Теоретические аспекты, экспериментальные исследования и эффективность армирования бетона органическими волокнами

Фибробетоны − это композиционные материалы, армированные волокнами-фибрами. Строительство сооружений из бетона, армированного органическими волокнами, имеет большую историю. Аналитический обзор отечественных и зарубежных исследований показал, что использование фибробетона в мостовых и тоннельных конструкциях существенно улучшает их физико-механические показатели и, прежде всего, долговечность. Трехмерное упрочнение фибробетона принципиально изменяет свойства цементного камня, обеспечивая высокую трещиностойкость конструкций, повышая их сопротивление ударным и динамическим нагрузкам. Изменение соотношения объема различных волокон в бетоне позволяет регулировать свойства материала. Повышаются его предел прочности на растяжение при изгибе, коррозионная, атмосферои стойкость к переменному увлажнению-высушиванию, замораживанию-оттаиванию, улучшаются другие показатели. В статье представлены разработанные технология и составы фибробетона, дано описание изготовленных и испытанных опытных образцов безнапорных труб, армированных полипропиленовыми волокнами. Выполненные исследования показали, что полипропиленовые волокна снижают вероятность появления трещин и препятствуют их увеличению, а на этапе эксплуатации замедляют темпы роста трещин и концентрацию напряжений в области макродефектов. Благодаря введению фибры происходит перераспределение напряжений, возникающих в процессе структурообразования, от мест их концентрации на весь объем бетона. Фибра повышает сопротивление бетона сжатию, а также его долговечность при пониженных температурах и агрессивном воздействии реагентов. Полипропиленовое фиброволокно целесообразно применять для дисперсного армирования конструкций, работающих на изгиб, например тоннельных обделок, мостовых конструкций, бетонных безнапорных труб и др.

1. Журнал «Строительные материалы» [Электронный ресурс] / Интернет-издание. Минск, 2014. Режим доступа: http://www.grad.sml.by/index.php?id-9&Itemid=5&option=com_content&task=view. Дата доступа: 15.11.2015.

2. Органические добавки в бетон [Электронный ресурс] / Экология на предприятии. Минск, 2015. Режим доступа: http://ecologia.by/number/2011/2/ispolzovanie_dobavok_v_betone. Дата доступа: 15.11.2015.

3. Электронное издание «Строительство» [Электронный ресурс]. Минск, 2014. Режим доступа: http://stroi tel.by/by/polipropilenvolokna. Дата доступа: 08.07.2015.

4. Экобори, Т. Научные основы прочности и разрушение материалов / Т. Экобори. Киев: Наук. думка, 2008. С. 78−99.

5. Смоликов, А. А. Бетон, армированный нановолокнами / А. А. Смоликов // Бетон и железобетон. 2009. № 4. С. 8−9.

6. Рабинович, Ф. М. Дисперсно-армированные бетоны / Ф. М. Рабинович. М.: Стройиздат, 1989. С. 117−147.

7. Рамчандран, В. Наука о бетоне. Физико-химическое бетоноведение / В. Рамчандран, Р. Фельдман, Дж. Бодуен; пер. с англ. под ред. В. Б. Ратинова. М.: Стройиздат, 1986. С. 142−157.

8. Козина, В. Л. Повышение ударопрочности и трещиностойкости крупноразмерных изделий на основе гипсоцементнопуццоланового бетона путем введения низкомодульных полимерных волокон / В. Л. Козина. М., 1979. 157 с.

9. Гидроизоляционные цементные композиции с низкомодульными волокнами / В. В. Козлов [и др.] // Метрострой. 1983. № 6. C. 23.

10. Купер, Д. Растрескивание и разрушение композитов / Д. Купер, М. Пигготт // Механика разрушения. 1979. № 17. С. 165−216.

11. Козлов, В. В. Улучшение физико-механических свойств цементных составов для зачеканки швов обделки тоннелей / В. В. Козлов, О. Л. Фиговский, Р. М. Ахмеднабиев // Транспортное строительство. 1983. № 12. C. 18.

12. Рабинович, Ф. Н. Композиты на основе дисперсноармированных бетонов. Вопросы теории и проектирования, технология, конструкции / Ф. Н. Рабинович. М.: Изд-во «АСВ», 2004. 560 с.

13. Грибов, Р. А. Моделирование поведения фибробетонных конструкций в условиях радиационного облучения / Р. А. Грибов // Бетон и железобетон. 2008. № 3. С. 19−20.

14. Тимашов, В. В. К вопросу об армировании цементного камня / В. В. Тимашов, И. И. Сычева, Н. С. Никонова // Труды МХТИ имени Д. И. Менделеева. 1976. Вып. 2. С. 155−156.

15. Строительное издание Франции [Электронный ресурс] / Строительство сегодня. Леон, 2015. Режим доступа: http://www.bildingtooday.html. Дата доступа: 10.03.2015.

16. Fibres for Concrete. Steel Fibres. Definitions, Specifications and Conformity: BS EN 14889-1:2006. Publication date 29.09.2006. The European Committee for Standardization: BSI, 2006. 30 p.

17. Standard Specification for Fiber-Reinforced Concrete: ASTM C116 / C116-03. Publication Date 10.05.2008. ASTM International: West Conshohocken, 2008. 22 p.

18. Standard Practice for Making and Curing Concrete Test Specimens in the Laboratory: ASTM C192 / C192M-14. Publication date 01.01.2014. ASTM International: West Conshohocken, 2014. 25 p.

19. Песок для строительных работ. Технические условия: ГОСТ 8736–2014. Введ. 01.04.2014. М.: Межгосуд. совет по стандарт., метрол. и сертиф., 2015. 12 с.

20. Щебень и гравий из плотных горных пород для строительных работ. Технические условия: ГОСТ 8267–95. Введ. 07.01.1995. Минск: Минстройархитектуры, 1995. 15 с.

21. Добавки для бетонов и строительных растворов. Общие технические условия: ГОСТ 24211–2008. Введ. 29.04.2010. М.: Стандартинформ, 2010. 15 с.

22. Добавки для бетонов. Общие технические условия: СТБ 1112–98. Введ. 04.10.1999. Минск: Минстройархитектуры, 2010. 23 с.

23. Вода для бетонов и растворов. Технические условия: СТБ 1114–98. Введ. 01.01.1999. Минстройархитектуры, 1999. 11 с.

24. Шепелевич, Н. И. Об использовании показателей прочности бетона при осевом растяжении при проектировании бетонных труб / Н. И. Шепелевич // Перспективы развития новых технологий в строительстве и подготовке инженерных кадров Республики Беларусь: сб. науч. тр. Ч. 1. Брест, 2009. С. 54–58.