inbureИзвестия вузов. Инвестиции. Строительство. НедвижимостьIzvestiya vuzov. Investitsii. Stroitelstvo. Nedvizhimost2227-29172500-154XIrkutsk National Research Technical University10.21285/2227-2917-2021-3-470-479inbure-136Research ArticleТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ. СТРОИТЕЛЬСТВОTECHNICAL SCIENCES. CONSTRUCTIONЗависимость коэффициентов прочностной и деформативной вариатропной эффективности центрифугированного бетона от зернового состава крупного заполнителяDependence of structural and stress-strain variatropic efficiency coefficients of spun concrete on grain size composition of coarse aggregatehttps://orcid.org/0000-0003-0503-7761ЧерныхД. С.ChernykhD. S.

Черных Дмитрий Сергеевич, кандидат технических наук, доцент кафедры автомобильных дорог

344022, г. Ростов-на-Дону, ул. Социалистическая, 162

Dmitrii S. Chernykh, Cand. Sci (Eng.), Associate Professor of the Department of Roads

162 Sotsialisticheskaya St., Rostov-on-Don, 344022, Russia

d.s.chernykh@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-0557-9416СтроевД. А.StroevD. A.

Строев Дмитрий Александрович, кандидат технических наук, доцент кафедры автомобильных дорог

344022, г. Ростов-на-Дону, ул. Социалистическая, 162

Dmitrii A. Stroev, Cand. Sci (Eng.), Associate Professor of the Department of Roads

162 Sotsialisticheskaya St., Rostov-on-Don, 344022, Russia

mr.stroev@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-0103-2587ЧернильникА. А.Chernil'nikA. A.

Чернильник Андрей Александрович, аспирант

344038, Ростов-на-Дону, пл. Ростовского Стрелкового Полка Народного Ополчения, 2

Andrei A. Chernil'nik, Graduate student 

2 Rostovskogo Strelkovogo Polka Narodnogo Opolcheniya Sq., Rostov-on-Don, 344038, Russia

chernila_a@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-8086-6300ЕльшаеваД. М.El'shaevaD. A.

Ельшаева Диана Михайловна, магистрант

344022, г. Ростов-на-Дону, ул. Социалистическая, 162

Diana M. El'shaeva, Undergraduate 

162 Sotsialisticheskaya St., Rostov-on-Don, 344022, Russia

diana.elshaeva@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-6162-0049ЖеребцовЮ. В.ZherebtsovYu. V.

Жеребцов Юрий Владимирович, магистрант 

344022, г. Ростов-на-Дону, ул. Социалистическая, 162

Yuriy V. Zherebtsov, Undergraduate 

162 Sotsialisticheskaya St., Rostov-on-Don, 344022, Russia

yuri.zherebtsov@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0001-7829-6401ДоценкоН. А.DotsenkoN. A.

Доценко Наталья Александровна, магистрант

344022, г. Ростов-на-Дону, ул. Социалистическая, 162

Natal'ya A. Dotsenko, Undergraduate 

162 Sotsialisticheskaya St., Rostov-on-Don, 344022, Russia

natalya_1998_dotsenko@mail.ruДонской государственный технический университетРоссияDon State Technical UniversityRussian FederationРостовский государственный университет путей сообщенияРоссияRostov State Transport University,Russian Federation202111112023113470479Copyright © Черных Д.С., Строев Д.А., Чернильник А.А., Ельшаева Д.М., Жеребцов Ю.В., Доценко Н.А., 20232023Черных Д.С., Строев Д.А., Чернильник А.А., Ельшаева Д.М., Жеребцов Ю.В., Доценко Н.А.Chernykh D.S., Stroev D.A., Chernil'nik A.A., El'shaeva D.A., Zherebtsov Y.V., Dotsenko N.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://inbure.elpub.ru/jour/article/view/136

На сегодняшний день одним из актуальных направлений в строительной отрасли является разработка и усовершенствование маломатериалоемких, энергои ресурсоемких технологий изготовления бетонных и железобетонных изделий и конструкций. В связи с этим технология центрифугирования является довольно перспективной. Целью настоящего исследования является поиск возможностей рецептурного регулирования вариатропной структуры бетона, а также создание способов оценки этой вариатропии, выраженной в качественном и количественном аспектах. Всего было изготовлено и испытано семь базовых образцов кольцевого сечения. По результатам испытаний опытных образцов центрифугированного бетона с различным зерновым составом крупного заполнителя были определены фактические значения интегральных и дифференциальных прочностных и деформативных характеристик бетона. Произведен расчет и анализ коэффициентов прочностной и деформативной вариатропной эффективности. Определен оптимальный зерновой состав крупного заполнителя, позволяющий получить центрифугированный бетон с усиленной вариатропией и, как следствие, наиболее эффективным коэффициентом вариатропной эффективности. Определена перспектива дальнейших исследований в направлении усиления вариатропии центрифугированных бетонных и железобетонных изделий и конструкций путем регулирования рецептурно-технологических факторов.

 

At present, developing and improving low-material, energyand resource-intense technologies to manufacture concrete and reinforced concrete products and structures have become a topical issue in the construction industry. Therefore, centrifugation technology is promising. In this article, the formulation of concrete with variatropic structure was improved, and the methods for its qualitative and quantitative assessment were developed. Seven annular cross-section reference samples were manufactured and tested. Based on the test results of centrifuged concrete samples with different grain size compositions of the coarse aggregate, the empirical values of the integral and differential strength and deformation characteristics of concrete were determined. The structural and stress-strain variational efficiency coefficients were calculated and analysed. The optimal grain size composition of the coarse aggregate was determined and allows centrifuged concrete with an enhanced variatropy to be obtained, as well as the most effective coefficient of variatropic efficiency. The prospects for further enhancing the variatropy of centrifuged and reinforced concrete products and structures by improving the formulationtechnological factors were determined.

железобетонные изделияцентрифугированный бетонвариатропияпрочностные характеристикидеформативные характеристикизерновой составreinforced concrete productscentrifuged concretevariatropystrength characteristicsdeformation characteristicsgrain size compositionReferencesБаженов Ю.М. Современная технология бетона // Технологии бетонов. 2005. № 1. С. 6–8.Bazhenov YuM. Modern concrete technology. Tekhnologii betonov = Сoncrete technology. 2005;1:6-8. (In Russ.).Сулейманова Л.А. Высококачественные энергосберегающие и конкурентоспособные строительные материалы, изделия и конструкции // Вестник БГТУ им. В. Г. Шухова. 2017. № 1. С. 9–16. http://doi.org/10.12737/22637.Suleimanova LA. High-quality energy-saving and competitive building materials, products and constructions. Vestnik BGTU im. V.G. Shukhova = Bulletin of BSTU named after V.G. Shukhov. 2017;1:9-16. (In Russ.). http://doi.org/10.12737/22637.Обернихин Д.В., Никулин А.И. Экспериментальные исследования деформативности изгибаемых железобетонных элементов различных поперечных сечений // Вестник БГТУ им. В. Г. Шухова. 2017. № 4. С. 56–59. http://doi.org/10.12737/article_58e61337b86486.82545138.Obernihin DV, Nikulin AI. The experimental researches of the deformability of the bending reinforced concrete elements with the various cross sections. Vestnik BGTU im. V.G. Shukhova = Bulletin of BSTU named after V.G. Shukhov. 2017;4:56-59. (In Russ.). http://doi.org/10.12737/article_58e61337b86486.82545138.Радайкин О.В. Сравнительный анализ различных диаграмм деформирования бетона по критерию энергозатрат на деформирование и разрушение // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2019. № 10. С. 29–39. http://doi.org/10.34031/article_5db33945315bb4.76965991.Radaikin OV. Comparative analysis of various diagrams of concrete deformation according to the criterion of energy consumption for deformation and destruction. Vestnik BGTU im.V.G. Shukhova = Bulletin of BSTU named after V.G. Shukhov. 2019;10:29-39. (In Russ.). http://doi.org/10.34031/article_5db33945315bb4.76965991.Крючков А.А., Жданов А.Е. Подходы к оценке деформативности изгибаемых железобетонных элементов на основе итерационных методов расчета // Вестник БГТУ им. В. Г. Шухова. 2017. № 1. С. 73–76. http://doi.org/10.12737/23294.Kryuchkov AA, Zhdanov AE. Approach to an estimation deformability of bending concrete elements based on iterative calculation method. Vestnik BGTU im. V.G. Shukhova = Bulletin of BSTU named after V.G. Shukhov. 2017;1:73-76. (In Russ.). http://doi.org/10.12737/23294.Щуцкий В.Л., Дедух Д.А., Гриценко М.Ю. Исследование физико-механических свойств центрифугированного бетона [Электронный ресурс] // Инженерный вестник Дона. 2015. № 2-2. C. 24. URL: http://www.ivdon.ru/uploads/article/pdf/IVD_81_Shucki.pdf_4abcf9232c.pdf (02.08.2021).Shhuckij VL, Gritcentko MYu, Dedukh DA. Investigation of physical and mechanical properties of spun concrete. Inzhenernyj vestnik Dona = Engineering journal of Don. 2015;2:24. (In Russ.). Available from: http://www.ivdon.ru/uploads/article/pdf/IVD_81_Shucki.pdf_4abcf9232c.pdf [Accessed 02nd August 2021].Kim J-J., Yoo D-Y. Effects of fiber shape and distance on the pullout behavior of steel fibers embedded in ultra-high-performance concrete // Cement and Concrete Composites. 2019. Vol. 103. p. 213–223. https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2019.05.006.Kim J-J, Yoo D-Y. Effects of fiber shape and distance on the pullout behavior of steel fibers embedded in ultra-high-performance concrete. Cement and Concrete Composites. 2019;103:213-223. https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2019.05.006.Li K., Li L. Crack-altered durability properties and performance of structural concretes // Cement and Concrete Research. 2019. Vol. 124. p. 105811. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2019.105811.Li K, Li L. Crack-altered durability properties and performance of structural concretes. Cement and Concrete Research. 2019;124:105811. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2019.105811.Kirthika S.K., Singh S.K. Durability studies on recycled fine aggregate concrete // Construction and Building Materials. 2020. Vol. 250. p. 118850. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.118850.Kirthika SK, Singh SK. Durability studies on recycled fine aggregate concrete. Construction and Building Materials. 2020;250:118850. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.118850.Jurowski K., Grzeszczyk S. Influence of Selected Factors on the Relationship between the Dynamic Elastic Modulus and Compressive Strength of Concrete // Materials. 2018. Vol. 11. p. 477. https://doi.org/10.3390/ma11040477.Jurowski K, Grzeszczyk S. Influence of Selected Factors on the Relationship between the Dynamic Elastic Modulus and Compressive Strength of Concrete. Materials. 2018;11:477. https://doi.org/10.3390/ma11040477.Nesvetaev G., Lesniak E., Kolleganov A., Kolleganov N. On the Influence of Cross-Section and Reinforcement of Reinforced Concrete Constructions on the Concentration of Coarse Aggregate in Concrete with Frame Structure // Materials Science Forum. 2020. Vol. 1011. P. 66–71. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.1011.66.Nesvetaev G, Lesniak E, Kolleganov A, Kolleganov N. On the Influence of Cross-Section and Reinforcement of Reinforced Concrete Constructions on the Concentration of Coarse Aggregate in Concrete with Frame Structure. Materials Science Forum. 2020;1011:66-71. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/msf.1011.66.Khalaf M.A., Ban C.C., Ramli M. The constituents, properties and application of heavyweight concrete: A review // Construction and Building Materials. 2019. Vol. 215. P. 73–89. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.04.146.Khalaf MA, Ban CC, Ramli M. The constituents, properties and application of heavyweight concrete: A review. Construction and Building Materials. 2019. Vol. 215. p. 73-89. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.04.146.Maruyama I., Lura P. Properties of early-age concrete relevant to cracking in massive concrete // Cement and Concrete Research. 2019. Vol. 123. 105770. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2019.05.015.Maruyama I, Lura P. Properties of early-age concrete relevant to cracking in massive concrete. Cement and Concrete Research. 2019;123:105770. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2019.05.015.Королев А.С., Ворошилин А.А., Трофимов Б.Я. Повышение прочностных и теплоизоляционных свойств ячеистого бетона путем направленного формирования вариатропной структуры // Строительные материалы. 2005. № 5. C. 8–9.Korolev AS, Voroshilin AA, Trofimov BYa. Increasing the strength and thermal insulation properties of aerated concrete by the directional formation of a variatropic structure. Stroitel'nye materialy = Construction Materials. 2005;5:8-9. (In Russ.).Маилян Л.Р., Стельмах С.А., Холодняк М.Г., Халюшев А.К., Щербань Е.М., Нажуев М.П. Рекомендации по учету вариатропии при расчете, проектировании и изготовлении центрифугированных конструкций из тяжелого бетона [Электронный ресурс] // Вестник евразийской науки. 2018. Т. 10. № 4. С. 6. URL: https://esj.today/PDF/07SAVN418.pdf (03.08.2021).Mailyan LR, Stel'makh SA, Kholodnyak MG, Khalyushev AK, Shcherban' EM, Nazhuev MP. Recommendations on accounting variatropy the calculation, design and manufacture of centrifuged structures of heavy concrete. Vestnik evraziiskoi nauki = The Eurasian Scientific Journal. 2018;10(4):6. (In Russ.). Available from: https://esj.today/PDF/07SAVN418.pdf [Accessed 03rd August 2021].Stel'makh S.A., Shcherban E.M., Shuyskiy A.I., Nazhuev M.P. Theoretical and practical aspects of the formation of the variational structure of centrifuged products from heavy concrete // Materials Science Forum. 2018. Vol. 931. p. 502–507. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.931.502.Stel'makh SA, Shcherban EM, Shuyskiy AI, Nazhuev MP. Theoretical and practical aspects of the formation of the variational structure of centrifuged products from heavy concrete. Materials Science Forum. 2018;931:502-507. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.931.502.Mailyan L.R., Stel'makh S.A., Shcherban' E.M., Khalyushev A.K., Smolyanichenko A.S., Sysoev A.K., et al. Investigation of integral and differential characteristics of variatropic structure heavy concretes by ultrasonic methods // Applied Sciences (Switzerland). 2021. Vol. 11. № 8. p. 3591. https://doi.org/10.3390/app11083591.Mailyan LR, Stel'makh SA, Shcherban' EM, Khalyushev AK, Smolyanichenko AS, Sysoev AK, et al. Investigation of integral and differential characteristics of variatropic structure heavy concretes by ultrasonic methods. Applied Sciences (Switzerland). 2021;11(8):3591. https://doi.org/10.3390/app11083591.Mailyan L.R., Stel'makh S.A., Shcherban E.M., Nazhuev M.P. Setting a diagram approach to calculating Vibrated, centrifuged and vibrocentrifuged reinforced concrete columns with a variatropic structure // Russian Journal of Building Construction and Architecture. 2021. № 1 (49). p. 30–44. https://doi.org/10.36622/VSTU.2021.49.1.003.Mailyan LR, Stel'makh SA, Shcherban EM, Nazhuev MP. Setting a diagram approach to calculating Vibrated, centrifuged and vibrocentrifuged reinforced concrete columns with a varia- tropic structure. Russian Journal of Building Construction and Architecture. 2021;1(49):30-44. https://doi.org/10.36622/VSTU.2021.49.1.003.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.