Влияние полипропиленового волокна на сопротивляемость цементного камня динамическим воздействиям | Статья в журнале «Молодой ученый»

Авторы: ,

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №27 (131) декабрь 2016 г.

Дата публикации: 12.12.2016

Статья просмотрена: 169 раз

Библиографическое описание:

Алексеев К. Н., Захаров Е. В. Влияние полипропиленового волокна на сопротивляемость цементного камня динамическим воздействиям // Молодой ученый. — 2016. — №27. — С. 32-36. — URL https://moluch.ru/archive/131/36598/ (дата обращения: 15.08.2018).



Как известно, одним из способов повышения прочностных показателей строительных материалов на цементном вяжущем является введение в смесь волокнистых материалов (фибры) и получения на этой основе дисперсно-армированного композиционного материала обладающего повышенными физико-механическими характеристиками, в особенности прочностью при изгибе и растяжении [1].

В то же время, сохраняется актуальность дальнейшего проведения работ в этом направлении, например, научный и практический интерес представляют исследования в области изучения энергетических показателей разрушения фибро-армированных композиционных строительных материалов. Например, важнейшей паспортной характеристикой торкрет-бетона является прочность на изгиб и растяжение — при статических нагрузках, но торкрет-бетонные крепи и покрытия возводимые в шахтах и рудниках испытывают и динамические воздействия от: горных ударов, выбросов, и т. д., которые характеризуются более высокой (мгновенной) скоростью выделения энергии. Работоспособность торкрет-бетона при таких воздействиях можно оценить по характеристикам его ударной вязкости — способности сопротивляться динамическим изгибающим нагрузкам.

Номенклатура применяемых волокон весьма обширна: от чрезвычайно дефицитных, например из углерода, бора, вольфрама до сравнительно доступных для применения в массовом строительстве — стальных, базальтовых, полипропиленовых и др. [2]. Используемые волокна должны отвечать ряду требований: обладать высокой прочностью, химической стойкостью, способностью равномерно распределятся в объёме цементного теста или бетона без образования комков-неоднородностей негативно сказывающихся на конечной прочности изделия [3]. Стоимость армирующих материалов и объемы их производства также имеют немаловажное значение. В этой связи заслуживает внимание полипропиленовое волокно, практически еще не применяемое в качестве наполнителя (армирующией фазы) торкрет-бетона.

В связи с этим, были проведены экспериментальные исследования по определению ударной вязкости цементного камня с различных содержанием полипропиленового волокна длиной 6 мм, диаметром 20мкм (рис. 1, 2).

B:\Ботанический сад\2016\БВ ПВ Фибра\УВ\2. Полип. ЦК 7 и 28 (делается) суток\Фото\Фибра\3333.jpg

Рис. 1. Полипропиленовые волокна (фибра)

B:\Ботанический сад\2016\БВ ПВ Фибра\УВ\2. ЦК полипропилен вручную 7 и 28 (делается) суток\Фото\Фото 28 суток\1%\2222.jpg

Рис. 2. Полипропиленовые волокна распределенные в матрице цементного камня

Способность цементного камня к быстрому поглощению динамической энергии 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. 3).

Рис. 3. Испытание образца по методу Шарпи

Ввиду отсутствия, каких либо стандартов для исследовании образцов бетона на маятниковых копрах, размеры образцов подбирались опытным путем. Оптимальные для испытаний на маятниковом копре БКМ-5–2 (рис. 4) с максимальным запасом энергии 5 Дж геометрические размеры исследуемых образцов составили — 2525100 мм. Для более точного разлома образца, в плоскости удара с противоположной стороны наносился U-образный пропил, играющий роль концентратора напряжений глубиной 2 мм (рис. 5).

B:\Ботанический сад\презентации\Стипендия института\2015г\Копер.png

Рис. 4. Маятниковый копер БКМ-5–2

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

Рис. 5. Образцы цементного камня размерами 2525100мм с U-образным концентратором напряжений

В ходе изготовления исследуемых образцов был использован цемент марки М400 производства ОАО ПО «ЯКУТЦЕМЕНТ». Содержание полипропиленового волокна в смеси варьировалось от 0 до 4 % от массы цемента в сухом состоянии. Водоцементное отношение составляло 0,3 для всех изготовляемых серии. Уплотнение фиброцементной смеси проводилось на виброплощадке СМЖ — 539. Образцы выдерживались в эксикаторах при 100 % влажности среды и температуре 20±1⁰С. Ударная вязкость образцов определялась в возрасте 7 и 28 суток.

После разрушения исследуемых образцов на маятниковом копре, подсчитывалась площадь поверхности образованная в месте среза (S0), затем зная потраченную на разлом образца работу (W), вычисляли ударную вязкость разрушения (KCU)по формуле:

, Дж/м2(1)

где, W — затраты энергии на разрушение образца по маятнику, Дж;

S0 — площадь образованной поверхности в месте разлома образца, м2.

Результаты проведенных испытаний представлены в таблице 1 и на рис. 6, 7.

Таблица 1

Влияние полипропиленового волокна на ударную вязкость цементного камня.

7 суток

Содержание полипропиленового волокна,%

Ударная вязкость,KCU

Sm*, Дж/м2

Vm**,%

Дж/м2

%

0

680,96

104,6

16,6

2,4

0,5

1525,23

234,4

85,3

5,6

1

1898,31

291,7

166,1

8,7

2

3178,46

488,4

260,6

8,2

4

3393,52

521,4

403,8

11,9

28 суток

Содержание полипропиленового волокна, %

Ударная вязкость, KCU

Sm, Дж/м2

Vm,%

Дж/м2

Дж/м2

0

650,80

100

32,6

5,0

0,5

1304,04

200

169,8

13,0

1

1901,79

292

118,3

6,2

2

3065,25

471

469,0

15,3

4

4012,65

617

286,4

7,1

*Sm — среднеквадратическое отклонение ГОСТ 53231–2008;

**Vm — коэффициент вариации.

Рис. 6. Влияние полипропиленового волокна на ударную вязкость (УВ) цементного камня в проектном возрасте (28 суток)

Рис. 7. Влияние полипропиленового волокна на ударную вязкость цементного камня

Как видно из данных таблицы и диаграммы представленной на рисунке 6, полипропиленовая фибра существенно увеличивает сопротивление цементного камня к динамическим нагрузкам. Полученные результаты свидетельствуют о том, что в возрасте 28 суток ударная вязкость образцов при содержании волокна в количестве 0,5 до 4 % от массы цемента, возрастает в 2–6 раз от исходной.

Кроме того, как видно из диаграмм представленных на рисунке 7, ударная вязкость цементного камня армированных серий в возрасте 7 суток не уступает своему показателю в проектном возрасте (28 сут.), т. е. изделие способно сопротивляться динамическим нагрузкам в достаточно раннем возрасте.

Полученные закономерности могут быть использованы при разработке составов бетонов и конструкций из них, с высокими эксплуатационными свойствами, например фибро-армированного торкрет-бетона более стойкого к воздействию динамических изгибающих нагрузок.

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.
Основные термины (генерируются автоматически): цементный камень, ударная вязкость, полипропиленовое волокно, KCU, маятниковый копер, ударная вязкость образцов, метод Шарпи, плоскость удара, проектный возраст, масса цемента.


Похожие статьи

Некоторые особенности влияния базальтовой фибры на ударную...

Ударная вязкость мелкозернистого бетона определялась по методу Шарпи, в основном, применяемом для металлов (ГОСТ 9454-78) и пластмасс (ГОСТ 4647-80).

Технологические приемы изготовления дисперсно-армированного...

На каждый состав изготавливалось по 3 образца для двух типов в возрасте 7 и 28 суток. Всего было изготовлено 60 образцов для проведения испытаний.

Некоторые особенности влияния базальтовой фибры на ударную вязкость мелкозернистого бетона.

Исследование кинетики водопоглощения мелкозернистого бетона

При использовании дискретного метода взвешивания определяют водопоглощение через 15 и 60 минут, а также после полного насыщения образцов водой.

Некоторые особенности влияния базальтовой фибры на ударную вязкость мелкозернистого бетона.

Влияние фибрового армирования на свойства... | Молодой ученый

Добавка Наномодифицированный суперпластификатор MC-PowerFlow 3100, % от массы цемента.

Из каждого варианта смеси изготавливалось по два образца-кубика с ребром 100 мм. и одна балочка 70х70х280 мм., Образцы-кубики испытывались на предел прочности при...

Влияние содержания воды, вида суперпластификатора...

Изучено влияние В/Ц-отношения вида цемента, супер- и гиперпластификатора (ГП) на кинетику набора прочности цементного камня.

Влияние полипропиленового волокна на сопротивляемость цементного камня динамическим воздействиям.

Эффективность применения высокопрочного бетона при...

Ориентировочное количество добавки врасчете на сухое вещество,% массы цемента. Однокомпонентные.

Преимущества применения комплексно-блочного метода при возведении сельскохозяйственных объектов.

Влияние состава наполнителей на свойства полимерных...

Причем полипропилен потеснил все другие полиолефины благодаря разнообразию смесей, сплавов и композитов на его основе [9].

При этом имеет место существенное снижение ударной вязкости, работы разрушения.

Некоторые особенности влияния базальтовой фибры на ударную...

Ударная вязкость мелкозернистого бетона определялась по методу Шарпи, в основном, применяемом для металлов (ГОСТ 9454-78) и пластмасс (ГОСТ 4647-80).

Технологические приемы изготовления дисперсно-армированного...

На каждый состав изготавливалось по 3 образца для двух типов в возрасте 7 и 28 суток. Всего было изготовлено 60 образцов для проведения испытаний.

Некоторые особенности влияния базальтовой фибры на ударную вязкость мелкозернистого бетона.

Исследование кинетики водопоглощения мелкозернистого бетона

При использовании дискретного метода взвешивания определяют водопоглощение через 15 и 60 минут, а также после полного насыщения образцов водой.

Некоторые особенности влияния базальтовой фибры на ударную вязкость мелкозернистого бетона.

Влияние фибрового армирования на свойства... | Молодой ученый

Добавка Наномодифицированный суперпластификатор MC-PowerFlow 3100, % от массы цемента.

Из каждого варианта смеси изготавливалось по два образца-кубика с ребром 100 мм. и одна балочка 70х70х280 мм., Образцы-кубики испытывались на предел прочности при...

Влияние содержания воды, вида суперпластификатора...

Изучено влияние В/Ц-отношения вида цемента, супер- и гиперпластификатора (ГП) на кинетику набора прочности цементного камня.

Влияние полипропиленового волокна на сопротивляемость цементного камня динамическим воздействиям.

Эффективность применения высокопрочного бетона при...

Ориентировочное количество добавки врасчете на сухое вещество,% массы цемента. Однокомпонентные.

Преимущества применения комплексно-блочного метода при возведении сельскохозяйственных объектов.

Влияние состава наполнителей на свойства полимерных...

Причем полипропилен потеснил все другие полиолефины благодаря разнообразию смесей, сплавов и композитов на его основе [9].

При этом имеет место существенное снижение ударной вязкости, работы разрушения.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Некоторые особенности влияния базальтовой фибры на ударную...

Ударная вязкость мелкозернистого бетона определялась по методу Шарпи, в основном, применяемом для металлов (ГОСТ 9454-78) и пластмасс (ГОСТ 4647-80).

Технологические приемы изготовления дисперсно-армированного...

На каждый состав изготавливалось по 3 образца для двух типов в возрасте 7 и 28 суток. Всего было изготовлено 60 образцов для проведения испытаний.

Некоторые особенности влияния базальтовой фибры на ударную вязкость мелкозернистого бетона.

Исследование кинетики водопоглощения мелкозернистого бетона

При использовании дискретного метода взвешивания определяют водопоглощение через 15 и 60 минут, а также после полного насыщения образцов водой.

Некоторые особенности влияния базальтовой фибры на ударную вязкость мелкозернистого бетона.

Влияние фибрового армирования на свойства... | Молодой ученый

Добавка Наномодифицированный суперпластификатор MC-PowerFlow 3100, % от массы цемента.

Из каждого варианта смеси изготавливалось по два образца-кубика с ребром 100 мм. и одна балочка 70х70х280 мм., Образцы-кубики испытывались на предел прочности при...

Влияние содержания воды, вида суперпластификатора...

Изучено влияние В/Ц-отношения вида цемента, супер- и гиперпластификатора (ГП) на кинетику набора прочности цементного камня.

Влияние полипропиленового волокна на сопротивляемость цементного камня динамическим воздействиям.

Эффективность применения высокопрочного бетона при...

Ориентировочное количество добавки врасчете на сухое вещество,% массы цемента. Однокомпонентные.

Преимущества применения комплексно-блочного метода при возведении сельскохозяйственных объектов.

Влияние состава наполнителей на свойства полимерных...

Причем полипропилен потеснил все другие полиолефины благодаря разнообразию смесей, сплавов и композитов на его основе [9].

При этом имеет место существенное снижение ударной вязкости, работы разрушения.

Некоторые особенности влияния базальтовой фибры на ударную...

Ударная вязкость мелкозернистого бетона определялась по методу Шарпи, в основном, применяемом для металлов (ГОСТ 9454-78) и пластмасс (ГОСТ 4647-80).

Технологические приемы изготовления дисперсно-армированного...

На каждый состав изготавливалось по 3 образца для двух типов в возрасте 7 и 28 суток. Всего было изготовлено 60 образцов для проведения испытаний.

Некоторые особенности влияния базальтовой фибры на ударную вязкость мелкозернистого бетона.

Исследование кинетики водопоглощения мелкозернистого бетона

При использовании дискретного метода взвешивания определяют водопоглощение через 15 и 60 минут, а также после полного насыщения образцов водой.

Некоторые особенности влияния базальтовой фибры на ударную вязкость мелкозернистого бетона.

Влияние фибрового армирования на свойства... | Молодой ученый

Добавка Наномодифицированный суперпластификатор MC-PowerFlow 3100, % от массы цемента.

Из каждого варианта смеси изготавливалось по два образца-кубика с ребром 100 мм. и одна балочка 70х70х280 мм., Образцы-кубики испытывались на предел прочности при...

Влияние содержания воды, вида суперпластификатора...

Изучено влияние В/Ц-отношения вида цемента, супер- и гиперпластификатора (ГП) на кинетику набора прочности цементного камня.

Влияние полипропиленового волокна на сопротивляемость цементного камня динамическим воздействиям.

Эффективность применения высокопрочного бетона при...

Ориентировочное количество добавки врасчете на сухое вещество,% массы цемента. Однокомпонентные.

Преимущества применения комплексно-блочного метода при возведении сельскохозяйственных объектов.

Влияние состава наполнителей на свойства полимерных...

Причем полипропилен потеснил все другие полиолефины благодаря разнообразию смесей, сплавов и композитов на его основе [9].

При этом имеет место существенное снижение ударной вязкости, работы разрушения.

Задать вопрос