Підбір оптимальних параметрів базальтової фібри для підвищення міцності фібробетону
DOI:
https://doi.org/10.36910/6775-2410-6208-2025-14(24)-06Ключові слова:
фібробетон, базальтова фібра, оптимізація складу, міцність бетону, армування волокнами.Анотація
У статті досліджено вплив кількості та геометричних параметрів базальтової фібри на міцнісні характеристики фібробетону та визначено закономірності зміни його основних фізико-механічних властивостей. Метою роботи є встановлення оптимальної довжини волокон і їх об’ємного вмісту у бетонній матриці, що забезпечують підвищення показників міцності при стиску, розтязі та згині. Актуальність дослідження зумовлена потребою підвищення довговічності та тріщиностійкості бетонних конструкцій, особливо в умовах дії змінних навантажень і агресивних середовищ, де традиційні матеріали не завжди забезпечують необхідну надійність.
У процесі дослідження використано портландцемент марки ПЦ І-500, кварцовий пісок і гранітний щебінь, а також базальтову фібру різної довжини (від 8мм до 20 мм) у різному співвідношенні до маси цементу. Методика дослідження передбачала виготовлення та випробування серій зразків фібробетону, у яких змінювалися параметри фібри. Випробування проводилися відповідно до чинних стандартів із визначення міцності при стиску та згині. Для кожного складу визначали середні значення міцності, відхилення та коефіцієнт варіації, що дозволило оцінити стабільність отриманих результатів.
Експериментальні дані свідчать, що оптимальним є використання базальтових волокон довжиною 12 мм при вмісті волокон 7,0 % від маси цементу. Саме за цих параметрів спостерігається підвищення міцності на розтяг при згині – до 25 % порівняно з контрольними зразками без фібри. При перевищенні цього вмісту відзначається погіршення однорідності суміші та зниження міцності через злипання волокон. Отримані результати підтверджують доцільність використання базальтової фібри як ефективного армувального компонента у виробництві фібробетонних конструкцій підвищеної надійності та експлуатаційної довговічності. Запропоновані рекомендації можуть бути використані у проектуванні дорожніх покриттів, промислових підлог, тонкостінних панелей та інших конструкцій, що зазнають динамічних навантажень.
Завантажити
Посилання
1. Al-Kharabsheh, B. N., Arbili, M. M., Majdi, A., Alogla, S. M., Hakamy, A., Ahmad, J., & Deifalla, A. F. Basalt fiber reinforced concrete: A comprehensive review on durability aspects. Materials, 2023, 16, 429. https://doi.org/10.3390/ma16010429 .
2. Соломонюк Н. С., Копійка С. В., Довженко О. С., Сергєєва Є. Є. Glass and basalt fiber concrete for floating docks and other sea structures. Матеріали XII Міжнародної науково-технічної конференції «Інновації в суднобудуванні та океанотехніці». Миколаїв, 2023. 145–150.
3. Zhao C., Zhu Z., Guo Q., Zhan Y., Zhao R. Research on fiber reinforced concrete and its performance prediction method and mix design method. Construction and Building Materials, 2023, 365, 130033. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2022.130033 .
4. Vorokhaiev A., Barabash I., Ksonshkevych L., Kos Z., Grynyova I. Fine-grained Fiber Concrete on Mechanoactivated Portlandcement. Croatian Regional Development Journal, 2021, 2(1), 47-56. URL: https://hrcak.srce.hr/file/380640
5. Zhou H., Jia B., Huang H., Mou Y. Experimental study on basic mechanical properties of basalt fiber reinforced concrete. Materials. 2020, 13(6), 1362; https://doi.org/10.3390/ma13061362 .
6. Chen C., Ding Y., Wang X., Bao L. Recent advances to engineer tough basalt fiber reinforced composites: A review. Polym Compos., 2024, 45(14), 12559-12574. https://doi.org/10.1002/pc.28711 .
7. Ksonshkevych L. M., Barabash І. V., Krantovska O. M., Synii S. V., Sunak P.О. Disperse reinforced concrete with polycarboxylate addition on a mechanically activated binder. IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering, 2019, 708, 1, 012092. DOI: https://doi.org/10.1088/1757-899X/708/1/012092 .
8. ДСТУ Б В.2.7-114-2002. Будівельні матеріали. Суміші бетонні. Методи випробувань. Київ, 2002.
9. ДСТУ Б В.2.7-187:2009. Будівельні матеріали. Цементи. Методи визначення міцності на згин і стиск. Київ, 2010.
10. Doroshenko, O. Розробка принципів модифікації базальтового волокна з метою підвищення його ефективності. Транспортні системи і технології, 2022, (40), 14–22. https://doi.org/10.32703/2617-9040-2022-40-2 .
11. Дорошенко А. Вивчення властивостей дрібнозернистих цементобетонів із використанням пластифікаторів і базальтового волокна. Збірник наукових праць Українського державного університету залізничного транспорту, 2023, 206, 72–82. https://doi.org/10.18664/1994-7852.206.2023.296773 .
12. Кровяков С. О., Шестакова Л. Є. Вплив базальтової фібри і суперпластифікатору на міцність бетонів жорстких дорожніх покриттів. Modern construction and architecture, 2023, 6, 99-108. https://doi.org/10.31650/2786-6696-2023-6-99-108 .
13. Wu, H., Qin, X., Huang, X., & Kaewunruen, S. Engineering, mechanical and dynamic properties of basalt fiber reinforced concrete. Materials, 2023, 16(2), 623; https://doi.org/10.3390/ma16020623 .
