Көлік құрылыстарын салу, қайта құру және жөндеу кезінде тиімділікті қамтамасыз етуге жоғары деформациялық қасиеттері бар фибробетонды қолдану арқылы қол жеткізуге болады. Бұл мақалада жоғары деформациялық қасиеттері бар фибробетонның құрамын оңтайландыру үшін күрделі қоспаларды қолдану мүмкіндігі қарастырылған. Фибробетон құрамындағы химиялық қоспаларды қолдану сығымдау мен иілу күшін едәуір арттыратыны анықталды. Бұл полипропилен талшықты қолдану бетонды бүкіл көлемде біркелкі нығайтуға мүмкіндік беретіндігіне байланысты, бұл бетон массивіндегі кернеулердің таралуына жағымды әсер етеді және кернеудің төмендеуіне әкеледі.
Кілтті сөздер : фибробетон, полипропилен фибралар, жарыққа төзімділік, микродисперсті қоспалар, химиялық қоспалар.
Обеспечение эффективности при строительстве, реконструкции и ремонте транспортных сооружений может быть достигнуто использованием фибробетона, обладающего высокими деформационными свойствами. В данной статье рассмотрена возможность использования комплексных добавок для оптимизации состава фибробетона с высокими деформационными свойствами. Было установлено, что использование химических добавок в составе фибробетона в значительной степени повышает прочность на сжатие и изгиб. Это связано с тем, что применение полипропиленового волокна позволяет равномерно укрепить бетон по всему объему, что благоприятно сказывается на распределении напряжений в бетонном массиве и приводит к падению напряжения.
Ключевые слова: фибробетон, полипропиленовая фибра, трещиностойкость, микродисперсные добавки, химические добавки.
Ensuring the effectiveness of the construction, reconstruction and repair of transport facilities can be achieved using fiber concrete, having high deformation properties. This article describes the use of complex additives to optimize fiber concrete structure with high deformability properties. It has been found that the use of chemical additives and a fine fiber concrete composition greatly increases the compressive strength and flexural strength. This is due to the fact that the use of polypropylene fiber allows you to evenly strengthen concrete throughout the volume, which has a positive effect on the distribution of stresses in the concrete array and leads to a voltage drop.
Keywords: fiber concrete, polypropylene fiber, crack resistance, microfine additives, chemical additives.
Көлік құрылыстарын салу, реконструкциялау және жөндеу кезінде бетондардың қасиеттерін жақсарту үшін дисперсті арматуралау пайдаланылады. Фибробетонды қолданудың тиімділігін арттыру үшін оларды макро (фиброматериалдың оңтайлы мөлшерін таңдау) және микро (химиялық және дисперсті қоспалармен өзгертілген байланыстырғыштарды қолдану) деңгейде оңтайландыру қажет.
Бұл мақалада фибробетонның микро деңгейге тиімділігін арттыру үшін модификацияланған байланыстырғыштарды қолдану қарастырылған.
Бетонның және оның негізгі компоненті — портландцементтің қасиеттерін жақсарту және реттеу модификаторларсыз мүмкін емес. Модификаторларды қолдану жоғары сапалы бетон алу мүмкіндігін жүзеге асырудағы маңызды факторлардың бірі болып табылады.
Алайда, Әзірбайжан Республикасында пластифицирленген және гидрофобты портландцементтер өндірісі жүзеге асырылғаны белгілі. Бұл жұмыстың мақсаты-қарапайым портландцемент негізінде жоғары техникалық қасиеттері бар бетон жасау.
Ол үшін келесі мәселелер қарастырылды: қоспалардың фибробетон қасиеттеріне әсерін зерттеу, қоспалармен цементтің суперпластификациялық қоспаларын өзгерту, сондай-ақ фибраның бетон матрицасымен байланысы.
Жол бетондарының негізгі қасиеттерінің бірі-олардың деформациясы, яғни температура мен сыртқы жүктеме әсерінен деформацияға ұшырау мүмкіндігі. Бетонның деформациясы серпімділік модулімен, сызықтық кеңею коэффициентімен және Пуассон коэффициентімен бағаланады. Бетонның деформациясы бетон қоспасын дайындау үшін пайдаланылатын судың азаюымен, сондай-ақ құм мен бетон қоспасындағы ауа көпіршіктерінің азаюымен азаяды. Бұған қиыршық тас мөлшерін азайту және ауа мөлшерін 4–6 % шегінде шектеу арқылы қол жеткізіледі.
Қазіргі уақытта жол құрылысы тәжірибесінде созылу және иілу беріктігі В 4.8-ден жоғары бетон қолданылады. Мұндай бетондар жоғары деформациялық қасиеттерге ие және сонымен бірге жоғары жарыққа төзімді. Соңғы жылдары бетонның беріктігінің артуының негізгі себебі химиялық қоспаларды өндіріс технологиясында қолдану болып табылады, нәтижесінде су-цемент қатынасы 0.28–0.38 мәніне дейін төмендеді. Алынған бетондардың сығылу беріктігі класы В 35-тен жоғары, олар тозуға және жарыққа төзімділігі жоғары. Мұндай бетондар еуропалық стандарттарға сәйкес НРС (High Perfomanse Concrete) деп аталады.
Еуропалық стандарттарға сәйкес көлік құрылыстарында қолданылатын бетондарда беріктік пен қоршаған ортаға төзімділікті арттыру үшін олардың құрамына ерекше назар аудару қажет, өйткені олар үнемі агрессивті экологиялық әсерге ұшырайды. Осы стандарттарға сәйкес жолдар мен көпірлерді салу кезінде қолданылатын бетон қоршаған ортаның әсеріне байланысты XDЗ (хлор тұздарының әсеріне қарсы), XС4 (аязға төзімділік) және XF4 (көмірқышқыл газының әсеріне қарсы) класына сәйкес келуі керек.
Зерттеу барысында ТОО «Стандарт ЦЕМЕНТ» компаниясының ЦЕМ I 42,5Н класты портландцементі; Master Air 200B (BASF) қоспасы, полипропилен фибрасы, сондай-ақ бейтараптандырылған ауа шығаратын шайыр; өзен тасын ұсақтау кезінде алынған қиыршық тас пен ірілік модулі М ір =2 өзен құмы пайдаланылды.
Бетонның сығылу беріктігін анықтау үшін өлшемдері 100x100x100 мм болатын текше пішінді үлгілер, иілу беріктігін анықтау үшін өлшемдері 40x40x160 мм болатын үлгілер жасалды.
Сурет 1. а) 100x100x100 мм текше пішінді үлгі; б) 40x40x160 мм пішінді үлгі
Фибробетон өндірісінде ауа көпіршіктерін тарту үшін қолданылатын қоспалар бетон қоспасының икемділігін арттыруға ықпал етеді, бұл қоспаның құрамындағы су мөлшерінің азаюына және бетон массивінің тығыз құрылымын алуға әкеледі.
Микро деңгейде тығыз құрылым алу үшін ультрадисперсті қоспалар цемент пен бетон өндірісінде өте маңызды рөл атқарады. Цемент пен бетон өндірісінде микро деңгейде тығыз құрылым алу үшін ультра дисперсті қоспалар өте маңызды рөл атқарады.
Сонымен қатар, жоғарыда айтылғандай, Master Air 200В қоспалары цемент тасының тығыз құрылымын қалыптастыруға оң әсер етеді. Бұл қоспалар су-цемент қатынасын азайту арқылы бетонның құрылымын одан әрі қатайтады, сонымен қатар байланыс аймағында цемент пен агрегаттың адгезиясын арттырады. Кеуектілікті азайту цемент тасы мен бетонның коррозиясын болдырмаудың тиімді әдістерінің бірі екені белгілі. Нәтижесінде бетонның деформативті қасиеттері едәуір артады.
Көлік жолдарын пайдалану кезінде цемент-бетон жабындары иілу кернеулеріне ұшырайды. Сондықтан цемент-бетон жабындарында қолданылатын бетонның құрамы алынған бетон иілу беріктігінің талаптарына сәйкес келетін етіп таңдалуы керек.
Фибробетонның ерекшелігі оның анизотропиясы мен дискреттілігі болып табылады, бұл оны ерекше құрылымдық материалға айналдырады. Жарықшаққа және тозуға төзімділік сияқты маңызды артықшылықтардың арқасында фибробетон экономикалық тұрғыдан тиімді және бәсекеге қабілетті құрылыс материалына айналуда. Фибробетон кәдімгі бетоннан жоғары созылу, иілу, кесу және соққы беріктігімен, сынуға төзімділігімен, суға төзімділігімен, аязға төзімділігімен, ыстыққа төзімділігімен және отқа төзімділігімен ерекшеленеді.
Сонымен қатар, соңғы жылдары материалдар шығынын азайту үрдісі байқалады, бұл фибробетонды дисперсті-арматураланған материал ретінде пайдалануды өзекті етеді. Дисперсті талшықтармен нығайтылған бетондардың беріктігі мен жарықшақтарға төзімділігі жоғары, бұл оларды жұқа жабын плиталарында қолдануға мүмкіндік береді.
Қалыпты жағдайда серпімді негізде жұқа жабын плиталарын қолдану теориялық және ғылыми негізделген. Алайда, бұл теорияда жұмыс кезінде плиталарға қоршаған ортаның агрессивті әсері қарастырылмаған.
Полипропилен талшықтар фибробетонда сыртқы жүктемелердің әсерінен пайда болатын созылу кернеулерін қабылдайды және осылайша жарықтардың пайда болуына жол бермейді. Полипропилен талшықпен нығайтылған фибробетон жарыққа төзімділікті арттырды, бұл оның аязға төзімділігін едәуір арттырады, бұл жол төсемнің беріктігін арттырады.
Кесте 1
Фиброматериалмен модификацияланған бетонның механикалық қасиеттері
|
№ |
Көрсеткіштер |
Тәжірибе нәтижесі |
|
1 |
Бетон қоспасының конусын бұзу, см |
9 |
|
2 |
Бетон қоспасының тығыздығы, кг/м 3 |
2500 |
|
3 |
Бетонның қатаюынан кейін 7 тәуліктен кейін сығуға беріктік шегі, Мпа |
16,9 |
|
4 |
Бетонның қатаюынан кейін 28 тәуліктен кейін сығуға беріктік шегі, Мпа |
30 |
|
5 |
Бетонның қатаюының 28 тәулігінен кейін иілу беріктігінің шегі, Мпа |
11,9 |
Алынған нәтижелерден (1-кесте) фибробетонды макро және микро деңгейде оңтайландыру, оның сығылу және иілу беріктігін едәуір арттыратынын көруге болады. Осылайша, динамикалық жүктеме әсеріне ұшыраған конструкцияны бетондау үшін полипропилен фибраны қолдану орынды, өйткені бұл конструкцияның жарыққа төзімділігі мен аязға төзімділігін арттыруға әкеледі. Бұл полипропилен талшықты қолдану бетонды бүкіл көлемде біркелкі нығайтуға мүмкіндік беретіндігіне байланысты, бұл бетон массивіндегі кернеулердің таралуына жағымды әсер етеді және қауіпті аймақтардағы кернеулердің азаюына әкеледі. Сонымен қатар, бетон қоспасын дайындау кезінде ұсақ дисперсті қоспаларды қолдану фибробетонның құрылымдық беріктігін одан әрі арттырады, сығымдау және иілу, су өткізгіштігі, жарыққа төзімділік және аязға төзімділік сияқты көрсеткіштерді арттырады. Көлік құрылысында фибробетонды көпірлер, туннельдер, цемент-бетон жабыны бар жолдар, аэродромдар, арнайы мақсаттағы құрылымдар салу кезінде пайдалану ұсынылады.
Әдебиет:
1. Клюев С. В. Высокопрочный фибробетон для промышленного и гражданского строительства. / С. В. Клюев // Инженерно-Строительный журнал. — 2012. — № 8. — С.61–68.
2. Брагов А. М. Динамическое деформирование и разрушение хрупких структурно-неоднородных сред. / А. М. Брагов, А. Ю. Константинов, Д. А. Ламзин, А. К. Ломинов, А. Р. Филиппов // Вестник Нижегородского университета им. Н. И. Лобачевского. -2012. -№ 4. — С.59–66.
3. Фибробетон: технико-экономическая эффективность применения. vekha.ru/fibrobeton-tehniko-ekonomicheskaya.
4. İS EN 206–1:2000. Concrete. Specification, performance, production and conformity. The İrish Concrete Sosiety. Dublin. 2004. 22 p.
5. Ущеров-Марщак А. Современный бетон / А. Ущеров-Марщак, А. Кабусь // Информационное обозрение. Харков, Госпром,. 2010. — 42 с.
