Влияние фибр (базальтовой волокно) бетона на прочность изгиба при растяжении и на сжатии

Анализ результатов табл. 3.1 показал, что прочность образцов с составом № 3 при водоцементном отношении В/Ц=0,5 (относительно прочности образцов контрольного состава № 1) увеличил на 123% по показателю растяжение на изгиб; прочность на сжатие увеличивался на 305%.

Состав № 4 при водоцементном отношении В/Ц=0,4 (относительно прочности образцов контрольного состава № 2) увеличил на 166% по показателю растяжение на изгиб.

Рис. 1. Результаты испытаний образцов на изгиб

Рис. 2. Результаты испытаний образцов на сжатие

Полученные результаты объясняются следующим.

Структурообразование сопровождается процессом образования кристаллогидратов, срастанием микроволокна с матрицей цементного камня и уплотнением структуры бетона. Наполнители в виде измельченного песка, входящие в состав, способствуют уплотнению искуственного камня за счет блокирования и заполнения пор сопоставимого размера. Микроволокно, срастаясь с частицами цементного камня, увеличивает прочность контактной зоны. Механическая активация способствует увеличению удельной поверхности цемента, что, в свою очередь, способствует уплотнению структуры бетона. При помоле цементных минералов активизируется. У домолотого цемента частицы реагируют с водой более активно. При уменьшении размера частиц, происходит увеличение доли поверхностных несвязанных атомов, что увеличивает активность частиц и ведет к уменьшению содержания внутренних дефектов.

Определенным недостатком технологии композиции является скопление фибр в кучу. Для устранения этого недостатка волокно дробили до определенной величины при совместном помоле с цементом. Это дало возможность устранить отмеченный недостаток. Комплексы глубокой активации на основе совмещения методов тонкого помола цемента с последующей вибро и гидроактивацией.

Для комплексной активации характерно наибольшее увеличение вяжущих свойств цемента. Соответственно, марочная прочность бетонных изделий на основе активированных материалов будет значительно выше, а экономия цемента на производстве будет максимальной. Комплексная активация цемента включает в себя как работы по увеличению удельной поверхности цемента, либо иного вяжущего компонента, так и последующую гидроактивацию материала в смесителе-активаторе. Полученный активированный водоцементный раствор может быть использован для производства различных бетонных изделий и конструкций. Особенно актуально использование комплексов активации материалов в производстве мелкозернистого бетона с фиброволокном. При производстве мелкозернистого бетона на барханных песках применение комплексной активации цемента и смешевание фибри позволяет получать материал увеличенной прочности (до + 85% от прочности контрольных образцов), значительно сократить сроки выдержки материала в формах, тем самым резко увеличить оборот формующей оснастки на производстве, сократить процент повреждения изделий при распалубке (кассетные формы) либо резке (резательные комплексы). И, наконец, применение комплексной активации цемента позволяет значительно сократить расход высокомарочного цемента. Использование комплексной активации компонентов делает возможным применение для выпуска превратив его в материал с отличными эксплутационными характеристиками, и выпуская на его основе водонепроницаемые облицовочные строительные материалы, полностью отвечающие требованию ГОСТа.

Анализ результатов показывает, что для всех составов, где присутствует базальтовое волокно, характерны тенденции к увеличению прочностных показателей на сжатие, особенно на растяжение и изгиб.

При испытании образцов с добавками базальтового волокна на изгиб, при растяжении наблюдался вяло текущий разрыв, что отличается от тенденции разрушения образцов с контрольным составом, которые разрушались практически со взрывом. Т. е. после начала хрупкого разрушения для образцов с добавками волокна требуются дополнительные усилия для полного их разрушения. Исходя из этого можно сделать вывод о том, что микроволокна, сцепляясь с матрицей цементного камня, до определенного времени не дают быстрого хрупкого разрушения конструкций, что является немаловажным фактором эксплуатации таких конструкций в сейсмоопасных районах.

После выбора оптимального составов за основу дальнейших исследованиях приняты составы № 3 и 4.

С целью изучения влияние химической добавки, улучшения физико-механических и технологических свойств мелкозернистого бетона барханном песке добавляли суперпластификатор С-3 в 1,5% от массы цемента с водой затворения. В/Ц отношения остался безизменения, способ приготовления и режимы выдерживания бетонной смеси соответствовал к прежнем условиям.

Таблица 3.2.

Как показывает полученные результаты применение суперпластификатора С-3 дало возможность увеличения пластичности смеси улучшая удобоукладиваемость и формуемость и увеличил прочностные характеристики на 5−10%.

Базальтовая волокно (арматура) отличается от остальных составляющих в бетонной смеси своей формой. Частицы цемента и барханного песка имеет приближенным к шарообразным формам. Длина не мене 1000 раз больше чем диаметра волокна. И именно эта особенности улучшает конструкционных свойств песчаного бетона.

Анализируя результаты испытаний прочности на сжатие и изгиб выше приведенных составов (табл.1 и табл.2), можно сделать вывод, что фибробетонах наблюдается рост прочности на изгиб и на сжатии. Согласно вышеизложенному, это объясняется армирующей способностью фибры.

Улучшение структуры твердеющей системы происходит на основе реакционного взаимодействия базальтовой фибры с цементной матрицей.

Базальтовое волокно, обладая рыхлой веретено образной структурой хемосорбционно взаимодействует с цементной системой, вызывая в зоне контакта рост новообразований. Что упрочняет структуры матрицы за счет сцепления, а точнее срастания волокон базальта с новообразованиями твердеющей цементной матрицы. Уплотняя структуру межпорового пространства песчаного бетона.

Исходя из изложенного и анализируя данные, полученные при проведении эксперимента можно сделать следующие выводы:

• 1. Применение базальтового волокна в количестве 5% от массы цемента увеличило прочность песчаного бетона на изгиб при растяжении на 123% и 166%, а на сжатие на 168,64% и 148,14.
• 2. Применение суперпластификатора С-3 улучшает удобоукладиваемость и формуемость бетонной смеси что важно при производстве тонкостенных конструкций для ирригационных каналов и увеличивает прочностные характеристики на 5−10% затвердившего бетона.
• 3. Применение в исследуемых составах мелкозернистых бетонов с микроволокном при облицовке каналов снижает вес конструкции ;
• 4. Изменяется система армирования, снижается расход арматуры и трудозатраты на укладку бетона;
• 5. Увеличивается трещиностойкость бетона, что повышает сейсмостойкость сооружения.