Механические свойства цементных композитов, армированных керамическим волокном
https://doi.org/10.31660/2782-232X-2024-4-44-54
Аннотация
Особая роль в модификации структуры цементных композитов отводится армирующим компонентам и добавкам химического типа. Использование в качестве дисперсно-армирующего компонента керамических волокон в составе цементных систем позволяет повысить прочность на растяжение при изгибе, трещиностойкость и долговечность материала. По результатам исследования выявлено, что в качестве структурообразующего компонента бетона рационально применять керамические волокна на основе муллитокремнезема диаметром от 0.02 до 0.06 мм в сочетании с химической добавкой на основе карбоксилатов. Установлены оптимальные дозировки муллитокремнеземистого волокна, влияющие на структуру и физико-механические свойства цементного камня. Методом растровой электронной микроскопии и спектрального анализа изучены процессы, происходящие на границе раздела цементная матрица – волокно, выявлено, что обрастание волокон фазообразующими гидратами обеспечивается за счет структурно-химического соответствия. Применение керамических волокон высокотемпературного синтеза и водоредуцирующей добавки позволило увеличить прочность на сжатие цементных композитов в 1.9 раза, повысить сопротивление цементного камня разрушению за счет увеличения прочности на растяжение при изгибе в 3.9 раза и повышения трещиностойкости в 2 раза по сравнению с контрольным составом.
Об авторах
Г. А. Зимакова
Тюменский индустриальный университет
Россия
Россия
Зимакова Галина Александровна, канд. техн. наук, доцент, доцент кафедры строительных материалов
Тюмень
Е. А. Каспер
Тюменский индустриальный университет
Россия
Россия
Каспер Елена Александровна, старший преподаватель кафедры строительных материалов
Тюмень
О. С. Бочкарева
Тюменский индустриальный университет
Россия
Россия
Бочкарева Ольга Станиславовна, старший преподаватель кафедры строительных материалов
Тюмень
Список литературы
1. Демьяненко О. В., Куликова А. А., Копаница Н. О., Петров А. Г. Влияние комплексных модифицирующих добавок на эксплуатационные свойства тяжелого бетона. Известия высших учебных заведений. Строительство. 2021;(5):23–32. Режим доступа: http://www.izvuzstr.sibstrin.ru/uploads/publications/39c72d50004de06966c6fd461b11881f5fb73167.pdf.
2. Ильина Л. В., Молодин В. В., Гичко Н. О., Туляганов А. К. Повышение прочностных характеристик цементных конгломератов добавками направленного действия. Строительные материалы. 2023;(7):36–42. Режим доступа: https://elibrary.ru/download/elibrary_54325920_90334451.pdf.
3. Куликова А. А., Копаница Н. О., Дмитриева М. А., Демьяненко О. В., Петров А. Г. Влияние бинарных модифицирующих добавок на процессы гидратации цементных систем. Строительные материалы. 2023;(9):83–88. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=54718506.
4. Крамар Л. Я., Кудяков А. И., Трофимов Б. Я., Шулдяков К. В. Цементные тяжелые бетоны для строительства скоростных автомобильных дорог. Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2017;(4):147–157. Режим доступа: https://vestnik.tsuab.ru/jour/article/view/334/335.
5. Кудяков А. И., Симакова А. С., Кондратенко В. А., Стешенко А. Б., Латыпов А. Д. Влияние органических добавок на свойства цементного теста и камня. Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2018;(6):138–147. https://doi.org/10.31675/1607-1859-2018-20-6-138-147
6. Zimakova G., Kasper E., Bochkareva O. Strengthening of concrete composites using polycarboxylate and aluminosilicate materials. Advances in Intelligent Systems and Computing. 2020;1116:316–328. https://doi.org/10.1007/978-3-030-37919-3_31
7. Ткач Е. В., Темирканов Р. И., Ткач С. А. Комплексное исследование модифицированного бетона на основе активированного микрокремнезема совместно с микроармирущим волокном для повышения эксплуатационных характеристик. Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2021;332(5):215–226. https://doi.org/10.18799/24131830/2021/5/3204
8. Смирнова О. М., Харитонов А. М. Деформационно-упрочняющиеся фиброкомпозиты гидратационного твердения: определение, принципы получения и перспективы применения. Известия высших учебных заведений. Строительство. 2022;10(766):14–22. https://doi.org/10.32683/0536-1052-2022-766-10-14-22
9. Рабинович Ф. Н. Композиты на основе дисперсно армированных бетонов: вопросы теории и проектирования, технология, конструкции. Москва: Ассоциация строительных вузов; 2011. 639 с.
10. Al-Kharabsheh B. N., Arbili M. M., Majdi A., Alogla S. M., Hakamy A., Ahmad J., Deifalla A. F. Basalt fiber reinforced concrete: a compressive review on durability aspects. Materials (Basel). 2023;16(1):429. https://doi:10.3390/ma16010429
11. Белова Т. К., Гурьева В. А., Турчанинов В. И. Исследование влияния дисперсного армирования модифицированным базальтовым микроволокном на прочностные свойства цементного раствора. Инженерный вестник Дона. 2015;(2-1):35. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=24068208.
12. Серова, Р. Ф., Рахимова Г. М., Стасилович Е. А., Айдарбекова С. Ж. Исследование физико-механических свойств дисперсно-армированных бетонов. Эпоха науки. 2018;(14):192–200. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?edn=usqweo.
13. Yang J., Chen B., Nuti C. Influence of steel fiber on compressive properties of ultra-high performance fiber-reinforced concrete. Construction and Building Materials. 2021;302:124104. https://doi:10.1016/j.conbuildmat.2021.124104
14. Агамов Р. Э., Гончарова М. А., Пачин А. Р. Высокопрочные фибробетоны в конструкциях общестроительного и специального назначения. Строительные материалы. 2023;(1-2):39–43. https://doi.org/10.31659/0585-430X-2023-810-1-2-39-43
15. Мальцева Т. В., Набоков А. В., Черных А. В. Применение песчаных армированных свай при строительстве малоэтажных зданий. Вестник Тюменского государственного архитектурно-строительного университета. 2015;(2):34–39. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=24389410.
16. Yang J., Chen B., Wu X., Xu G. Quantitative analysis of steel fibers on UHPFRC uniaxial tensile behavior using X-CT and UTT. Construction and Building Materials. 2023;368(5):130349. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2023.130349
17. Zhang H., Ji T., Lin X. Pullout behavior of steel fibers with different shapes from ultra-high performance concrete (UHPC) prepared with granite powder under different curing conditions. Construction and Building Materials. 2019;211:688–702. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.03.274
18. Соловьев В. Г., Матюшин Е. В., Ефишов Л. И. Влияние вида и объемного содержания стальной фибры на прочность сверхвысокопрочного сталефибробетона при сжатии. Строительные материалы. 2023;(11):20–27. https://doi.org/10.31659/0585-430X-2023-819-11-20-27
19. Sharma R., Jang J. G., Bansal P. P. A comprehensive review on effects of mineral admixtures and fibers on engineering properties of ultra-high-performance concrete. Journal of Building Engineering. 2022;45:103314. https://doi.org/10.1016/j.jobe.2021.103314
20. Ahmad J., Gonzalez-Lezcano R. A., Majdi A., Ben Kahla N., Deifalla A. F., El-Shorbagy M. A. Glass fibers reinforced concrete: Overview on mechanical, durability and microstructure analysis. Materials. 2022;15:5111. https://doi.org/10.3390/ma15155111
21. Zheng Y., Zhang Yu, Zhuo J., Zhang Ya., Wan C. A review of the mechanical properties and durability of basalt fiber-reinforced concrete. Construction and Building Materials. 2022;359:129360. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2022.129360
Рецензия
Для цитирования:
Зимакова Г.А., Каспер Е.А., Бочкарева О.С. Механические свойства цементных композитов, армированных керамическим волокном. Архитектура, строительство, транспорт. 2024;(4):44-54. https://doi.org/10.31660/2782-232X-2024-4-44-54
For citation:
Zimakova G.A., Kasper E.A., Bochkareva O.S. Mechanical properties of cement composites reinforced with ceramic fiber. Architecture, Construction, Transport. 2024;(4):44-54. (In Russ.) https://doi.org/10.31660/2782-232X-2024-4-44-54
Просмотров:
23
Послать статью по эл. почте 