Результаты испытаний нанофибробетона на растяжение с комплексным фибровым армированием
Bibliographic entry
Коледа, Е. А. Результаты испытаний нанофибробетона на растяжение с комплексным фибровым армированием / Е. А. Коледа, С. Н. Леонович, С. А. Жданок // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Серия: Материалы. Конструкции. Технологии. – 2018. – № 2. – С. 16-23.
Abstract
Бетоны - это иерархически организованные многоуровневые структуры дисперсных систем. Считается, что в бетоне всегда присутствуют некоторые начальные трещины (дефекты), с которых и начинается развитие магистральной трещины. Повышение вязкости разрушения бетона (его трещиностойкость) может достигаться за счет не только одноуровневого (традиционного), но и многоуровневого дисперсного армирования его структуры, рассматриваемого как средство торможения трещин на соответствующих структурных уровнях различного масштаба: крупнозернистом бетоне, мелкозернистом бетоне, цементном микробетоне, цементирующем веществе. На уровне цементирующего вещества армирование трещин достигается введением углеродных нанотрубок, которые благодаря своей геометрической форме могут легко перекрывать наноразмерные трещины. На макроуровне армирующим веществом выступает дисперсное армирование фибровым высокомодульным волокном, которое способно тормозить процесс образования магистральной трещины. Применение многоуровневого дисперсного армирования структуры с целью повышения трещиностойкости может создать предпосылки для получения бетонов нового поколения с более широкими их функциональными возможностями. Бетоны с многоуровневым дисперсным армированием окажутся востребованными в тех областях, где необходимы повышенная трещиностойкость, прочность на растяжение, высокая ударная вязкость и износостойкость. Дисперсное многоуровневое армирование бетонной матрицы может способствовать принципиальному изменению условий и энергетики образования трещин в структуре материала. В статье приведены результаты испытаний нанофибробетонных образцов-балочек на прочность при осевом растяжении, прочность на растяжение при раскалывании, прочность на сжатие. Для исследования были приняты четыре состава бетонных смесей-матриц. В состав бетонной матрицы вводилась смесь из различных типов фибр макроуровня и наноуровня. Армирование на макроуровне обеспечивалось следующими видами фибр: стальная анкерная проволочная 50 мм и 12 мм, стальная прямая из проволоки 12 мм, базальтовая и полипропиленовая. На наноуровне в качестве армирующих волокон использовались углеродные нанотрубки. Согласно полученным результатам, прочность полученного нанофибробетона на осевое растяжение увеличивается на 4-45%, на растяжение при раскалывании - на 42-108%.
Abstract in another language
Concretes are hierarchically organized multi-level structures of dispersed systems. It is believed that in concrete there are always some initial cracks (defects), from which the development of the main crack begins. Increasing the fracture toughness of concrete (its crack resistance) can be achieved not only by single-level (traditional), but also by multi-level dispersed reinforcement of its structure, considered as a means of inhibiting cracks at the corresponding structural levels of different scale: coarse-grained concrete, fine-grained concrete, cement micro concrete, cementing substance . At the level of the cementing substance, the reinforcement of cracks is achieved by introducing carbon nanotubes, which, due to their geometric shape, can easily block nanoscale cracks. At the macro level, disperse reinforcement with high modulus fiber, which is able to inhibit the process of formation of a trunk crack, acts as a reinforcing substance. The use of multi-level dispersed reinforcement of the structure in order to improve the crack resistance can create prerequisites for obtaining concrete of a new generation with their wider functionality. Concrete with multi-level dispersed reinforcement will be in demand in areas where increased crack resistance, tensile strength, high impact strength and wear resistance are needed. Dispersed multilevel reinforcement of a concrete matrix can contribute to a fundamental change in the conditions and energy of the formation of cracks in the structure of the material. The article presents the results of tests of nanofibro-concrete samples-beams for strength under axial tension, tensile strength upon splitting, compressive strength. For the study, four compositions of concrete matrix matrices were taken. A mixture of various types of macro- and nano-level fibers was introduced into the concrete matrix. Reinforcement at the macro level was provided by the following types of fibers: steel anchor wire 50 mm and 12 mm, steel straight wire 12 mm, basalt and polypropylene. At the nanoscale, carbon nanotubes were used as reinforcing fibers. According to the obtained results, the strength of the obtained nanofibro-concrete on axial stretching increases by 4-45%, tensile strength when splitting by 42-108%.