+7 861 206-77-95

В продаже запчасти для конвейера ленточного

В наличии и на заказ запчасти для ленточного конвейера: звездочки приводные, барабаны, корпуса подшипников, ролики. Отгрузка из Краснодара. Подробнее +7 (861) 206-77-95!
28 October, 2019

В продаже запчасти для дробилки КСД-600

Купить запчасти для дробилки конусной КСД-600 от производителя из наличия и на заказ. Узнать больше +7 (861) 206-77-95!
29 September, 2019

Конструкции центробежно-ударных дробилок

Обзор конструкций центробежно-ударных дробилок. Принцип самофутеровки, принятый для защиты ускорителя и отражательной поверхности дробилки, предполагает закрытый ускоритель.
08 October, 2019

Технология лазерной наплавки молотков дробилок

В работе рассматривается лазерная наплавка износостойких материалов, приводятся режимы технологического процесса наплавки, приведены результаты испытаний на износ и результаты натурных испытаний.
08 October, 2019
Главная / Статьи / 

Композиционные материалы из фибробетона

Композиционные материалы из фибробетона


Фибробетон на основе техногенного песка и композиционного вяжущего материала

Современное строительство неразрывно связано с задачами, имеющими отношение к повышению эффективности строительного производства, снижению стоимости и трудоемкости технологических процессов, экономному использованию материальных и энергетических ресурсов, применению новых прогрессивных материалов.

Фибробетоны являются одним из перспективных конструкционных материалов. Они представляют собой одну из разновидностей обширного класса композиционных (композитных) материалов, которые в настоящее время все более широко применяются в различных отраслях промышленности. Дисперсное армирование осуществляется волокнами-фибрами, равномерно рассредоточиваемыми в объеме бетонной матрицы. Для этого используются различные виды металлических и неметаллических волокон минерального или органического происхождения [1 – 12].

В настоящее время нерудная, горнорудная и другие отрасли ежегодно складируют в отвалах сотни миллионов кубометров рыхлых отходов различного состава и строения, которые имеют размер зерен до 10 мм. Одной из причин неполного использования этих отходов в качестве мелких заполнителей бетонов является отсутствие их классификации, недостаточная изученность их характеристик и свойств бетонных смесей и бетонов на их основе.

Свойства техногенных песков, бетонных смесей и бетонов на их основе зависят от многих факторов, обусловленных свойствами исходных пород, способами их измельчения и методами обогащения полученного продукта и т.д. Наиболее существенное влияние оказывают прочность, структура и состав исходных пород.

Для природных песков с характерной формой зерен, коэффициент формы (Кф) изменяется от 1,2 до 2,2. Для техногенных песков Кф коэффициент формы зерен изменяется от 2 до 4,1. В зависимости от минерало-петрографического состава и структуры породы Кф песка, полученного на дробилках ударного действия, находится в пределах от 2,0 до 2,4, а на остальных дробильных машинах – от 2,7 до 4,1.

Гранулометрический состав относится к одной из основных характеристик мелкого заполнителя, от которого зависит, непосредственно, пустотность и удельная поверхность искусственного песка, водопотребность бетонной смеси, а, следовательно, и многие свойства бетонной смеси и бетона.

Установлено, что применение в качестве мелкого заполнителя полифракционных отсевов дробления скальных пород, позволяет экономить до 80 кг цемента на 1 м3 бетона. Использование же специально приготовленного техногенного песка экономически целесообразно для бетонов марок 300 и выше, так как приводит к экономии цемента до 50 кг на 1 м3 бетона.

Большие перспективы в получении высокопрочных бетонов связаны с применением вяжущего низкой водопотребности (ВНВ), которое получают совместным помолом высокомарочного цемента и различных суперпластификаторов.

ВНВ характеризуется, по сравнению с обычным портландцементом, высокой дисперсностью (удельная поверхность 400–500 м2/кг), низкой водопотребностью, активность по показателю прочности до 100 МПа. Сроки схватывания теста на основе ВНВ практически совпадают со сроками схватывания обычных портландцементов: начало схватывания – 1 час 20 минут, конец схватывания – 3 часа 50 минут.

Использование композиционных вяжущих вместо цемента с различными добавками, вводимыми в бетономешалку, значительно (в 2 – 3 раза) увеличивает время начала и окончания схватывания бетонной смеси, что позволяет перевозить ее на значительно большие расстояния. Это в свою очередь приведет к тому, что в целом по каждому району строительства можно будет обходиться меньшим количеством бетонных заводов.

Затворение бетонов производилось водой, удовлетворяющей требованиям ГОСТ 23732 – 79 «Вода для бетонов и растворов».

В качестве стальной фибры была принята фибра стальная фрезерованная по технологии «VULKAN HAREX». Фибра производится из стальных заготовок (слябов) путем фрезерования по технологии немецкой фирмы Vulkan Harex. Благодаря высокой температуре процесса резки фибра имеет характерный синеватый оттенок – окисный слой, препятствующий в процессе ее хранения образованию и развитию коррозии.

Длина фибры – 32 мм, ширина – 3,8 мм. Геометрические параметры фрезы обеспечивают: получение треугольного сечения фибры, две поверхности которого шероховатые и одна – гладкая, а также образование на концах фибры зацепов длиной 2 мм. Фибра имеет скручивание по продольной оси. Перечисленные геометрические особенности фрезерованной фибры способствуют значительному увеличению «сцепляемости» фибры с бетоном, что в свою очередь весьма существенно влияет на эксплуатационные характеристики фибробетона [13 – 21].

Таблица 1 Экспериментальные результаты сталефибробетонных образцов 

№ состава

 

 

Состав

Rсж, МПа

Rизг, МПа

Rпризм, МПа

Rизг.

растяж.,

МПа

Модуль

упругости,

МПа

Вяжущее

Отсев дробл. КВП,кг

Песок, кг

 

Вода, л

Стальная фибра, кг

Цем I 42,5Н,кг

ВНВ-70

 

1

500

 

1400

-

160

110

46,2

12,6

34,4

6,1

34,1

2

500

 

860

540

160

110

56,7

16,4

36,3

6,4

36,2

3

 

500

1400

-

160

110

53,4

15,2

35,1

6,4

35,8

4

 

500

860

540

160

110

63,6

18,2

37,4

6,9

37,2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Фибробетонную смесь готовили в два этапа. Вначале в растворосмесителе получали бетонную смесь. Первоначально производилось смешивание сухим компонентов, затем небольшими порциями затворялась вода. Перемешивание длилось 5 – 10 минут в зависимости от консистенции смеси [3]. На втором этапе выполнялось армирование. Далее в приготовленную бетонную смесь добавлялась фибра, заранее отмеренная согласно проценту армирования. После этого смесь перемешивалась механизированным способом и в ручную укладывалась в очищенные формы тщательно смазанные маслом. Уплотнение фибробетонной смеси выполнялось на вибростоле до появления цементного молока. Испытания образцов проводились на универсальной машине УММ-10 по стандартной методике. Результаты экспериментальных исследований показали эффективность применения ВНВ-70 и стальной фибры в качестве армирующего материала в мелкозернистых бетонах.

Экономический эффект мелкозернистого бетона на основе техногенного песка по сравнению с тяжелым бетоном составляет 20%, за счет замены крупного заполнителя и снижения процента армирования сборных элементов конструкций.

Библиографический список

1. Клюев С.В., Шорстова Е.С. Стеклофибробетон: секрет популярности на рынке производства // В сборнике: Наука и инновации в строительстве (к 45-летию кафедры строительства и городского хозяйства): сборник докладов Международной научно-практической конференции. Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова. 2017. С. 216 – 223.

2. Клюев С.В., Гафарова Н.Е. Особенности применения фибробетона // В сборнике: Наука и инновации в строительстве (к 45-летию кафедры строительства и городского хозяйства): сборник докладов Международной научно-практической конференции. Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова. 2017. С. 78 – 82.

3. Klyuev S.V., Klyuev A.V., Abakarov A.D., Shorstova E.S., Gafarova N.G. The effect of particulate reinforcement on strength and deformation characteristics of fine-grained concrete // Инженерно-строительный журнал. 2017. № 7(75). С. 66 – 75.

4. Клюев С.В. К вопросу фибрового армирования бетонов // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. 2018. №3-4 (230231). С. 42 – 47.

5. Клюев С.В., Клюев А.В. Клюев С.В. Фибробетон и изделия на его основе // Международный научно-исследовательский журнал. 2015. № 3-1 (34). С. 70 – 73.

6. Юрьев А.Г., Клюев С.В., Клюев А.В. Устойчивость равновесия в природе и технике // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2007. №3.. С. 86 – 88.

7. Лесовик Р.В., Клюев А.В., Клюев С.В. Мелкозернистый сталефибробетон на основе техногенного песка для получения сборных элементов конструкций // Технологии бетонов. 2014. №2 (91). С. 44 – 45.

8. Лесовик Р.В., Клюев С.В. Фибробетон на композиционных вяжущих и техногенных песках курской магнитной аномалии для изгибаемых конструкций // Инженерно-строительный журнал. 2012. №3(29). С. 41 – 47.

9. Клюев С.В., Лесовик Р.В. Дисперсно армированный мелкозернистый бетон с использованием полипропиленового волокна // Бетон и железобетон. 2011. №3. С. 7 – 9.

10. Lesovik R.V., Klyuyev S.V., Klyuyev A.V., Netrebenko A.V., Kalashnikov N.V. Fiber cjncrete on composite knitting and industrial sand KMA for bend designs // World Applied Sciences Journal. 2014. Т. 30. №8. С. 964 – 969.

11. Klyuyev S.V., Klyuyev A.V., Lesovik R.V., Netrebenko A.V. High strength fiber concrete for industrial and civil engineering // World Applied Sciences Journal. 2013. Т. 24. №10. С. 1280 – 1285.

12. Клюев С.В. Экспериментальные исследования фибробетонных конструкций с различными видами фибр // Международный научно-исследовательский журнал. 2015. №2-1 (33). С. 39 – 44.

13. Клюев С.В., Гурьянов Ю.В. Внешнее армирование изгибаемых фибробетонных изделий углеволокном // Инженерно-строительный журнал. 2013. №1(36). С. 21 – 26.

14. Клюев С.В. Мелкозернистый сталефибробетон на основе отсева кварцитопесчанника // Белгородская область: прошлое, настоящее и будущее: материалы научн.-практ. конф. Белгород: Изд-во БГТУ, 2011. Ч.3. С. 27 – 31.

15. Клюев С.В. Высокопрочный сталефибробетон на техногенных песках КМА // Строительные материалы, оборудование, технологии ХХI века. 2013. № 11. С. 38 – 39.

16. Клюев С.В., Дураченко А.В. О применении синтетической фибры для дисперсного армирования бетонов // Материалы Международной научно-практической конференции, посвященной 95-летию ФГБОУ ВПО «ГГНТУ им. акад. М.Д. Миллионщикова» (24-26 марта 2015 г., г. Грозный). В 2-х томах. Т.1. Грозный: ФГУП «Издательско-полиграфический комплекс «Грозненский рабочий», 2015. С. 324 – 328.

17. Клюев С.В. Экспериментальные исследования фибробетонных конструкций // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. 2011. №4. С. 71 – 74.

18. Клюев С.В. Сталефибробетон на основе композиционного вяжущего // Белгородская область: прошлое, настоящее и будущее: материалы научн.-практ. конф. Белгород: Изд-во БГТУ. 2011. Ч.3. С. 32 – 36.

19. Клюев С.В. Фибробетон для каркасного строительства // Белгородская область: прошлое, настоящее и будущее: материалы научн.-практ. конф. Белгород: Изд-во БГТУ. 2011. Ч.3. С. 37 – 38.

20. Клюев С.В., Гафарова Н.Е. Фибробетон для монолитного строительства в условиях Крыма // В сборнике: интеллектуальные строительные композиты для зеленого строительства. Международная научно-практическая конференция, посвященная 70-летию заслуженного деятеля науки РФ, члена-корреспондента РААСН, доктора технических наук, профессора Валерия Станиславовича Лесовика. 2016. С. 49 – 53.

21. Клюев С.В. Применение композиционных вяжущих для производства фибробетонов // Технологии бетонов. 2012. №1 – 2 (66 – 67). С. 56 – 57.

Саранчук И.А., студент кафедры «Технология машиностроения» Белгородский государственный университет имени В.Г. Шухова Россия, г. Белгород

Панищева И.А., студентка кафедры «Механическое оборудование» Белгородский государственный университет имени В.Г. Шухова Россия, г. Белгород

Ефременко Д.Е., студентка кафедры «Технология машиностроения» Белгородский государственный университет имени В.Г. Шухова Россия, г. Белгород

Источник: https://elibrary.ru