ВПЛИВ БАЗАЛЬТОВОЇ ФІБРИ І СУПЕРПЛАСТИФІКАТОРУ НА МІЦНІСТЬ БЕТОНІВ ЖОРСТКИХ ДОРОЖНІХ ПОКРИТТІВ
DOI:
https://doi.org/10.31650/2786-6696-2023-6-99-108Ключові слова:
жорстке дорожнє покриття, базальтова фібра, суперпластифікатор, міцність, планований експеримент.Анотація
За 15-ти точковим симетричним планом проведено експеримент, в якому варіювалися наступні фактори складу фібробетонів жорсткого дорожнього покриття: кількість портландцементу (від 290 до 350 кг/м3), кількість базальтової фібри BAUCON®-bazalt з довжиною волокон 12 мм і діаметром 18 мкм (від 0,9 до 1,5 кг/м3), кількість суперпластифікатору STACHEMENT 2570/5/G (від 0,6 до 1% від маси цементу). Всі суміші мали рівну рухомість з ОК=2..3 см, що досягалося підбором кількості води з відповідним корегуванням складу фібробетону.
Встановлено, що при збільшенні кількості портландцементу В/Ц бетонної суміші рівної рухомості очікувано знижується. За рахунок підвищення кількості суперпластифікатору до 0,9-1,0% від маси цементу В/Ц суміші знижується, а при підвищенні кількості базальтової фібри від 0,9 до 1,5 кг/м3 В/Ц практично не змінюється.
Визначалася міцність фібробетонів на стиск і на розтяг при згині у віці 3 і 28 діб. Встановлено, що загальний характер впливу варійованих факторів на міцність у ранньому і проєктному віці є аналогічним. У віці 3 діб міцність на стиск досліджених фібробетонів становить 65-68% від рівня їх міцності у 28 денному віці, міцність на розтяг при згині становить 73-75% від 28 денної міцності.
За рахунок підвищення кількості портландцементу у складі міцність фібробетонів очікувано зростає, при цьому більш відчутно у проєктному віці. При підвищенні кількості базальтової фібри з 0,9 до 1,5 кг/м3 міцність на стиск зростає несуттєво. Підвищення дозування суперпластифікатору з 0,6 до 0,9-1% викликає зниження В/Ц, за рахунок чого міцність на стиск фібробетонів зростає у віці 3 діб на 2,3-2,6 МПа, у віці 28 діб – на 3,2-3,8 МПа.
На рівень міцності на розтяг при згині найбільш суттєво впливає кількість цементу у складі. За рахунок збільшення кількості базальтової фібри з 0,9 до 1,3-1,4 кг/м3 міцність на розтяг при згині фібробетонів у віці 3 діб зростає на 0,5-0,6 МПа, у віці 28 діб – на 0,7-0,8 МПа. Зміна кількості суперпластифікатору в межах факторного простору експерименту несуттєво впливає на міцність фібробетонів на розтяг.
Таким чином в досліджених фібробетонах раціональною кількість базальтової фібри BAUCON®-bazalt можна визнати 1,3 кг/м3, раціональною кількістю суперпластифікатору STACHEMENT 2570/5/G – 0,9% від маси цементу.
Завдяки застосуванню раціональної кількості базальтової дисперсної арматури і суперпластифікатору отримано фібробетони з міцністю на стиск від 40 до 55 МПа та з міцністю на розтяг при згині від 4,5 до 6 МПа в залежності від кількості цементу у складі.
Посилання
1. S. Jiang, Y. Wang, X. Wang, Z. Liu, Q. Liu, C. Li, P. Li. Numerical analysis on the structure design of precast cement concrete pavement slabs. Coatings. 2022, 12, 1051. https://doi.org/10.3390/coatings12081051.
2. 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.
3. I. Hussain, B. Ali, T. Akhtar, M.S. Jameel, S.S. Raza, 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.
4. H. Wu, X. Qin, X. Huang, S. Kaewunruen. Engineering, mechanical and dynamic properties of basalt fiber reinforced concrete. Materials. 2023, 16, 623. https://doi.org/10.3390/ma16020623.
5. Толмачов С.М., Бєліченко О.А., Дядюшко Р.В. Вплив поліпропіленової фібри x-mesh на властивості дорожнього бетону. Збірник наукових праць УкрДУЗТ, 2021, вип. 198. С. 58-65.
6. Ž. Kos, S. Kroviakov, V. Kryzhanovskyi, A. Crnoja. Influence of fibers and hardening accelerator on the concrete for rigid pavements. Magazine of Concrete Research, 2023, Volume 75, Issue 17, pp. 865-873 https://doi.org/10.1680/jmacr.22.00181
7. A. Kimteta, M.S. Thakur, P. Sihag, A. Upadhya, N. Sharma. Prediction of flexural strength of FRC pavements by soft computing techniques. Archives of Materials Science and Engineering 2022, 117 (1), pp. 13-24 https://doi.org/10.5604/01.3001.0016.1393.
8. Sj. Jin, Yh. Yang, Ym. Sun, X. Li, Jy. Xu. Experimental research on anti-freezing and thawing performance of basalt fiber reinforced fly ash concrete in the corrosive conditions. KSCE Journal of Civil Engineering. 2023, 27, pp. 3455–3470. https://doi.org/10.1007/s12205-023-1969-9.
9. Марущак У.Д., Саницький М.А., Королько С.В. Наномодифіковані швидкотверднучі бетони, армовані дисперсними волокнами. Вісник НУ "Львівська політехніка". Серія: Теорія і практика будівництва. 2017, 877. С. 137-143.
10. Толмачов С.М. Особливості повітроутягнення у дорожні бетони та фібробетони. Автомобільні дороги і дорожнє будівництво. 2017, Вип. 99. С.67-76.
11. Z. Lyu, A. Shen, W. Meng. Properties, mechanism, and optimization of superabsorbent polymers and basalt fibers modified cementitious composite. Construction and Building Materials, 2021, 276, 122212, https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.122212.
12. A. Sarkar, M. Hajihosseini. 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.
13. P. Iyer, S.Y. Kenno, S. Das. Mechanical properties of fiber-reinforced concrete made with basalt filament fibers. Journal of Materials in Civil Engineering, 2015, 27 (11), 04015015, https://doi.org/10.1061/(ASCE)MT.1943-5533.0001272.
14. U. Marushchak, M. Sanytsky, S. Korolko, Y. Shabatura, N. Sydor. Development of nanomodifiedrapid hardening fiber-reinforced concretes for special-purpose facilities. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2018, 2/6 (92), pp. 34-41. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.127001.
15. Ž. Kos, S. Kroviakov, A. Mishutin, A. Poltorapavlov. An experimental study on the properties of concrete and fiber-reinforced concrete in rigid pavements. Materials, 2023, 16 (17), 5886 https://doi.org/10.3390/ma16175886.
16. U. Marushchak, M. Sanytsky, N. Sydor, S. Braichenko. Research of impact resistance of nanomodified fiberreinforced concrete. MATEC Web of Conferences, 2018, 230, 03012 https://doi.org/10.1051/matecconf/201823003012.
17. T.V. Lyashenko, V.A. Voznesenskiy. Composition-process fields methodology in computational building materials science. 2017, Astroprint, 168 p.
18. L. Dvorkin, O. Dvorkin, Y. Ribakov. Mathematical experiment planning in concrete technology. 2012, Nova Science Publishers, 173 p.
19. S. Kroviakov, L. Shestakova. Influence of basalt fiber and air-entraining admixture on the properties of rigid concrete pavement. Romanian Journal of Materials. 2023, 53 (2), pp. 170-175
20. ГБН В.2.3-37641918-557:2016. Автомобільні дороги. Дорожній одяг жорсткий. Проектування. [Чинний від 2017-04-01]. Вид. офіц. Київ, 2016. 75 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.
