Воздействие высоких температур на физико-механические характеристики автоклавного газобетона

Цель работы – определить прочность при сжатии, линейные и объемные деформации автоклавного газобетона средней плотностью 600 кг/м3 после воздействия на него температур в диапазоне 100–800 °С. Пределы прочности при сжатии исследуемых образцов определялись на гидравлическом прессе ИП-100 в соответствии с государственным стандартом ГОСТ 10180 «Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам». Экспериментально установлено, что после выдерживания образцов газобетона при температуре 100 ºС его прочность при сжатии увеличилась на 6,2 %, что связано с потерей избыточной влаги во время нагрева. Дальнейшее повышение температуры до 600 ºС существенно не изменило его прочностную характеристику. При увеличении температуры испытания до 800 ºС остаточная прочность при сжатии образцов составила в среднем 62,6 % от прочности контрольных образцов. Изменения линейных размеров образцов начинаются при температуре 300 ºС и вплоть до температуры 600 ºС они не превышают 1,56 % от первоначальных значений. Дальнейшее повышение температуры до 800 ºС уменьшает линейные размеры газобетонных образцов до 15,15 %. Объемные деформации образцов автоклавного газобетона при 300–600 ºС не превысили 5 %, а при 700–800 °С они составили 25–38,9 %. Исследуемый газобетон может выдерживать высокие температуры до 600 °С без значительных изменений своих физико-механических характеристик.

1. Upasiri I.R., Konthesingha K.M.C., Poologanathan K., Nanayakkara S.M.A., Nagaratnam B. Review on Fire Performance of Cellular Lightweight Concrete // Lecture notes in civil engineering. 2020. 44. P. 470–478.

2. Kodur V. Properties of concrete at elevated temperatures // International scholarly research notices. 2014. Vol. 2014. P. 468510. https://doi.org/10.1155/2014/468510.

3. Shin K.-Y., Kim S.-B., Kim J.-H., Chung M., Jung P.-S. Thermo-physical properties and transient heat transfer of concrete at elevated temperatures // Nuclear engineering and design. 2002. Vol. 212. Iss. 1-3. P. 233–241. https://doi.org/10.1016/S0029-5493(01)00487-3.

4. Khaliq W., Kodur V. High temperature mechanical properties of high-strength fly ash concrete with and without fibers // ACI Materials Journal. 2012. Vol. 109. Iss. 6. P. 665–674. https://doi.org/10.14359/51684164.

5. Kalifa P., Chéné G., Gallé C. High-temperature behaviour of HPC with polypropylene fibres From spalling to microstructure // Cement and concrete research. 2001. Vol. 31. Iss. 10. P. 1487–1499. https://doi.org/10.1016/S0008-8846(01)00596-8.

6. Kodur V.K.R., Sultan M.A. Effect of temperature on thermal properties of high-strength concrete // Journal of materials in civil engineering. 2003. Vol. 15. Iss. 2. P. 101–107. https://doi.org/10.1061/(ASCE)08991561(2003)15:2(101).

7. Kodur V., Khaliq W. Effect of temperature on thermal properties of different types of high-strength concrete // Journal of Materials in Civil Engineering. 2011. Vol. 23. Iss. 6. P. 793–801. https://doi.org/10.1061/(ASCE)MT.1943-5533.0000225.

8. Canbaz M., Dakman H., Arslan B., Büyüksungur A. The effect of high-temperature on foamed concrete // Computers and Concrete. 2019. Vol. 24. Iss. 1. P. 1–6. https://doi.org/10.12989/cac.2019.24.1.001.

9. Al Saffar D.M., Al Quraishy Q.A. Strength of lightweight aggregate foamed concrete exposed to elevated temperatures // ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences. 2019. Vol. 13. Iss. 12. P. 3880–3886.

10. Othuman Mydin M.A., Wang Y.C. Thermal and mechanical properties of lightweight foamed concrete at elevated temperatures // Magazine of concrete research. 2012. Vol. 64. Iss. 3. P. 213–224. https://doi.org/10.1680/macr.10.00162.

11. Li Long-yuan, Purkiss J. Stress-strain constitutive equations of concrete material at elevated temperatures // Fire Safety Journal. 2005. Vol. 40. Iss. 7. P. 669–686. https://doi.org/10.1016/j.firesaf.2005.06.003.

12. Othuman Mydin M.A. Lightweight foamed concrete thermal and mechanical properties at elevated temperatures and its application to composite walling system. School of Mechanical, Aerospace and Civil Engineering, 2010. 281 p.

13. Khoury G.A. Compressive strength of concrete at high temperatures: A reassessment // Magazine of Concrete Research. 1992. Vol. 44. Iss. 161. P. 291–309. https://doi.org/10.1680/macr.1992.44.161.291.

14. Rostásy F.S., Weiß R., Wiedemann G. Changes of pore structure of cement mortars due to temperature // Cement and concrete research. 1980. Vol. 10. Iss. 2. P. 157–164. https://doi.org/10.1016/0008-8846(80)90072-1.

15. Lin Wei-ming, Lin T., Powers-Couche L. Microstructures of fire-damaged concrete // ACI Materials Journal. 1996. Vol. 93. Iss. 3. P. 199–205. https://doi.org/10.14359/9803.

16. Киценко Т.П., Мартынова В.Б., Кабанцова А.Р. Исследование огнеупорности и показателей температуры деформации под нагрузкой алюмосиликатных и кремнеземистых бетонов на основе жидкого стекла // Вестник Донбасской национальной академии строительства и архитектуры. 2016. № 1 (117). С. 40–44. EDN: YFMJRH.

17. Абдрахимов В.З., Абдрахимова Е.С. Жаростойкий бетон на основе ортофосфорной кислоты, отходов цветной металлургии и химической промышленности // Construction and Geotechnics. 2021. Т. 12. № 1. С. 72–85. https://doi.org/10.15593/2224-9826/2021.1.06. EDN: EXRMRG.

18. Жугинисов М.Т., Мырзахметов М.М., Сартаев Д.Т., Орынбеков Е.С. Жаростойкий бетон на основе феррохромового шлака // Инженерно-строительный журнал. 2014. № 7 (51). С. 38–45. https://doi.org/10.5862/MCE.51.5. EDN: SYSMUR.

19. Курбанов Р.М., Хаджишалапов Г.Н., Хежев Т.А. Исследование жаростойкого бетона на основе базальтового заполнителя для обетонирования металлических конструкций // Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. 2013. № 4 (31). С. 61–65. EDN: RWASFR.

20. Хлыстов А.И., Исаев Д.И., Подгорная Д.А. Жаростойкие композиции на основе отходов предприятий керамической промышленности // Градостроительство и архитектура. 2018. Т. 8. № 4 (33). С. 56–60. https://doi.org/10.17673/Vestnik.2018.04.10. EDN: YXJKEH .

21. Абдрахимов В.З., Абдрахимова Е.С. Использование отходов цветной металлургии в производстве жаростойкого бетона на основе фосфорной кислоты // Химическая технология. 2021. Т. 22. № 5. С. 214–222. https://doi.org/10.31044/1684-5811-2021-22-5-214-222. EDN: XFULOU.

22. Ефремов А.Н., Киценко Т.П. Методологические основы повышения термомеханических свойств огнеупорных вяжущих и бетонов на основе жидкого стекла // Вестник Донбасской национальной академии строительства и архитектуры. 2016. № 3 (119). С. 27–31.

23. Нгуен Т.К., Кудряшов В.А. Огнестойкость автоклавного ячеистого бетона на основе экспериментальных диаграмм деформирования после высокотемпературного нагрева // Вестник Командноинженерного института МЧС Республики Беларусь. 2016. № 2 (24). С. 10–19. EDN: WEZNNR.

24. Соколова С.В., Баранова М.Н., Васильева Д.И., Холопов Ю.А. Перспективы применения промышленных отходов для повышения долговечности и огнеупорности жаростойких бетонов // Строительство и реконструкция. 2023. № 2 (106). С. 123–133. https://doi.org/10.33979/2073-7416-2023-106-2-123-133. EDN: ANWVDP.

25. Upasiri I.R., Konthesingha K.M.C., Poologanathan K., Nanayakkara S.M.A., Nagaratnam B. Review on fire performance of cellular lightweight concrete // International Conference on Sustainable Built Environment (ICSBE-2018). Singapore. Springer, 2018. Vol. 44, https://doi.org/10.1007/978-981-13-9749-3_41.

26. Awoyera P., Onoja E., Adesina A. Fire resistance and thermal insulation properties of foamed concrete incorporating pulverized ceramics and mineral admixtures // Asian Journal of Civil Engineering. 2020. Vol. 21. P. 147–156. https://doi.org/10.1007/s42107-019-00203-4.

27. Lu Feng, Xudong Chen, Yingjie Ning, Jiajia Wang, Wei Zhang. High temperature effect of foamed concrete under equal displacement increment triaxial cyclic compression // Construction and Building Materials. 2022. Vol. 327. P. 126989. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2022.126989.

28. Dawood E.Th., Al-Attar A.A., Abbas W.A., Mohammad Ya.Z. Behavior of foamed concrete reinforced with hybrid fibers and exposed to elevated temperatures // SN Applied Sciences. 2020. Vol. 2. P. 84 https://doi.org/10.1007/s42452-019-1856-7.

29. Jun Xian Tan, Weizhong Chen, Jiuhong Wang, Diansen Yang, Xianyin Qi, Yongshang Ma, et al. Influence of high temperature on the residual physical and mechanical properties of foamed concrete // Construction and building materials. 2017. Vol. 135. P. 203–211. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2016.12.223.

30. Chen Longyang, Li Penghui, Guo W.G., Ruifeng Wang, Dongjian Zh., Gao M., et al. Experimental investigation of the dynamic mechanical properties of polypropylene-fiber-reinforced foamed concrete at high temperatures // Polymers. 2023. Vol. 15. Iss. 11. P. 2544. https://doi.org/10.3390/polym15112544.