ВЛАСТИВОСТІ БЕТОНІВ І ФІБРОБЕТОНІВ ОСНОВ ДОРОЖНЬОГО ОДЯГУ НА ВТОРИННОМУ ЩЕБЕНІ З НЕОДНОРІДНИМ СКЛАДОМ
DOI:
https://doi.org/10.31650/2786-6696-2024-7-99-108Ключові слова:
вторинний щебінь, неоднорідний склад, вторинний пісок, вторинні заповнювачі бетону, полімерна фібра, пластифікатор, основа дорожнього одягу, міцність.Анотація
Проблема утилізації бетонного брухту і демонтованих будівельних конструкцій є актуальною для більшості країн світу. Для Україні ця проблема є ще гострішою через значні обсяги руйнувань внаслідок бойових дій та обстрілів.
Порівнювалися властивості бетонів і фібробетонів для основ дорожнього одягу на природних і вторинних заповнювачах: гранітному річковому гравії, вторинному щебені з неоднорідним складом, кварцовому піску і вторинному піску з перероблених залізобетонних конструкцій. Використовувався шлакопортландцемент CEM III/A з вмістом доменного шлаку 65% і суперпластифікатор полікарбоксилатного типу.
Досліджено три серії зразків: без фібри; з скляною фіброю ANTI-CRAK HP 12 (довжина 12 мм, діаметр 0,017 мм, еквівалентний діаметр ниті 0,3 мм) у кількості 1 кг/м3; з поліпропіленовою фіброю BeneSteel 55 (довжина 55 мм, еквівалентний діаметр 0,48 мм) у кількості 4 кг/м3. У кожній серії досліджено: бетон на гранітному гравії та кварцового піску, бетон з використанням вторинного щебеню і кварцового піску, бетон з використанням вторинного щебеню і вторинного піску. Рухомість всіх сумішей була рівною S1.
Завдяки застосуванню різних типів заповнювачів і фібри В/Ц бетонних сумішей суттєво відрізнялося. Бетони на вторинних заповнювачах мали вищу В/Ц, ніж на природних. При використанні фібри Anti-Crak HP 12 В/Ц сумішей рівної рухомості зростало на 5,5-6,9%. При використанні фібри BeneSteel 55 В/Ц підвищувалося на 10,6-15,5%.
Тип заповнювача суттєво впливав на середню густину бетонів. При використанні вторинного щебеню та кварцового піску середня густина знижувалася на 3,8-4,6%. При використанні вторинного щебеню одночасно зі вторинним піском середня густина бетонів знижувалася на 5,2-8,5%. При застосуванні фібри Anti-Crak HP 12 середня густина бетонів знижується на величину до 2%, при використанні фібри BeneSteel 55 – до 4,1%.
Бетони на вторинному щебені з неоднорідним складом та кварцовому піску мали на 4% вищу міцність на стиск і на 2% вищу міцність на розтяг при згині, ніж бетони на гранітному гравії та аналогічному піску (29,8 МПа і 3,18 МПа відповідно). При застосуванні вторинного щебеню одночасно зі вторинним піском міцність бетону на стиск є лише на 1,1% менше міцності бетонів на природних заповнювачах, а міцність на розтяг при згині – на 10% меншою. Це підтверджує можливість ефективного використання даних бетонів в основах дорожнього одягу. Якісна робота вторинних заповнювачів в бетонах пояснюється їх кращою адгезією до цементно-піщаної матриці.
Дисперсне армування фіброю Anti-Crak HP 12 оказує позитивний вплив на міцність на стиск бетонів на всіх типах заповнювача та підвищує міцність на розтяг при згині бетону на природних заповнювачах. Використання фібри BeneSteel 55 не було ефективним через значне підвищення В/Ц суміші при її введенні. В цілому з врахуванням економічного чинника дисперсне армування бетонів на вторинних заповнювачах використаними в дослідженнях типами фібри не є доцільним.
Посилання
[1] B.I.O. Dahunsi, A. Busari, J. Akinmusuru, "Review of sustainability in self-compacting concrete: the use of waste and mineral additives as supplementary cementitious materials and aggregates", Portugaliae Electrochimica Acta, 36 (3), pp. 147-162, 2018. http://doi.org/10.4152/pea.201803147.
[2] S.A. Taher, S. Alyousify, H.J.A. Hassan, "Comparative study of using flexible and rigid pavements for roads: a review study", Journal of University of Duhok, 32 (2), pp. 222-234, 2021. https://doi.org/10.26682/csjuod.2020.23.2.18.
[3] E. Hoxha, H.R. Vignisdottir, D.M. Barbieri, F. Wang, R.A. Bohne, T. Kristensen, A. Passer, "Life cycle assessment of roads: Exploring research trends and harmonization challenges", Science of the total environment, 759, 143506, 2021. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.143506.
[4] A. Bezuhlyy, L. Kripka, "Ukrayina – kurs na avtomobilʹni dorohy iz tsementobetonnym pokryttyam", Budivelʹni materialy ta vyroby, 1-2(102), pp. 26-29, 2021. https://doi.org/10.48076/2413-9890.2021-102-04.
[5] DBN V.2.3-4:2015. Avtomobilʹni dorohy. Sporudy transportu. Chastyna I. Proektuvannya. Chastyna II. Budivnytstvo. Minrehionbud Ukrayiny, 2015.
[6] HBN V.2.3-37641918-557:2016. Avtomobilʹni dorohy. Dorozhniy odyah zhorstkyy. Proektuvannya. Ministerstvo infrastruktury Ukrayiny, 2016.
[7] F. Juveria, P. Rajeev, P. Jegatheesan, J. Sanjayan, "Impact of stabilisation on mechanical properties of recycled concrete aggregate mixed with waste tyre rubber as a pavement material", Case Studies in Construction Materials, 18, e02001, 2023. https://doi.org/10.1016/j.cscm.2023.e02001.
[8] L. Courard, F. Michel, P. Delhez, "Use of concrete road recycled aggregates for Roller Compacted Concrete", Construction and Building Materials, 24(3), pp. 390-395, 2010. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2009.08.040.
[9] R.V. Silva, J. de Brito, R.K. Dhir, "Use of recycled aggregates arising from construction and demolition waste in new construction applications", Journal of Cleaner Production, 236, 117629, 2019. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2019.117629.
[10] E.M. Fernandes, S. Gomes, F. Gonçalves, Recycled aggregates for unbound sub-base pavement layers. Elsamex Portugal, S.A. (Ed.), 2009.
[11] R.O. Byeloborodov, L.O. Sheynich, "Vykorystannya podribnenoho betonu v budivnytstvi", Nauka ta budivnytstvo, 2 (36), pp. 83-86, 2023. http://doi.org/10.33644/2313-6679-2-2023-9.
[12] S.O. Kroviakov, A.O. Chystiakov, A.O. Bershadskyi, T.I. Shevchenko, "Concretes on secondary crushed stone as a promising material for the rigid pavement base", Bulletin of Odessa State Academy of Civil Engineering and Architecture, 87, pp. 85-91, 2022. https://doi.org/10.31650/2415-377X-2022-87-85-91.
[13] Ž. Kos, S. Kroviakov, V. Kryzhanovskyi, A. Crnoja, "Influence of fibers and hardening accelerator on the concrete for rigid pavements", Magazine of Concrete Research, 75 (17), pp. 865-873, 2023. https://doi.org/10.1680/jmacr.22.00181.
[14] M. Hasani, F.M. Nejad, J. Sobhani, M. Chini, "Mechanical and durability properties of fiber reinforced concrete overlay: Experimental results and numerical simulation", Construction and Building Materials, 268, 121083, 2021. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.121083.
[15] A. Nobili, L. Lanzoni, A.M. Tarantino, "Experimental investigation and monitoring of a polypropylene-based fiber reinforced concrete road pavement", Construction and Building Materials, 47, pp. 888-895, 2013. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2013.05.077.
[16] A. Sikandar, M. Ali, "Composition of engineered cementitious composite with local materials, composite properties and its utilization for structures in developing countries", Engineering Proceedings, 53(1), 16, 2023. https://doi.org/10.3390/IOCBD2023-15179.
[17] U. Marushchak, M. Sanytsky, N. Sydor, S. Braichenko, "Research of impact resistance of nanomodified fiberreinforced concrete", MATEC Web Conf, 230, 03012, 2018. https://doi.org/10.1051/matecconf/201823003012.
[18] A. Alsabbagh, S. Wtaife, A. Shaban, N. Suksawang, E. Alshammari, "Enhancement of rigid pavement capacity using synthetic discrete fibers", IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 584, 012033, 2019. https://doi.org/10.1088/1757-899X/584/1/012033.
[19] DSTU B EN 12620:2013 Zapovnyuvachi dlya betonu (EN 12620:2002+A1:2008, IDT). Minrehionbud Ukrayiny, 2014.
[20] Official site of Owens Corning, USA. [Online]. Available: https://www.owenscorning.com. Accessed on: December 29, 2023.
[21] Official site of SKLOCEMENT BENES, Czech Republic. [Online]. Available: https://www.sklocement.cz. Accessed on: December 29, 2023.
[22] S. Kroviakov, V. Volchuk, M. Zavoloka, V. Krizhanovsky, "Search for ranking approaches of expanded clay concrete quality criteria", Materials Science Forum, 968, pp. 20-25, 2019. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.968.20.
[23] L.Y. Dvorkin, Mitsnistʹ betonu. K.: Kondor, 2021.
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2024 СУЧАСНЕ БУДІВНИЦТВО ТА АРХІТЕКТУРА
Ця робота ліцензується відповідно до ліцензії Creative Commons Attribution 4.0 International License.
