Експериментальні дослідження міцності на розтяг бетону армованого базальтовой фіброю
DOI:
https://doi.org/10.32347/2522-4182.15.2024.5-18Ключові слова:
базальтова фібра, ровінг, бетон, міцність, розтягАнотація
Неметалева композитна арматура знаходить все більш широке застосування у сучасному будівництві, що обумовлено високими механічними характеристиками, стійкістю до корозії, довговічністю у середовищі бетону і зовнішньому агресивному середовищі та іншими властивостями. При цьому, зазвичай, неметалева композитні арматура застосовується у вигляді стержнів з основним несучим елементом у вигляді базальтового, скло, арамідного або ровінгу з інших матеріалів, який представляє собою тонкі волокна діаметром в межах 7…20 мкм. Зазначений ровінг, як елемент армування бетонних конструкцій, у значно меншій мірі застосується у вигляді фібри, хоча він є реальною альтернативою традиційній сталевій фібри з усіма перевагами фібрового армування, до якого додається ще й корозійна стійкість.
Ситуація, що склалася пояснюється обмеженою кількістю експериментально-теоретичних досліджень неметалевого фібрового армування, зокрема міцності на розтяг, яка є однією з основних переваг фібрового армування бетону.
У даній статті наведені результати експериментальних досліджень міцності на розтяг бетону, армованого фіброю з базальтового ровінгу діаметром 16 мкм і довжиною 24 мм, які включали в себе випробування на розтяг при згині трьох серій зразків бетону з класом міцності на стиск, відповідно, С20/25, С25/30, С30/35 і відсотком фібрового армування у межах 2,0…8%.
В результаті проведених досліджень встановлено, що армування фіброю з базальтового ровінгу призводить до збільшення міцності бетону на осьовий розтяг. Так, для бетону класу С20/25 міцність на розтяг при відсотках армування в діапазоні 2,0…8,0% збільши-лася з 1,64 до 2,18 МПа, класу С25/30 – з 1,82 до 2,17 МПа, для бетону С30/35 при відсотках армування в діапазоні 2,0…6,0% - з 2,12 до 2,22 МПа. При цьому, найбільш інтенсивне зростання міцності на розтяг мало місце при збільшенні відсотку армування в межах 2,0…4,0%. При подальшому збільшенні відсотка армування у межах 6,0…8,0% це зростання припинялося, що свідчить про те, що найбільш ефективним є фіброве армування у межах 2,0…4,0% незалежно від класу бетону за міцністю на стиск.
За інших рівних умов, зростання міцності бетону на осьовий розтяг при збільшенні відсотку фібрового армування в межах 2,0…8,0% складає 15…20% у порівнянні з бетоном без армування.
Посилання
ДСТУ Б.В.2.6-145:2010. Захист бетонних і залізобетонних конструкцій від корозії. Загальні технічні умови. – Мінрегіонбуд України. Київ, 2010. 52с.
ДБН В.2.6-98:2009. Конструкції будинків і споруд. Бетонні та залізобетонні конструкції. Основні положення. – Мінрегіонбуд України. Київ, 2011. 71с.
ДСТУ Б.В.2.6-156:2010. Бетонні та залізобетонні конструкції з важкого бетону. Правила проектування – Мінрегіонбуд України. Київ, 2011. 166с.
FIB Bulletin 40: FRP reinforcement in RC structures. // International Federation for Structural Concrete 2007. - 160 p.
Bond of non-metallic reinforcement // Bond of reinforcement in concrete. State-of-art report repared by Task Group Bond Models. fib. – Aug 2000. – pp. 315–394.
Wang Z., Goto Y., Joh O. Bond Strength of Various Types of Fiber Reinforced Plastic Rods // Proceedings, 4th International Symposium on Fiber Reinforced Polymer Reinforcement for Reinforced Concrete Structures. SP 188-93. – 1999. – pp.1117-1130.
Micelli F., Nanni A., La Tegola A. Effects of Conditioning Environments on GFRP Bars //22nd SAMPE Europe International Conference, CNIT Paris, 2001. – pp. 1–13.
Климов Ю.А., Солдатченко А.С. Експериментальні дослідження міцності та жорсткості згинальних елементів армованих композитною неметалевою арматурою // Містобудування та територіальне планування, Науково-технічний збірник – Київ, КНУБА, 2010- Випуск 38. С. 203-210.
Климов Ю.А. Експериментальні дослідження міцності стиснутих бетонних елементів з композитною стержневою арматурою. // International periodic scientific journal, Modern Engineering and Innovative technologies, Issue №31, Part 1, February 2024, pp.117-121.
АCI 440.1R-15 - Guide for the design and construction of concrete reinforced with FRP bars –ACI Committee 440, American Concrete Institute (ACI). -83р.
CAN/CSA-S806-16(R2021) Design and Construction of Building Components with Fibre Reinforced Polymers – Canadian Standards Association, Toronto, Ontario, Canada, 2021, 201р.
CNR-DT 203/2006. Guide for the design and construction of concrete structures reinforced with fiber-reinforced polymer bars – Rome, 2006- 35р.
ДСТУ-Н Б.В.2.6-185:2012 Настанова з проектування бетонних конструкцій з неметалевою композитною арматурою на основі базальто-і склоровінгу. – Мінрегіонбуд України. Київ, 2012. 28с.
CNR-DT 204/2006. Guide for the design and construction of fiber-reinforced concrete strutures. – Rome-CNR November 2007- 55р.
Klymov Y., Smorkalov D. Experimental Research of Bending Tensile Strength of Concrete Reinforced with Basalt Fibers // International Scientific Session on Applied Mechanics XIAIP Conf. Proc. 2949, p.020013-1–020013-8.
Wang, J., Ma, Y., Zhang, Y., Chen, W. Experimental research and analysis on mechanical properties of chopped Basalt fiber reinforced concrete // Gongcheng Lixue Engineering Mechanics, 2014, 31 (SUPPL), pp. 99–102.
Chaohua Jiang, Ke Fan, Fei Wu, Da Chen. Experimental study on the mechanical properties and microstructure of chopped basalt fibre reinforced. Concrete // Materials and Design. – 2014. – № 58. – pp. 187–192.
Francis Luther King Basalt Fiber: An Ancient Material for Innovative and Modern Application // Middle-East Journal of Scientific Research 22 (2,) рр.308-312.
Zhongyu Lu, Guijun Xian, Hui Li Experimental Study on the Mechanical Properties of Basalt Fibres and Pultruded Bfrp Plates at Elevated Temperatures // Polymers and Polymer Composites, Volume 23 Issue 5, November 2015, pр.277-284.
Ксеншкевич Л. Н., Барабаш И. В., Даниленко А. В. Вплив базальтової фібри на міцність цементного каменю // Ресурсоекономні матеріали, конструкції, будівлі та споруди, 2011. №31. С. 163–167.
Abdulhadi М. A comparative study of basalt and polypropylene fibers reinforced concrete on compressive and tensile behavior // International Journal of Engineering Trends and Technology (IJETT). 2014. Vol. 9. N6. pp. 295–300.
Elshekh A. E. A., Shafiq N., Nuruddin M. F.,Fathi A. Evaluation the effectiveness of chopped basalt fiber on the properties of high strength concrete // Journal of Applied Sciences. 2014. Vol. 14. N 10. рр.1073–1077.
Salih, A. F. M., Shafiq, N., Nuruddin, M.F., Elheber, A., Memon, F. A. Comparison of the effects of different fibers on the properties of selfcompacting concrete // Research Journal of Applied Sciences, Engineering and Technology, (2014), 7 (16), pp. 3332–3341.
Dong, J. Mechanical properties of basalt fiber reinforced concrete at low cycle impact //Applied Mechanics and Materials, (2012), 174–177, pp. 1524–1527.
Новицкий А.Г., Ефремов М.В. Аспекти застосування базальтової фібри для армування бетону // Науково-технічний збірник «Будівельні матеріали, вироби та санітарна техніка». Київ. 2010. Вип. 36. С. 22–26.
Деревянко В. Н., Саламаха Л. В. Дисперсно армовані бетони для влаштування підлог// Будівельні конструкції «Сучасні технології бетону», 2009. №72. С. 488–492.
Коваль П. М., Бабяк І. П., Гримак О. Я. Дослідження впливу базальтової фібри на властивості бетону для транспортного будівництва. // Ресурсоекономні матеріали, конструкції, будівлі та споруди, 2011. №22. С. 93–100.
Толмачов С. М., Бєліченко О. А., Дорошенко М. А., Покуса Ю. П. Порівняльна характеристика застосування поліпропіленової і базальтової фібри у дорожніх бетонах // Механіка та математичні методи IV, №2, 2022, С. 65-74.
ДСТУ Б В.2.7-214:2009 Будівельні матеріали. Бетони. Методи визначення міцності за контрольними зразками – Мінрегіонбуд України. Київ, 2009. 43с.
