетона на изгиб.
Прочность на изгиб связана с трещинообразованием и морозостойкостью бетона, так как
вода, попавшая в трещины при замерзании, расширяется и оказывает воздействие на
бетонный камень. При много-кратном таком воздействии бетон приходит в негодность.
Основная идея упрочнения волокнами заключается в создании двухфазной
структуры, в которой деформация матрицы используется для передачи напряжения
высокопрочным волокнам силами сцепления на границе раздела волокно–матрица.
Для армирования бетона применяют различные металлические и неметаллические
волокна. В качестве фибр обычно применяют тонкую проволоку диаметром 0,1…0,5 мм,
нарубленную на отрезки 10…50 мм или выштампованные специальные фибры.
Из неметаллических волокон могут применяться стеклянные волокна, базальтовые,
асбестовые и полимерные волокна.
Форма волокон имеет важное значение, так как от формы зависит качество
сцепления, а следовательно, и восприятие напряжений от матрицы бетона. В доступной
литературе содержится мало информации об использовании в качестве фибр материалов,
отличных от волокон.
Cложность в определении напряжений и перемещений в фибрах, например в форме
колец, при использовании их в хрупкой матрице бетонного камня при внешних
воздействиях приводит к необходимости проведения экспериментальных исследований.
При нагрузке на матрицу, армированную кольцами, в работе будет задействован больший
объем матрицы. В отличие от обычных волокон, фибры в виде колец способны
воспринимать как сжимающие, так и растягивающие нагрузки (в плоскости кольца),
поглощая при этом разрушающие напряжения, возникающие в бетонном камне при
внешнем воздействии на него.
Были проведены предварительные эксперименты. В качестве фибр использовались
кольца, сделанные из металлических труб различного диаметра и с разной толщиной
стенок, выточенные на токарном станке. Фибры добавлялись в пескобетон с различными
концентрациями.
О полученных результатах можно судить по рисунку. На рисунке показана
зависимость прочности бетона на сжатие и изгиб от содержания фибр в виде колец.
R с ж. МПа
R изгиб. МПа
70
20
60
15
50
10
40
5
30
0
0
32мм. t=2,2мм.
20мм. t=2мм.
15мм. t=1,5мм.
0
1
3
5
7
9
% содержания фибр.
Зависимость прочности бетона на сжатие и изгиб от содержания фибр
в виде колец. Указаны диаметр и толщина колец
По графику видно, что добавление фибр в виде колец повышает прочность на
сжатие и изгиб. Таким образом, установлено, что использование фибр в форме, отличной
от классических волокон, а именно в форме кольца, позволяет эффективно улучшать
свойства гидротехнических бетонов. Также кольца положительно влияют на
морозостойкость бетона, образуя «обоймы», воспринимающие напряжения от
расширяющейся замерзающей воды.