Модифицированный бетон со стальными волокнами

Модифицированный бетон со стальными волокнами –
водонепроницаемость при сверхнагрузках
http://www.cpi-web.ru/Archive/main.htm
Яцек Катцер, д.т.н., Технический Университет, Кожлин. Польша
Как правило, лабораторные исследования водонепроницаемости
бетона не отражают истинного состояния сопротивляемости
завершенных бетонных конструкций.
Каждая конструкция, даже самая простейшая, произведена с различной
степенью нагрузки. Эффект различной статической нагрузки может
быть обнаружен с течением времени, в частности, при замерах
прочностных характеристик.
Рис. 1. Форма стальных волокон, произведенных в Польше. Диапазон
величин a и b рассчитан на уровне 5±2 и 3±1 мм.
Данный факт позволил авторам эксперимента на водонепроницаемость
бетона модифицировать бетон с помощью стальных волокон, чтобы
приспособить его к различным нагрузочным циклам.
Рис. 2. Пример приложения многоразовой
Характеристики
Статическое напряжение
Напряжение с вибрацией
Содержание мелкозернистых структур
Индекс
Обозначение Показатель
rnl
1631 kg/m3
rnz
1805 kg/m3
Zp
0.8 %
Kuczynski UK
3.279
Abrams
UA
2.205
Hummel
UH
66.37
jl
38%
Пустотность в статике
Пустотность агрегатов
при вибрации
jz
32%
Таблица 1. Физические характеристики мелкозернистых заполнителей.
нагрузки по циклу 1.
В процессе исследований
были приготовлены 18
образцов (15 см х 15 см х15 см) из 5 типов смесей, модифицированных
стальными волокнами польского производства с концентрацией от 0 до
2%. Геометрия волокон представлена на рис. 1.
Бетон был изготовлен с водо-цементным соотношением 0,5, на основе
качественных заполнителей, параметры которых представлены в
табл.1.
Приняв во внимание тот факт, что добавление стальных волокон в
смесь приводит к уплотненной, более жесткой консистенции, во все
смеси добавили 1,8% пластификатора.
Результаты теста были статистически проанализированы с помощью критериев оценки Смирнова. Объективность исследований
основывалась на случайной аналитической выборке индивидуальных экспериментов.
Все количественные подсчеты были графически интерпретированы с помощью
математической программы моделирования «Статистика».
Основываясь на результатах теста, описанных в (2), все тестовые образцы были разделены
на три независимые группы в зависимости от степени предварительного напряжения и
количества нагрузочных циклов. Первый цикл состоял из восьми последовательных
приложений и снятия нагрузки, составляющей 45% от предварительного напряжения
образцов.
Тестовые образцы были подвержены одномоментной нагрузке 0.5+/0.1 Mpa/s с частотой
колебаний до 1/35 Гц. Первый цикл представлен на рис.2.
Рис. 3. Пример приложения однократной
нагрузки по циклу 1.
снималась. Это показано на рис.3.
Второй цикл представлял собой непрерывное приложение нагрузки до тех пор, пока не
достигалось 90-процентное значение относительно предварительного. После чего нагрузка
Третий цикл проводился на образцах без предварительного напряжения. После нагрузочных
тестов образцы подверглись экспериментам на водонепроницаемость.
Данный эксперимент был начат на шести экземплярах под давлением воды от 0.2 до 1.2 Mpa
и был продолжен далее, в течение 72 часов с постоянным давлением 1.2 Mpa. После чего
образцы были расколоты, и была замерена глубина проникновения воды.
В результате был получен коэффициент скорости текучести, рассчитанный по формуле
Kv=Xmax/2Eht, где
Xmax – глубина проникновения воды;
h – величина давления воды;
t – время давления;
Рис. 4. Водонепроницаемость бетонных
образцов с нагрузкой по циклу 1 в
соответствии с показателем Vf
Сопротивляемость воде тестовых образцов может быть сравнена. Следует помнить, что
коэффициент скорости текучести описывает скорость проникновения воды, то есть, чем меньше значение коэффициента, тем большая
водонепроницаемость бетона.
Водонепроницаемость предварительно напряженных образцов первого цикла показана на
рис.4. Сопротивляемость безусловно возрасла при количественном увеличении стальных
волокон.
Коэффициент скорости текучести распределен между значениями при наибольшей
проникаемости и при наименьшей, с наибольшим содержанием стальных волокон.
Соотношение Kvar=-341,630-51,093x-9,410x^2 представлено кривой на рис.4.
Второй цикл испытаний представлен на рис.5. Здесь так же наглядно продемонстрировано
увеличение водонепроницаемости при количественном увеличении волокон.
Рис. 5. Водонепроницаемость бетонных
образцов с нагрузкой по циклу 2 в
соответствии с показателем Vf
Коэффициент скорости текучести находится в пределах kv=341x10-12м/с. Соотношение
Kvar=-3985,140-1542,144x+102,591x^2 представлено кривой на рис. 5.
Водонепроницаемость образцов без предварительного напряжения показана на рис.6.
Сопротивляемость образцов без предварительного напряжения и без волокон соответствует
коэффициенту kv=250x10-12м/с.
Модифицированные образцы с волокнами, но без предварительного напряжения показали
значение коэффициента kv=101x10-12м/с. Соотношение Kvar=-257,986-232,976x+142,571x^232,667x^3 отражено на рис.6
Таким образом водонепроницаемость образцов имеет следующие значения:
От kv=101 до 258*10-12 для образцов без предварительного напряжения. От kv=202 до
341*10-12 для предварительно напряженных образцов по 1 циклу. И от kv=1311 до 3985*1012 для предварительно напряженных образцов по 2 циклу.
Рис. 6. Водонепроницаемость бетонных
образцов, без нагрузки в соответствии с
показателем Vf
Таким образом становится ясной картина влияния количества стальных волокон и степени предварительного напряжения на
водонепроницаемость.
Возрастание водонепроницаемости зависит от количественного увеличения волокон и степени предварительного напряжения. С точки
зрения строительства цикл 1 является наиболее показательным.
Добавление стальных волокон делает возможным поддерживать относительную водонепроницаемость, что весьма важно в
производственной практике.
References:
1. Katzer J., Pia, tek Z.; Chosen Features of fine aggregate concrete modified by silica fume and steel fibre, Concrete and Concrete Structures –
Proceedings of the International Conference, Zilina, Slovakei, April 28-29,1999
2. Lenkiewicz W., Pidek W., „Wytrzymalosґ cґ betonu na sґ ciskanie w elementach debiutuja, cych”, XVI Konferencja Naukowa Komitetu
Inzґynierii PAN i Komitetu Nauki PZITB - Krynica 1970
3. Smirnow N.W., Dunin-Barkowski I.W., „Krуtki kurs statystyki matematycznej dla zastosowa_ technicznych”, PWN , Warszawa 1966.
4. Sґliwinґski J., Witek K.: Metody oceny parametrуw charakteryzuja,cych wodoszczelnosc betonu, Inzґynieria i Budownictwo 10/94
Дальнейшая информация:
Dr.-Ing. Jacek Katzer
Technische Hochschule Koszalin
ul. Kapitanska 4
75-206 Koszalin, POLAND
Tel.: ++48 94 341 6880
Fax: ++48 94 341 6880
E-Mail: katzer@tu.koszalin.pl