CC BY
55
КОНВЕЙЕРНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ФИБРОБЕТОНА С АГРЕГИРОВАННЫМ РАСПРЕДЕЛЕНИЕМ ФИБР И ЕГО КОНСТРУКТИВНЫЕ СВОЙСТВА
CONVEYOR TECHNOLOGY OF FIBERSFOAM CONCRETE WITH AGREGATING FIBERS AND RESEACH ITS PROPERTIES
Постановка задачи. Одной из важнейших технологических задач является получение фибробетонов с равномерным (агрегированным) распределением волокон по объему бетона, от чего существенно зависят конструктивные и эксплуатационные свойства фибробетонов.
Результаты. Предложена конвейерная технология приготовления фибробетона с агрегированным распределением волокон, исследовано изменение его конструктивных свойств, разработаны расчетные рекомендации по оценке его прочностных и
тельный университет Член-корр. РААСН, д-р техн. наук, проф. Л. Р. Маилян,
Канд. техн. наук А. Л. Маилян, Инженер Э.С.Айвазян Россия, г. Ростов-на-Дону, тел.:
+ 7(918)555-64-10; e-mail: [email protected]
versity
Corresponding Member of the RAASN, Dr. of tech. sciences, prof.
L. R. Mailyan,
PhD. of tech.sciences A. L. Mailyan, Engineer E.S. Aivazyan Russia, Rostov-on-Don, tel.: + 7(918)555-64-10;
e-mail: [email protected]
Л.Р. Маилян, А.Л. Маилян, Э.С. Айвазян
деформативных характеристик и диаграмм деформирования при сжатии и растяжении.
Выводы. Данные экспериментальных исследований позволяют сделать вывод о положительном влиянии предложенной технологии на свойства и характеристики фибробетонов с агрегированным распределением волокон.
Ключевые слова: фибробетон с агрегированным распределением волокон, прочностные и деформативные характеристики, диаграммы деформирования..
Введение. Одной из основных проблем фибробетона и фиброжелезобетона является создание равномерного (агрегированного) распределения волокон по длине или объему элемента.
Эту проблему, чаще всего без особого успеха, пытаются решить с помощью раздельных технологий перемешивания различных компонентов фибробетона в бетоносмесителях или с применением специальных их видов.
Ниже предлагается конвейерная технология создания фибробетона с агрегированным распределением волокон, исследуются его прочностные и деформативные характеристики и диаграммы деформирования «напряжения-деформации» при сжатии и растяжении, а также даются рекомендации по их расчетной оценке как основных параметров, используемых для расчета и проектирования строительных конструкций.
1. Конвейерная технология основана на переносе на производство строительных элементов принципа движущегося объекта изготовления и неподвижного оборудования для его изготовления.
Здесь возможны два варианта - с непрерывным и прерывистым движением конвейера.
Первый вариант - опалубка элемента непрерывно движется по конвейеру вдоль нескольких неподвижных постов с оборудованием, установленным по обе стороны от линии движения.
- с одной стороны - с подающей бетон трубой бетононасоса,
- с другой стороны - с подающим фибры раструбом дозатором волокон
На каждом посту происходит дозированное заполнение опалубки слоями бетона и фибр.
Второй вариант - опалубка движется по конвейеру прерывисто, то есть с краткосрочными ее остановками на постах с оборудованием, установленным по обе стороны от линии движения.
В конвейерной технологии возможно также однонаправленное движение, при котором опалубка заполняется за одну проходку, и разнонаправленное (челночное) движение, при котором опалубка заполняется за несколько проходок.
Конвейерная технология имеют следующие основные отличительные особенности:
- базируется на принципе «подвижная опалубка - неподвижное оборудование»;
- использует смешивание бетона и фибр не в смесителе, а непосредственно в опалубке;
- основана на послойном бетонировании,
и позволяет получать фибробетонные и фиброжелезобетонные элементы с равномерным (агрегированным) распределением волокон.
2. Исследования конструктивных свойств и диаграмм деформирования фибробетонов, приготовленных по конвейерной технологии с агрегированным распределением волокон были проведены для проверки эффективности предлагаемой технологии и включали испытания на осевое сжатие и растяжение 72 опытных образцов из фибробетона, изготовленных по обычной и предлагаемой технологиям.
В опытах варьировались:
- технология приготовления фибробетона - обычная и конвейерная в четырех режимах (однонаправленного движения - последовательного (режим 1-1) и одновременного (режим 1-2) наполнения и разнонаправленного движения - последовательного (режим 2-1) и одновременного (режим 2-2) наполнения);
- вид НДС - осевое сжатие и осевое растяжение;
- вид образцов - призмы 10x10x40см и восьмерки 10x10x70см;
- возраст бетона - 7, 28, 90 и 365 суток;
- режим испытаний - с постоянной скоростью нагружения и с постоянной скоростью деформирования.
В качестве исходных материалов принимались бетон обычный тяжелый, плотностью 2500кг/м класса В 30 и стальные волокна, с процентом фибрового армирования 4%.
Испытания опытных образцов проводили в возрасте 7, 28, 90 и 365 суток, дублируя их - с постоянной скоростью нагружения и с постоянной скоростью деформирования. При этом использовалось как тензометрическое, так и осциллографиче-ское оборудование, позволившее получить не только прочностные и деформативные характеристики фибробетона, но и его полные диаграммы деформирования «напряжения-деформации» при сжатии и растяжении.
Перемещения опалубок осуществлялись непрерывно по направляющим с помощью горизонтальных лебедочных механизмов. Неподвижные же посты с подающими бетон трубами бетононасоса и с подающими фибры раструбами дозаторов волокон были установлены по разные стороны от опалубок опытных образцов.
Образцы каждой из серий бетонировались одновременно.
Опалубка перемещалась со скоростью, равной примерно 0,2м/сек.
Скорости расхода бетона и фибр для большей равномерности распределения (агрегирования) волокон были подобраны таким образом, чтобы при проходке опалубкой одного поста заполнялось не более ее 1/8 высоты. Другими словами, полное заполнение опалубки обеспечивалось за 1 проходку 4 постов подачи бетона и 4 постов подачи фибр - при однонаправленном движении или за 4 проходки 1 поста подачи бетона и 1 поста подачи фибр - при разнонаправленном движении.
Анализ результатов исследований выявил следующие особенности.
Прочность на сжатие (примером являются таблицы 1, 2) в возрасте 7 суток у фибробетонов, изготовленных по конвейерной технологии по всем режимам 1-1, 1-2, 2-1 и 2-2, была выше, чем у фибробетонов, изготовленных по обычной технологии, - на 6,3; 6,5; 6,4 и 6,5% соответственно. К 28 суткам эта разница составила соответственно 9,7; 9,9; 9,6 и 10,0%, к 90 суткам - 10,5; 10,7; 10,4 и 10,8% соответственно и на 365 сутки - 12,1; 12,4; 11,9 и 12,2% соответственно.
Прочность на растяжение (примером являются таблицы 1, 2) демонстриро-
вала те же тенденции - здесь в возрасте 7 суток отклонения составляли 9,3; 9,7; 9,5 и 9,9% %, 28 суток - 13,2; 12,8; 13,1 и 13,3%, к 90 суткам - 15,1; 15,4; 15,4 и 15,8% соответственно и на 365 сутки - 17,4; 17,8; 18,0 и 17,6% соответственно.
Таблица 1
Прочность фибробетона при различных технологиях изготовления на осевое сжатие и осевое растяжение
Технология Средняя прочность, МПа, в возрасте, сут.
изготовления 7 28 90 365
фибробетона Rb Rbt Rb Rbt Rb Rbt Rb Rbt
Обычная 14,2 1,2 27,1 2,8 29,8 3,0 30,7 3,4
Конвейерная: режим 1-1 15,09 1,31 29,73 3,17 32,93 3,45 34,41 3,99
режим 1-2 15,12 1,32 29,78 3,16 33,00 3,46 34,51 4,00
режим 2-1 15,10 1,315 29,70 3,17 32,90 3,46 34,35 4,01
режим 2-2 15,12 1,32 29,81 3,17 33,02 3,47 34,44 4,00
Таблица 2
Отклонения прочности на осевое сжатие (числитель) и осевое растяжение (знаменатель) фибробетонов по конвейерной технологии от фибробетонов по обычной технологии,
Режимы конвейерной технологии фибробетона Отклонения прочности, %, в возрасте, сут.
7 28 90 365
режим 1 -1 63 97 10,5 12,1
9,3 13,2 15,1 17,4
режим 1-2 65 99 10,7 12,4
9,7 12,8 15,4 17,8
режим 2-1 64 96 10,4 11,9
9,5 13,1 15,4 18,0
режим 2-2 6,5 10,0 10,8 12,2
9,9 13,3 15,8 17,6
Анализ полученных данных позволил сделать следующие выводы.
1 - причиной повышения прочности на осевое сжатие и растяжение фибробе-тонов, изготовленных по конвейерной технологии по сравнению с изготовленными по обычной технологии в любом возрасте являлось равномерное (агрегированное) распределение волокон по сечениям, позволяющее, во-первых - сделать кластеро-образование в таких фибробетонах более равномерным, а во-вторых - более полно использовать прочностные качества фибр.
2 - величина повышения прочности фибробетонов, изготовленных по конвейерной технологии по сравнению с изготовленными по обычной технологии, находилась примерно в одних и тех же пределах практически независимо от режима конвейерной технологии.
3 - превышение прочности фибробетонов, изготовленных по конвейерной технологии над изготовленными по обычной технологии, растет с увеличением возраста бетона вплоть до 365 суток при любом режиме конвейерной технологии, что объясняется упорядочением продолжающихся процессов гидратации в цементном камне в течение всего этого периода.
4 - относительное превышение прочности фибробетонов, изготовленных по конвеерной технологии над изготовленными по обычной технологии, примерно в полтора раза больше при осевом растяжении, чем при осевом сжатии, что можно принимать и в расчетных рекомендациях.
Предельные деформации (соответствующие максимальной прочности) фиб-робетонов как при осевом сжатии, так и при осевом растяжении демонстрировали обратную картину - у фибробетонов, изготовленных по конвейерной технологии, по сравнению с изготовленными по обычной технологии, они снижались, причем во все контрольные сроки твердения.
Так, при 7 сутках предельные деформации при осевом сжатии еЬк у фибробето-нов, изготовленных по конвейерной технологии они были меньше, чем у изготов-
ленных по обычной технологии - на 7,9...9,5%. К 28 суткам эта разница составила 10,5...12,7 %, к 90 суткам - 12,0.14,3% и на 365 сутки - 14,5.15,2% соответственно, причем независимо от режима конвейерой технологии.
Указанные тенденции характерны и для предельных деформаций и при осевом растяжении sbtR у фибробетонов, изготовленных по конвейерной и обычной технологиям.
Начальный модуль упругости при сжатии Еь и растяжении Ebt у фибробетонов, изготовленных по конвейерной технологии практически при всех ее режимах и во все сроки твердения был одинаков и до 9,8.10,5% выше, чем у фибробетонов, изготовленных по обычной технологии.
Повышение начального модуля упругости объяснялось повышением прочности и уменьшением предельных деформаций фибробетонов, изготовленных по конвейерной технологии по сравнению с теми же характеристиками фибробетонов, изготовленных по обычной технологии, что смещало вверх и влево максимум на диаграмме «напряжения-деформации».
Диаграммы деформирования «напряжения-деформации» - для них при сжатии и при растяжении фибробетонов, изготовленных по конвейерной технологии по сравнению с фибробетонами по обычной технологии, принятых за эталонные, при всех сроках твердения характерны уже упомянутые выше особенности: максимум смещается вверх и влево; угол подъема в начале координат растет; увеличивается подъемистость диаграммы в восходящей ветви.
Ранее [2], нами были даны предложения по аналитическому описанию коэффициентов изменения прочностных и деформативных характеристик фибробетонов изготовленных по конвейерной технологии ы зависимости от возраста бетона.
В целом же очевидно, что при изготовлении по конвейерной технологии независимо от ее режима становится возможным получение фибробетонов улучшенной структуры и с более высокими физико-механическими характеристиками.
5. Выводы
1.Проведенные экспериментальные исследования фибробетонов класса В 30, изготовленных по предложенной конвейерной технологии, выявили, что они имеют лучшие конструктивные характеристики по сравнению с фибробетонами, изготовленными по обычной технологии.
2.Установлено, что у фибробетонов класса В 30, изготовленных по конвейерной технологии, в возрасте 28 суток - увеличивается прочность на осевое сжатие -до 10,1% ; прочность на осевое растяжение - до 11,1%; модуль упругости - до 12,9%; уменьшаются предельные деформации - до 12,8%.
3.Выявлено, что изменение характеристик фибробетонов, изготовленных по конвейерной технологии, продолжается и стабилизируется к возрасту 365 сут.
4. Выявлено изменение диаграмм деформирования «напряжения-деформации» фибробетонов, изготовленных по конвейерной технологии, в возрасте 7,28,90,365 суток при осевом сжатии и растяжении.
Литература
1. Маилян, Л.Р., Налимова, А.В., Маилян, А.Л., Айвазян, Э.С. Челночная технология изготовления фибробетона с агрегированный распределением фибр и его конструктивные свойства. [Электронный ресурс] // «Инженерный вестник Дона», 2011, №4.- Режим доступа: http://www.ivdon.ru/magazine/archive/n4y2011/714 (доступ свободный)- Загл. с экрана.- Яз. рус.
2. Маилян, Л.Р., Маилян А.Л., Айвазян Э.С. Расчетная оценка прочностных и деформативных характеристик и диаграмм деформирования фибробетонов с агрегированным распределением волокон. [Электронный ресурс] // «Инженерный вестник Дона»,2013, №2.- Режим доступа: http://www.ivdon.ru/magazine/archive/n2y2013/1760 (доступ свободный)- Загл. с экрана.- Яз. рус.
3. Кодекс-образец ЕКБ - ФИП для норм железобетонных конструкций. [Текст] / Пер. с фр. Л.В. Еленской; под ред. А.А Гвоздева. - М.: НИИЖБ, 1984. - 284 с.
4. Маилян, Л.Р., Маилян, А.Л., Макарычев, К.В,. Конструктивные пено- и
фибропенобетоны на воде с пониженной температурой затворения. [Электронный ресурс] // «Инженерный вестник Дона», 2012, № 1.- Режим доступа:
http://www.ivdon.ru/magazine/archive/n1y2012/736 (доступ свободный) - Загл. с экрана.- Яз. рус.
5. Арончик, В. Б. Исследование работы армирующего волокна в фибробетоне [Текст]: автореф. дис. канд. техн. наук / В. Б. Арончик. - Рига, 1983. - 22 с.
6. Берг, О. Я. Высокопрочный бетон [Текст]: О. Я. Берг, Е. Н. Щербаков, Г. Н. Писанко. - М.: Изд-во лит-ры по строительству, 1971. - 208 с.
7. Кравинскис, В.К [и др.] Взаимосвязь ориентации фибр и прочности на сжатие сталефибробетона [Текст]: // Проектирование и оптимизация конструкций инженерных сооружений. - Рига: РПИ, 1980. - С. 38 - 43.
8. Ермилов, Ю. И. Тонкостенные сталефибробетонные конструкции в гражданском строительстве [Текст]: Ю. И. Ермилов. - М., 1987. - 55 с. - (Серия: Кон-
струкции жилых и общественных зданий. Технология индустриального домостроения: обзор. информ./ЦНТИ по гражд. стр-ву и архитектуре;вып. 10).
9. Лобанов, И.А. Технологические приёмы улучшения прочностных характеристик фибробетона. / И. А. Лобанов, А.В. Копацкий, К.В. Талантова // Дисперсно-армированные бетоны и конструкции из них: докл республ. совещ., ЛатИНТИ, Рига,
- 1975. - С.19-25.
10. Михеев, Н.М. //Заводская технология приготовления сталефибробетонной смеси [Текст]: / Н.М.Михеев, К.В. Талантова //Научные труды железобетонщиков Сибири и Урала. Новосибирск, 1999. Вып.5 С.15-17.
11. Wooldridge, J. F. Reinforced Refractory Fibers Prove Their Value / J. F. Wool dridge // Brick and Clay Record. - 1978. - Vol. 173, № 4. - P. 36 - 39.
12. 386.Working with steel fiber reinforced concrete // Concrete Construction. -1985. -Vol. 30. - P. 5 -10.
13. Properties of fibre reinforced concrete for rigid pavement / T. F. Fwa, P. Para-masivam // Proc. Int. Symp. Fibre Reinforced Concr., Madras, Dec. 16-19, 1987: ISFRC-87. Vol. 2. - Rotterdam, 1987. - P. 5.17 - 5.27.
