Авторы: Алексеев Константин Николаевич, Захаров Евгений Васильевич

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №22 (102) ноябрь-2 2015 г.

Дата публикации: 18.11.2015

Статья просмотрена: 173 раза

Библиографическое описание:

Алексеев К. Н., Захаров Е. В. Некоторые особенности влияния базальтовой фибры на ударную вязкость мелкозернистого бетона // Молодой ученый. — 2015. — №22. — С. 118-121.

 

Как известно, одним из способов повышения прочностных показателей строительных материалов на цементном вяжущем является введение в их состав различных армирующих наполнителей, в том числе базальтового волокна (фибры диаметром 10-20мкм) [1, 2].

Проведенными в ИГДС СО РАН исследованиями установлено, что дисперсное армирование мелкозернистого бетона базальтовым волокном является эффективным средством повышения прочности при изгибающих нагрузках [3]. Была показана перспективность использования базальтовой фибры для получения композиционных материалов с высокими эксплуатационными свойствами [3, 4]. В настоящее время сохраняется актуальность дальнейшего проведения работ в этом направлении, к примеру, значительный научный и практический интерес представляют исследования в области изучения энергетических показателей разрушения композиционных строительных материалов армированных базальтовой фиброй. В связи с этим, были проведены исследования влияния базальтового волокна на изменение ударной вязкости мелкозернистого бетона.

Ударная вязкость мелкозернистого бетона определялась по методу Шарпи, в основном, применяемом для металлов (ГОСТ 9454-78) и пластмасс (ГОСТ 4647-80). Сущность испытаний заключалась в том, что лежащий на двух опорах образец подвергался удару маятника, причем линия удара находилась посередине между опорами. Ударная вязкость образцов (Дж/м2) определялась как отношение работы, затраченной на его разрушение, к площади образца в плоскости удара (рис. 1).

Рис. 1. Испытание по методу Шарпи

 

Ввиду отсутствия, каких либо стандартов при исследовании образцов бетона и горных пород на маятниковых копрах, размеры исследуемых образцов подбирались опытным путем [5]. Оптимальные геометрические размеры испытуемых образцов, для испытаний на маятниковом копре БКМ-5-2 с максимальным запасом энергии 50 Дж, составили — 2525100 мм. Молот маятника выбирался таким образом, чтобы работа разрушения образца составляла не менее 10 %, но не более 80 % запаса энергии маятника. Таким образом, после предварительных испытаний, был выбран молот с запасом энергии 10 Дж. Для более точного разлома образца, в плоскости удара с противоположной стороны наносился U-образный пропил, концентратор напряжений глубиной 2 мм (рис. 2).

B:\Ботанический сад\2015\Статья молодые ученые\IMG_20150604_112824.jpg

Рис. 2. Образцы размерами 2525100мм с U-образным концентратором напряжений

 

В ходе изготовления образцов использовались следующие материалы:

        Рубленное базальтовое волокно (БВ) производства ОАО «Ивотстекло», СБ 12-р-13-к (длина 12мм, Ø 13мкм, крахмальный замасливатель), ТУ 5952-036-05328981-2005;

        Цемент марки М400, производства ОАО ПО «ЯКУТЦЕМЕНТ»;

        Песок (П) речной, карьер «Пригородный» (г. Якутск), сод. ГИП = 0.39 %, насыпная плотность 1400кг/м3, Мк = 1,2.

Содержание базальтового волокна в смеси варьировалось от 0 до 2 % от массы цемента (табл. 1). Уплотнение фиброцементной смеси проводилось на виброплощадке СМЖ — 539. Образцы выдерживались в эксикаторах при 100 % влажности среды и температуре 20±1⁰С. Ударная вязкость определялась в возрасте 7 суток.

После разрушения образца рассчитывалась площадь поверхности образованная в месте среза, затем зная затраченную работу (определяемую по шкале копра), вычисляли ударную вязкость разрушения образца (Дж/м2) образца по формуле:

, (1)

где, W — затраты энергии на разрушение образца по маятнику, Дж; S — площадь образованной поверхности, м2.

Результаты проведенных испытаний приведены на рисунках 3, 4 и таблице 1.

Таблица 1

Физико-технические характеристики исследуемых составов мелкозернистого бетона

Состав Ц/П

Масса Ц, кг/м3

Масса П, кг/м3

В/Ц

Сод БВ., %

УВ., Дж/м2

Sm*, Дж/м2

Vm**, %

Отн, %

1/1

860,2

1021,2

0,4

0

735,5

25,4

3,4

100

1

780,8

58,2

7,5

106,2

2

988,1

106,9

10,8

134,3

1/2

539,2

1280,2

0,65

0

641,5

15,2

2,4

100

1

696,5

29,5

4,2

108,6

2

759,0

65,1

8,6

118,3

*Sm — среднеквадратическое отклонение ударной вязкости исследуемых образцов в серии, ГОСТ 53231-2008;

**Vm — коэффициент вариации.

 

Рис. 3. Изменение ударной вязкости образцов мелкозернистого бетона в зависимости от содержания базальтового волокна и объёмного соотношения Цемента/Песка

 

Рис. 4. Относительное изменение ударной вязкости образцов мелкозернистого бетона в зависимости от содержания базальтового волокна и объёмного соотношения Цемента/Песка

 

Как видно из графиков представленных на рисунках 3 и 4 при введении базальтовой фибры в количестве 2 % от массы вяжущего, ударная вязкость бетона возрастает на 18 — 35 % от исходной, в зависимости от объёмного соотношения цемента и песка.

Полученные закономерности могут быть использованы при разработке бетонов с высокими эксплуатационными свойствами, например фибро-армированных торкретбетонов, более стойких к ударным нагрузкам.

 

Литература:

 

  1. Рабинович Ф.М. Композиты на основе дисперсно-армированных бетонов. Вопросы теории и проектирования, технологии и конструкции / Ф.М. Рабинович. М.: Изд-во АСВ, 2004. 560 с.
  2. Боровских И.В. Высокопрочный тонкозернистый базальтофибробетон // Автореферат дисс… канд. техн. наук. — Казань, 2009. — 21 с.
  3. Алексеев К.Н. Некоторые особенности влияния технологии введения базальтового волокна (Ø 13 мкм) на предел прочности мелкозернистого бетона при изгибе / Алексеев К.Н. // "Проблемы горных наук: взгляд молодых учёных" матер. Республ. науч. конф. молодых ученых и специалистов, посвящ. памяти академика РАН Н. В. Черского. — Якутск: Изд-во АКСААН, 2014. — С. 6 — 10.
  4. Алексеев К.Н. Перспективы применения базальто-фиброармированных теплозащитных набрыгзбетонных покрытий в условиях рудников криолитозоны / Алексеев К.Н. // "Геокриология — прошлое, настоящее, будущее": матер. Всерос. науч. молодежного форума посвящ. 50-летию ИМЗ СО РАН. — Якутск: Изд-во ИМЗ СО РАН, 2010. — С. 147–149.
  5. Захаров Е.В.Определение энергоемкости разрушения известняков на маятниковом копре /Е.В. Захаров// «ЭРЭЛ-2011»: Материалы Всероссийской конференции научной молодежи. — Якутск: Изд-во ООО «Цумори Пресс», 2011. — Том 1. — С. 83-86.
Основные термины (генерируются автоматически): мелкозернистого бетона, базальтового волокна, вязкость мелкозернистого бетона, Ударная вязкость, Алексеев К.Н, базальтовой фибры, разрушения образца, высокими эксплуатационными свойствами, ударную вязкость, вязкость разрушения образца, Ударная вязкость мелкозернистого, ударная вязкость бетона, Ударная вязкость образцов, ударную вязкость мелкозернистого, мелкозернистого бетона базальтовым, методу Шарпи, вязкости мелкозернистого бетона, водопоглощения мелкозернистого бетона, влияния базальтовой фибры, плоскости удара.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle
Задать вопрос