Диссертация (1172914), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Испытаны три различных состава сталефибробетона: первый состав без добавки фибры в бетон; второй –2 % армирования фиброй по массе стальной фибры на 1 м 3 в форме «елочка»;третий2 % армирования фиброй по массе стальной фибры на 1 м3 в форме«анкерная».Результаты исследования показаны на рисунке 1.6.
Наиболее эффективной оказалась стальная фибра в форме «елочка», она позволяет повысить проч-Прочность на осевое сжатие,МПаность на осевое сжатие в 1,2 раза по сравнению с бетоном без добавки фибры.6462,5626057,4585654,5545250Без армирования2% по массе2% по массестальной фибры, стальной фибры,"Елочка""Анкерная"Рисунок 1.6 – Диаграмма расхода фибры в смеси сталефибробетона [94]19Также в указанном выше учреждении проводились исследования бетоновна различном вяжущем с добавлением стальной фибры [96]. Основные применявшиеся виды вяжущего, а также результаты эксперимента представлены втаблице 1.3. Расход фибры во всех случаях принимался 72 кг/м 3.Таблица 1.3 – Результаты испытания бетона со стальной фиброй на различныхвяжущих [96]Вид вяжущегоЦЕМ 42,5НЦЕМ 42,5Н со стальной фибройТМЦ-100ТМЦ-100 со стальной фибройВНВ-100ВНВ-100 со стальной фибройПрочность на осевоесжатие, МПа50,272,271,494,782,2104,8Прочностьна растяжение, МПа13,721,12122,221,923,2В каждом случае видно, что при введении фибры в состав бетона с различными вяжущими значительно повышается прочность на осевое сжатие и прочность на растяжение.
Показатели прочности представлены на рисунках 1.7 и 1.8.Прочность на осевое сжатие, Мпа12010080ЦЕМ 42,5НЦЕМ 42,5Н со стальнойфибройТМЦ-10060ТМЦ-100 со стальнойфиброй40ВНВ-10020ВНВ-100 со стальнойфиброй0Рисунок 1.7 – Гистограммы прочности на осевое сжатие [96]Прочность на растяжение, Мпа2025ЦЕМ 42,5Н20ЦЕМ 42,5Н состальной фибройТМЦ-10015ТМЦ-100 со стальнойфиброй10ВНВ-1005ВНВ-100 со стальнойфиброй0Рисунок 1.8 – Гистограммы прочности на растяжение [96]Исследования [97] проводились уже со стеклофибробетоном на базе стеклоровинга. Образцами, представленными на испытания, были кубы 10×10×10см и балки 12×12×60 см. Длина фибры выбиралась от 20 до 50 мм, диаметр 0,8мм.
Целью исследования было определение прочностных характеристик стеклофибробетона в зависимости от процента армирования. Результаты исследования представлены в таблице 1.4.Таблица 1.4 – Результаты исследования стеклофибробетона с различным расходом и длиной волокон [97]№ образца123456789Длинаволокна, lf,мм202020353535505050Процентармированияволокном, Vf, %1,53,04,51,53,04,51,53,04,5Прочностьна осевоесжатие, Rв, МПа27,127,424,029,528,220,022,221,118,1Прочностьна растяжение,Rн, МПа5,26,06,37,18,59,09,09,510,1На рисунках 1.9 и 1.10 видно, что при длине стекловолокна 20 и 35 мм ирасходе фибры 1,5 и 3,0 % прочность на сжатие увеличивается на 28 %.
Проч-21ность на растяжение при различных длинах и расходе в среднем увеличиваетсяПрочность на осевое сжатие, МПаот 44 до 181 %.3129,528,2292727,127,42425232122,22021,11918,1171,5Длина волокна 20 мм3Расход фибры, %Длинна волокна 35 мм4,5Длина волокна 50 ммРисунок 1.9 – График зависимости прочности на осевое сжатиефибробетона со стекловолокном от процента армирования [97]11Прочность на растяжение, МПа10,1109,599987,18,5766,35,26541,5Длина волокна 20 мм3Расход фибры, %Длина волокна 35 мм4,5Длина волокна 50 ммРисунок 1.10 – График зависимости прочности на растяжение фибробетонасо стекловолокном от процента армирования [97]22В научных трудах описаны исследования бетонов с добавкой различныхфибр, показатели которых, как установлено в статьях [98-105], положительновлияют на прочность бетона.
Изучение этих работ показало на недостаточностьрезультатов изменения прочностных показателей при их нагреве, что оченьважно для расчетных методик.Предположение, что при добавке фибры в состав бетона повышаются пределы огнестойкости конструкций, обязывает рассмотреть результаты проведенных в настоящее время крупномасштабных огневых испытаний конструкций.В 1985 году [106] исследована огнестойкость сталефибробетонныхпредварительно напряженных плит перекрытий во ВНИИПО совместно сНИИЖБ и ЛенЗНИИЭП. В результате данного исследования было установлено,что предел огнестойкости плит перекрытий составил 1 ч. 26 мин., что позволяетприменять данную конструкцию для зданий со II степенью огнестойкости ивыше.
Рекомендовано дополнительно армировать приопорные зоны реберстержнями и каркасами для предотвращения разрушения по косому сечению,чтобы повысить предел огнестойкости. Выяснено, что при влажности плитывыше 3,5 % и расходе стальной фибры 85 кг/м 3 бетон может взрывообразноразрушаться,чтоможетзначительноснизитьпределогнестойкостиконструкции [106].Также проведены исследования огнестойкости центрально сжатых колонн с добавкой и без добавки стальной фибры. Итоги исследований показали,что фактические пределы огнестойкости колонн со стальной фиброй незначительно увеличились по сравнению с колоннами без фибры [107].В 2013 году проведен теоретический расчет железобетонной колонны сусилением ее обоймой из фибробетона в целях увеличения прочностных характеристик и предела огнестойкости колонны. В качестве фибры в обойме использовали базальт.
Расчет показал, что прочность и огнестойкость конструкции повышается [108].В Национальном университете гражданской защиты Украины было проведено исследование [109] несущей способности и огнестойкости изгибаемых23железобетонных конструкций с добавками фибры. Для изготовления конструкции использовался бетон класса В25. В целях исследования использоваласьстальная и базальтовая фибра с расходом в пределах 0,5…2,0 %.
В результате(таблица 1.5 и 1.6) установлено, что несущая способность конструкции (рисунок 1.11) с использованием стальной или базальтовой фибры выше, чем у конструкции без дисперсного армирования. Предел огнестойкости конструкций(рисунок 1.12) с армированием в интервале от 0,5 до 1,5 % примерно одинаковый по сравнению с конструкциями без армирования, но при армировании 2,0% предел огнестойкости повышается. То есть с повышением процента армирования железобетонной конструкции предел огнестойкости конструкции начинает увеличиваться [109].Таблица 1.5 – Результаты испытаний несущей способности железобетонныхплит с различным расходом фибры [109]Несущая способность железобетонных плит, МПа№ образца0,51,01,52,0115231254267622193955426763200365525672Таблица 1.6 – Результаты испытаний огнестойкости железобетонных плит сразличным расходом фибры [109]Предел огнестойкости железобетонных плит, мин.№ образца0,51,01,52,01105999280295949183310098959024Несущая способность, М, кН·м80070060050040013002320010000,511,52Расход фибры, μ, %Рисунок 1.11 – Зависимость несущей способности изгибаемыхжелезобетонных конструкций от расхода фибры [109]:1 – без добавки фибры; 2 – стальная фибра; 3 – базальтовая фибраПредел огнестойкости, τ, мин.1201008016024032000,511,52Расход фибры, μ, %Рисунок 1.12 – Зависимость предела огнестойкости изгибаемыхжелезобетонных конструкций от расхода фибры [109]:1 – без добавки фибры; 2 – стальная фибра; 3 – базальтовая фибраВ Великобритании при строительстве тоннелей при введении в составсталефибробетона стало возможным не использовать арматуру и уменьшить25толщину облицовочных элементов до 150 мм, тем самым сократив расходбетона, но при этом сохранив прочностные характеристики конструкции[110–112].
Этот же материал использовался для строительства тоннелей EastLondon Line’s Brunel Tunnel, аэропорта Хитроу и др.Исходя из результатов небольшого количества существующих исследований огнестойкости подтверждается предположение о повышении огнестойкости железобетонных конструкций. Однако количество таких испытаний недостаточно велико для окончательных выводов. Отсутствуют наглядные испытания конструкций тоннельных сооружений на огнестойкость, что дает поводдля дальнейшего исследования.Так как наличие ППФ важно для защиты железобетонных конструкций отвзрывообразного разрушения, необходимо провести анализ отечественных изарубежных работ, исследующих повышение прочности бетона при нормальных условиях и при высокотемпературном нагреве.Встатье[113]представленоисследованиеконструкционно-теплоизоляционных ячеистых бетонов.
Для исследования использовались фибробетоны с базальтовой и полипропиленовой фиброй с различной длиной. В результате исследования микроструктуры бетонов выявлено, что базальтовое волокно имеет большую адгезионную способность к заполнителю (рисунок 1.13),что негативно влияет на прочностные характеристики. Полипропилен же даетвозможность получать композиты с высокими технико-эксплуатационными характеристиками за счет отсутствия взаимодействия с вяжущим (рисунок 1.14).При этом при использовании полипропилена предоставляется возможность создавать конструкции с меньшей толщиной, увеличивая полезную площадь помещений и уменьшая нагрузки на фундамент.26Рисунок 1.13 – Микроструктурабетона с базальтовой фиброй [113]Рисунок 1.14 – Микроструктурабетона с ППФ [113]Например, в Белгородском государственном технологическом университете [114] проведены исследования фибробетонов с добавкой стальной и ППФ.Испытания проводились при нормальных условиях.
При этом для исследованияпрочностных характеристик бетона использовалась стальная фибра в количестве 32 кг и полипропиленовая – 3 кг. Сравнивалась данная фибра с составомбетона без добавки фибры и с составом, в который была добавлена фибра в ко-Прочность, МПаличестве 72 кг. Результаты представлены на рисунке 1.15.908070605040302010084,882,850,219,813,7Бетон без добавкифибрыБетон с добавкойстальной иполипропиленовойфибрыПрочность на сжание, Мпа19,1Бетон с добавкойстальной фибрыПрочность на растяжение, МпаРисунок 1.15 – Гистограмма прочности на сжатие бетона без добавкии с добавкой стальной и полипропиленовой фибры [114]27По результатам видно, что предел прочности на сжатие по сравнению сбетоном без добавки увеличивается в 1,7 раза, предел прочности при растяжении – в 1,4 раза.
При сравнении бетонов с добавкой и без добавки ППФ показатели фактически равны, при этом стоимость состава бетона с добавкой стальной и полипропиленовой фибры ниже на 25 %, чем у бетона с добавкой толькостальной фибры.Исследования, проведенные в Уфинском государственном нефтяном техническом университете [115], показывают повышение прочности бетона с добавкой ППФ. При этом оптимальный расход ППФ от объема смеси составил 1%. Прочность на сжатие повысилась в 1,1 раза.В НИУ МГСУ в 2014 году [116] проведены исследования пределов прочности бетонов с добавкой ППФ с различным содержанием (3 и 6 кг/м3) для разных марок бетона (В40 и В50).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
