Влияние циклов замораживания-оттаивания на прочность и характер разрушения теплоизоляционного вермикулитобетона армированного искусственной фиброй
Алексеев К.Н., Захаров Е.В.
Институт горного дела Севера им. Н.В. Черского Сибирского отделения Российской академии наук, г. Якутск
Ключевые слова: теплоизоляционный бетон, фибра, полипропиленовое волокно, базальтовое волокно, прочность при изгибе и сжатии, циклы замораживания-оттаивания, хрупкость разрушения.
Аннотация. В статье рассматриваются искусственные волокна (фибра) в качестве средства повышения удельной прочности теплозащитного торкрет-бетона. Изложены результаты лабораторных исследований по определению влияния низкомодульной полипропиленовой и высокомодульной базальтовой фибры диаметром 10÷23мкм на прочность особо легкого конструкционно-теплоизоляционного бетона марки плотности D700 и легкого конструкционно-теплоизоляционного бетона D1000÷1100 по ГОСТ 25820-2021. В качестве теплоизоляционного заполнителя выступает песок из вспученного вермикулита. Приведено влияние циклов замораживания-оттаивания на прочность фибро-армированного вермикулитобетона на изгиб и сжатие, а также кривые "напряжение на изгиб – деформация". После воздействия 5 циклов по третьему ускоренному методу ГОСТ 10060-2012 (tзам=-50±2°С) прочность на сжатие образцов D1000 контрольной неармированной серии снизилась с 3,6 до 2,3 МПа и составляет 63% от исходной. В то же время, при объёмном содержании полипропиленового волокна в 1,6% прочность образцов фибро-бетона в 1,5 раза превышает контрольную (0%, 0 ЦЗО) и после воздействия 5 циклов незначительно снизилась с 5,2 до 5 МПа. Установлено, что при изгибающей нагрузке разрушению образцов теплоизоляционного бетона армированного полипропиленовой фиброй предшествует пластическая деформация; мгновенного хрупкого разрушения не наблюдается, в том числе, после негативного воздействия циклов замораживания-оттаивания. Полученные данные свидетельствуют, что микро-армирование теплоизоляционного бетона искусственной фиброй может повысить его стойкость к статическим нагрузкам после воздействия знакопеременных температур; позволяет устранить хрупкость при разрушении на изгиб, тем самым повысить безопасность эксплуатации токрет-бетонных крепей и покрытий.
The influence of freeze-thaw cycles on the strength and nature of destruction of heat-insulating vermiculite concrete reinforced with artificial fiber
Alekseev K.N., Zakharov E.V.
N.V. Chersky Institute of Mining of the North of Siberian Branch of the Russian Academy of Science, Yakutsk
Keywords: thermal insulation concrete, fiber, polypropylene fiber, basalt fiber, flexural and compressive strength, freeze-thaw cycles, brittleness of fracture.
Abstract. The article discusses artificial fibers (fiber) as a means of increasing the specific strength of heat-insulating shotcrete. The article presents the results of laboratory studies to determine the effect of low-modulus polypropylene and high-modulus basalt fiber with a diameter of 10÷23μm on the strength of extra-lightweight structural heat-insulating concrete of density grade D700 and lightweight structural heat-insulating concrete D1000÷1100 according to GOST 25820-2021. Sand from expanded vermiculite acts as a heat-insulating filler. The effect of freeze-thaw cycles on the bending and compression strength of fiber-reinforced vermiculite concrete, as well as the bending strength - deformation curves, are presented. After exposure to 5 cycles according to the third accelerated method of GOST 10060-2012 (t=-50±2°С), the compressive strength of D1000 samples of the control unreinforced series decreased from 3.6 to 2.3 MPa and is 63% of the original. At the same time, with a volume content of polypropylene fiber of 1.6%, the strength of fiber concrete samples is 1.5 times higher than the control (0%, 0 CZO) and after exposure to 5 cycles slightly decreased from 5.2 to 5 MPa. It has been established that under bending load, the destruction of samples of heat-insulating concrete reinforced with polypropylene fiber is preceded by plastic deformation; instantaneous brittle destruction is not observed, including after the negative impact of freeze-thaw cycles. The obtained data indicate that micro-reinforcement of heat-insulating concrete with artificial fiber can increase its resistance to static loads after exposure to alternating temperatures; it eliminates brittleness during bending failure, thereby increasing the safety of operation of shotcrete concrete coatings.