Клюев С.В., канд. техн. наук, доц., докторант

(Белгородский государственный технологический

университет им. В. Г. Шухова)

ВЫСОКОКАЧЕСТВЕННЫЙ ФИБРОБЕТОН С РАЗЛИЧНЫМИ ВИДАМИ ФИБР

В настоящее время осуществляется интенсивное строительство зданий и сооружений, что требует применения бетонов, обладающих высокими эксплуатационными свойствами, такими, как прочность на сжатие и растяжение, трещиностойкость, износостойкость, коррозионная стойкость, морозостойкость и т. Для разрешения данной проблемы были разработаны составы мелкозернистого сталефибробетона на основе техногенного песка – отсева дробления кварцитопесчаника (отсев дробления КВП), обогащенного таволжанским песком, и композиционных вяжущих.

Качество техногенных песков, бетонных смесей и бетонов на их основе зависят от многих факторов, обусловленных особенностями исходных пород, способами их измельчения и методами обогащения полученного продукта. При сопоставлении свойств природных и техногенных песков обращают на себя внимание принципиальные различия этих материалов. Если первые являются в основном кварцевыми, с округлой формой зерен и гладкой поверхностью, то вторые имеют существенные различия по составу и свойствам исходных пород, по угловатой форме зерен и шероховатости их поверхности (рис. 1).

а б

Рис. 1. Зерно:

а – техногенного песка; б – природного песка

Основные физико-механические свойства заполнителей представлены в табл. 1.

Таблица 1

Физико-механические характеристики заполнителя

Показатель	Отсев дробления КВП	Таволжанский песок
Модуль крупности	3,50	1,38
Насыпная плотность, кг/м^3	1490	1448
Истинная плотность, кг/м^3	2710	2630
Пустотность, %	47,8	44,9
Водопотребность, %	5,5	7

Основной задачей при получении мелкозернистых бетонов, в том числе дисперсно-армированных, является снижение расхода клинкерной составляющей, так как из-за отсутствия крупного заполнителя идет перерасход цемента. Наиболее существенными факторами снижения содержания цемента в дисперсно-армированных мелкозернистых бетонах являются, уменьшение водопотребности бетонной смеси и повышение активности вяжущего.

Поэтому с этой точки зрения перспективным направлением повышения эффективности таких бетонов считается применение композиционных вяжущих.

В ходе исследования были разработаны вяжущие следующих составов: вяжущее тонкомолотый цемент (ТМЦ-70) получали путем домола до удельной поверхности Sуд=500 м²/кг портландцемента ЦЕМ I 42,5 Н по ГОСТ 31108–2003.

Вяжущее низкой водопотребности (ВНВ-70) получали путем совместного помола до удельной поверхности 500 м²/кг портландцемента ЦЕМ I 42,5 Н, отсева дробления кварцитопесчанника и пластифицирующей добавки СП-1 в оптимальной дозировке.

Были определены основные характеристики разработанных вяжущих (табл. 2). Как видно из результатов исследований, вяжущее ВНВ-70 характеризуется более высокой активностью по сравнению с цементом ЦЕМ I 42,5 Н и ТМЦ-70.

Таблица 2

Физико-механические характеристики композиционных вяжущих

Вяжущего	Удельная поверхность, м^2/кг	НГ, %	Начало схватывания, час.	Конец схватывания, час.	Активность
					при изгибе, МПа	при сжатии, МПа
ЦЕМ I 42,5Н	320	25,2	2,30	3,30	7,8	49,3
ТМЦ – 70	504	23,8	2,15	3,15	10,2	57,4
ВНВ-70	520	22,5	1,50	2,50	11,1	68,9

Для оценки возможности применения оптимального вида фибры при производстве высококачественного мелкозернистого сталефибробетона были разработаны составы, в которых в качестве заполнителя был применен отсев дробления кварцитопесчаника. Для оптимизации структуры матрицы в состав бетона был введен таволжанский песок. В качестве вяжущего были применены ЦЕМ I 42,5 Н, ТМЦ-70 и ВНВ-70.

С целью получения высококачественных сталефибробетонов в бетонную матрицу было введено три вида фибры (рис. 2):

– фибра стальная, волнообразная, длина 30 мм, диаметр 0,8мм;

– фибра стальная, анкерная, длина 50 мм, диаметр 0,8 мм;

– фибра стальная, плоская, длина 32 мм, ширина 3,2 мм.

а б в

Рис. 2. Виды стальной фибры:

а – плоская фрезерованная; б – анкерная; в – волновая

Бетонная матрица для всех типов фибры изготовлялась из одного состава мелкозернистого бетона. Результаты экспериментальных исследований приведены на рис. 3.

Рис. 3. Зависимость прочностных характеристик от вида фибр

Анализ рис. 3 показывает, что сталефибробетон с использованием волновой фибры в качестве армирующего материала обладает наилучшими прочностными и деформативными характеристиками. Это объясняется тем, что фибры волновой формы сложнее вытягиваются из композита, позволяя уменьшить трещинообразование за счет сдерживания образования трещин еще в начальной стадии и лучшего распределения напряжений в самом бетоне.

Библиографический список

1. Пухаренко Ю.В. Принцип формирования структуры и прогнозирование прочности фибробетонов // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. 2004. № 10. С. 47 – 50.

2. Рабинович Ф.Н. Дисперсно армированные бетоны. М.: Стройиздат, 1989. 174 с.

3. Рабинович Ф.Н. Композиты на основе дисперсно армированных бетонов. Вопросы теории и проектирования, технологи, конструкции. М.: АСВ, 2004. 560 с.

4. Талантова К.В. Основы создания сталефибробетонных конструкций с заданными свойствами // Бетон и железобетон. 2003. № 5. С.4 – 8.