Сравнительная предельная растяжимость бетона и фибробетона

Цель исследования – сравнительная оценка предельных растягивающих напряжений по критерию трещиностойкости бетона и фибробетона на основе теоретических и экспериментальных данных. Устойчивость бетона к разрушению определяется способностью сопротивляться образованию и росту трещин. Если деформации для бетона по критерию трещиностойкости лимитируются предельной растяжимостью бетонной матрицы, незначительной для тяжелого бетона, то введение дисперсной арматуры способно существенно повысить предел прочности на растяжение и трещиностойкость. Рекомендуемые методы расчета на трещиностойкость фибробетонных конструкций базируются на методах, применяемых для расчета трещиностойкости конструкций, армированных стержневой арматурой, и не в полной мере учитывают особенности фибробетона как конструкционного материала. Также общепринятые методы расчета фибробетонных конструкций не допускают образования трещин, хотя даже образование трещин со значительным раскрытием не приводит к потере несущей способности фибробетонных конструкций. В статье рассмотрены разные варианты расчета максимальных растягивающих напряжений в бетоне и фибробетоне для обеспечения трещиностойкости на основе справочно-нормативных и экспериментальных данных. Установлено, что дисперсное армирование металлическими фибрами как минимум вдвое повышает предельную растяжимость по критерию трещиностойкости, и даже низкомодульные волокна эффективно повышают трещиностойкость, что позволит обеспечить более надежную работу конструкций, в том числе при зимнем бетонировании.

1. Колчеданцев Л.М., Васин А.П., Осипенкова И.Г., Ступакова О.Г. Технологические основы монолитного бетона. Зимнее бетонирование: Монография / Под ред. Л.М. Колчеданцева. СПб.: Лань, 2016. 282 с.

2. Батяновский Э.И., Голубев Н.М., Бабицкий В.В., Марковский М.Ф. Технология и методы зимнего монолитного и приобъектного бетонирования. М.: Изд-во Ассоциации строительных вузов, 2009. 232 с.

3. Трапезников Л.П. Температурная трещиностойкость массивных бетонных сооружений. М.: Энергоатомиздат, 1986. 272 с

4. Карпенко Н.И. Общие модели механики железобетона. М.: Стройиздат, 1996. 416 с.

5. Холмянский М.М. Бетон и железобетон: Деформативность и прочность. М.: Стройиздат, 1997. 576 с.

6. Телешев В.И., Ватин Н.И., Марчук А.Н., Комаринский М.В. Производство гидротехнических работ. М., 2012. Т. 1. 485 с.

7. Иваненко А.Н., Иваненко Н.А., Пересыпкин Е.Н. Трещиностойкость железобетонных конструкций как функция предельной растяжимости бетона // Инженерный вестник Дона. 2014. № 3 (30). С. 80. EDN: TFXFYN.

8. Bamforth P.B. Early-age thermal crack control in concrete. London: CIRIA, 2007. 268 p.

9. Васильев П.И., Кононов Ю.И., Чирков Я.Н. Железобетонные конструкции гидротехнических сооружений. Киев: Высшая школа, 1982. 320 с.

10. Shlyakhtina T.F., Ivankova E.A., Popov N.A. Winter concrete: problems and solutions // Spatial Restructuring of territories: International Baikal investment and construction forum. IOP conference series: earth and environmental science (Irkutsk, 4 December 2020). IOP Publishing Ltd, 2021. Vol. 751. P. 012081.

11. Рабинович Ф.Н. Композиты на основе дисперсно армированных бетонов. М.: Изд-во Ассоциации строительных вузов, 2004. 560 с.

12. Рабинович Ф.Н., Романов В.П. О пределе трещиностойкости мелкозернистого бетона, армированного стальными фибрами // Механика композитных материалов. 1985. № 2. С. 277–283.

13. Рабинович Ф.Н. Об оптимальном армировании сталефибробетонных конструкций // Бетон и железобетон. 1986. № 3. С. 17–19.

14. Магдеев У.Х., Морозов В.И., Пухаренко Ю.В. Трещинообразование дисперсно-армированных бетонов с позиций механики разрушения // Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета. 2012. № 1 (19). С. 110–117. EDN: PASJVV.

15. Шляхтина Т.Ф., Попов Н.А. Повышение эффективности зимнего бетонирования за счет дисперсного армирования // Тр. Братского государственного университета. Серия: Естественные и инженерные науки. 2022. Т. 1. С. 128–134. EDN: PVBVLV.

16. Klyuev S.V., Khezhev T.A., Pukharenko Yu.V., Klyuev A.V. Fiber concrete on the basis of composite binder and technogenic raw materials // Materials science forum. 2018. Vol. 931. P. 603–607. (In Russ.). https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.931.603. EDN: DHNQPT.

17. Федюк Р.С., Лисейцев Ю.Л., Таскин А.В., Тимохин Р.А., Клюев С.В., Сезар К. Повышение ударной вязкости фиброзолобетона // Строительные материалы и изделия. 2020. Т. 3. № 6. С. 5–16. https://doi.org/10.34031/2618-7183-2020-3-6-5-16. EDN: YTZIUC.

18. Пухаренко Ю.В., Жаворонков М.И., Пантелеев Д.А. Совершенствование методов определения силовых и энергетических характеристик трещиностойкости фибробетона // Вестник МГСУ. 2019. Т. 14. Вып. 3. С. 301–310. https://doi.org/10.22227/1997-0935.2019.3.301-310. EDN: VOUYOL.

19. Колчунов В.И., Кузнецова К.К., Федоров С.С. Модель критерия трещиностойкости и прочности плосокнапряженных конструкций из высокопрочного фибробетона и фиброжелезобетона // Строительство и реконструкция. 2021. Вып. 3 (95). С. 15–26. https://doi.org/10.33979/2073-7416-2021-95-3-15-26. EDN: KUEOPV.

20. Жеребцов Ю.В., Ельшаева Д.М., Лухнёва Ю.Н., Доценко Н.А., Самофалова М.С., Курасанов П.Р., и др. Влияние рецептурных факторов на прочностные свойства тяжелых сталефибробетонов // Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость. 2021. Т. 11. № 2. С. 250–259. https://doi.org/10.21285/2227-2917-2021-2-250-259. EDN: VBAPLY.

21. Парфенов А.А., Сивакова О.А., Гусарь О.А., Балакирева В.В. Работа и разрушение бетона в условиях высокой и низкой температуры // Строительные материалы. 2019. № 3. С. 64–67. https://doi.org/10.31659/0585-430X-2019-768-3-64-66. EDN: ZIKFHV.