ВПЛИВ КІЛЬКОСТІ ФІБРИ І СУПЕРПЛАСТИФІКАТОРУ НА МІЦНІСТЬ БЕТОНІВ ЖОРСТКИХ ДОРОЖНІХ ПОКРИТТІВ
DOI:
https://doi.org/10.31650/2786-6696-2022-2-60-69Ключові слова:
жорстке покриття автомобільних доріг, модифікований фібробетон, поліпропіленова фібра, суперпластифікатор, міцність.Анотація
За оптимальним планом було проведено експеримент, в якому варіювалися наступні фактори складу бетонів жорстких дорожніх покриттів: кількість портландцементу (від 350 до 450 кг/м3), кількість поліпропіленової фібри з довжиною волокон 39 мм та еквівалентним діаметром 0,45 мм (від 0 до 3 кг/м3), кількість суперпластифікатору на основі полікарбоксилатів (від 1 до 2%). Всі бетонні суміші мали рівну рухомість S1, що досягалося підбором кількості води у складі з відповідним корегуванням складу бетону. Встановлено, що при зростанні кількості портландцементу у складі бетону В/Ц сумішей рівної рухомості очікувано знижується. За рахунок підвищення кількості суперпластифікатору з 1 до 2% від маси цементу В/Ц суміші знижується на 10-12%. При введенні поліпропіленової фібри у кількості до 1,5 кг/м3 В/Ц суміші практично не змінюється, але при підвищенні кількості фібри до 2,5-3 кг/м3 В/Ц відчутно зростає.
Міцність бетонів і фібробетонів визначалася у віці 3-х і 28-ми діб. Встановлено, що у віці 3-х діб міцність на стиск досліджених бетонів становить 63-69% від їх міцності у проєктному віці. За рахунок підвищення кількості суперпластифікатору до 2% міцність на стиск у віці 3-х діб зростає на 4,5-6 МПа, у віці 28-ми діб – на 7-9 МПа. У ранньому та у проєктному віці при зростання кількості поліпропіленової фібри до 1,5-1,8 кг/м3 міцність на стиск бетону підвищується в середньому на 3 МПа. Подальше підвищення кількості фібри вже негативно відображається на міцності бетону. У ранньому віці вплив кількості в’яжучого на міцність на розтяг при згині бетонів є більш відчутним, ніж у проєктному. За рахунок збільшення кількості портландцементу з 350 до 450 кг/м3 у віці 3-х діб міцність на розтяг при згині підвищується в середньому на 1,4 МПа, а у віці 28-ми діб – на 0,5 МПа. Найбільшу міцність на розтяг при згині мають бетони з кількістю суперплатифікатору 1,7-1,8%. Завдяки застосуванню дисперсного армування міцність на розтяг досліджених бетонів підвищується на 0,3-0,5 МПа. При застосуванні раціональної кількості добавки і фібри міцність на розтяг при згині досліджених бетонів складає не менш 6 МПа, що відповідає класу Bbtb4,8. Згідно вимог ДБН В.2.3-4:2015 такі бетони можуть використовуватися для покриттів доріг будь якої категорії.
Посилання
1. K. Hall, D. Dawood, S. Vanikar and other. Long-life Concrete Pavements in Europe and Canada. Report No. FHWA-PL-07-027, American Trade Initiatives, 2007. 69 p.
2. Hussain I., Ali B., Akhtar T., Jameel M.S., Raza S.S. Comparison of mechanical properties of concrete and design thickness of pavement with different types of fiber-reinforcements (steel, glass, and polypropylene). Case Studies in Construction Materials. 2020. 13. e00429. https://doi.org/10.1016/j.cscm.2020.e00429.
3. Jaral M., Firdous E.S. A review study on the steel fiber reinforced concrete pavement. International journal of scientific development and research. 2018. 3 (4). pp. 311-313.
4. Hamim O.F., Aninda S.S., Hoque M.S., Hadiuzzaman M. Suitability of pavement type for developing countries from an economic perspective using life cycle cost analysis. International Journal of Pavement Research and Technology. 2021. 14. 259–266. https://doi.org/10.1007/s42947-020-0107-z.
5. Affan M., Ali M. Experimental investigation on mechanical properties of jute fiber reinforced concrete under freeze-thaw conditions for pavement applications. Construction and Building Materials. 2022. 323. 126599. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2022.126599.
6. Kos Ž., Kroviakov S., Kryzhanovskyi V., Grynyova I. Research of strength, frost resistance, abrasion resistance and shrinkage of steel fiber concrete for rigid highways and airfields pavement repair. Applied Sciences. 2022. 12 (3). 1174. https://doi.org/10.3390/app12031174.
7. Kroviakov S., Mishutin A., Chintea L. Multi-criteria optimization of the fiber concretes compositions of rigid pavement. Mechanics and mathematical methods, 2021, 3 (1). pp. 62-71. https://doi.org/10.31650/2618-0650-2021-3-1-62-71.
8. Sarkar A., Hajihosseini M. The effect of basalt fibre on the mechanical performance of concrete pavement. Road Materials and Pavement Design. 2018. 21 (6). pp. 1726-1737. https://doi.org/10.1080/14680629.2018.1561379.
9. Nobili A., Lanzoni L., Tarantino A.M. Experimental investigation and monitoring of a polypropylene-based fiber reinforced concrete road pavement. Construction and Building Materials. 2013. 47. pp. 888-895. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2013.05.077.
10. Kroviakov S.O., Hedulian D.Iu., Kryzhanovskyi V.O., Zavoloka M.V., Yelkin A.V. Comparison of fiber concrete properties for industrial floors and road pavements with steel and polypropylene fiber. Вісник Одеської державної академії будівництва та архітектури. 2022. №87. C.76-84. https://doi.org/10.31650/2415-377X-2022-87-76-84.
11. Alsabbagh A., Wtaife S., Shaban A., Suksawang N., Alshammari E. Enhancement of rigid pavement capacity using synthetic discrete fibers. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2019. 584. 012033. https://doi.org/10.1088/1757-899X/584/1/012033.
12. Santhosh J.C., Samal S.R., Ganesh V.N., Pavani D., Sridhar R.S. Experimental investigation on the effect of polypropylene fibers with respect to the fatigue behavior of rigid pavement. Lecture Notes in Civil Engineering. 2022. 207. pp. 383-395. https://doi.org/10.1007/978-981-16-7509-6_31.
13. Kopecky L., Machovic V., Králík V., Bittnar Z., Andertová J., Šmilauer V., Lhotka M. Surface modification of pet fibers to improve mechanical properties of cement composites. 33rd International Conference on Cement Microscopy, 2011, pp.355-371.
14. Kroviakov S., Kryzhanovskyi V., Zavoloka M. Steel fibrous concrete with high-early strength for rigid pavements repair. IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. 2021. 1162. no. 012008. https://doi.org/10.1088/1757-899X/1162/1/012008.
15. Aruntaş H. Y., Cemalgil S., Şimşek O., Durmuş G., Erdal M. Effects of super plasticizer and curing conditions on properties of concrete with and without fiber. Materials Letters. 2008. 62 (19). pp. 3441-3443. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2008.02.064.
16. Ahmad W., Farooq S.H., Usman M., Khan M., Ahmad A., Aslam F., Yousef R.A., Abduljabbar H.A., Sufian M. Effect of coconut fiber length and content on properties of high strength concrete. Materials. 2020. 13. 1075. https://doi.org/10.3390/ma13051075.
17. Jeff Wu C. F., Hamada M.S. Experiments: Planning, Analysis, and Optimization (2d ed.), 2009, 760 p.
18. Moskalova K., Lyashenko T., Aniskin A. Modelling the relations of rheological characteristics with composition of plaster mortar. Materials. 2022. 15(1). 371. https://doi.org/10.3390/ma15010371.
19. Ляшенко Т.В., Вознесенский В.А. Методология рецептурно-технологических полей в компьютерном строительном материаловедении. Одесса: Астропринт, 2017. 168 с.
20. ДБН В.2.3-4:2015. Автомобільні дороги. Частина I. Проектування. Частина II. Будівництво. [Чинний від 2016-04-01]. Вид. офіц. Київ, 2015. 113 с.
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2023 СУЧАСНЕ БУДІВНИЦТВО ТА АРХІТЕКТУРА
Ця робота ліцензується відповідно до ліцензії Creative Commons Attribution 4.0 International License.
