Удельный вес керамзитобетона и вес 1 м3

Хозяева, планирующие возводить свой дом самостоятельно, должны знать все тонкости и основные параметры материала, с которым предстоит работать. Керамзитобетон является отличным выбором, особенно если покупать готовые блоки.

Когда вы уже определились с основным материалом стен, следует рассчитать его необходимое количество, а также вес. Эти данные используются для подбора фундамента и определения общей стоимости будущего строения.

Поэтому точно нужно знать сколько весит куб этого материала и какой его удельный вес.

Далее мы рассмотрим такие понятия, как:

• Объемный вес, кг/м³;
• Удельный вес, Н/м³;

Керамзитобетон ценится в строительстве за свою надежность и низкую стоимость. Он относится к легким бетонам. Основой этого материала является цемент с песком или гипс. Заполнителем здесь является керамзит — он имеет небольшой вес и плотность, за счет него эти блоки можно отнести к классу легких бетонов. Используется для частного и промышленного строительства.

Виды керамзитобетона и его назначение

Прежде чем рассматривать, сколько весит куб кермзитобетона и каков его удельный вес, необходимо разобраться в каких целях его можно применять.

Отличается материал по назначению:

1. Конструкционный — используется для производства высокопрочных стеновых и дорожных плит.
2. Теплоизоляционной — наносится на несущие стены с внутренней или внешний стороны для повышения теплоизоляционных характеристик и производства блоков используемых в малоэтажном строительстве.
3. Конструкционно-теплоизоляционный — отличается от стандартного теплоизоляционного тем, что закладывается при возведении несущих конструкций.

Объемный вес или габаритный размер блоков

Под этим понятием подразумевается вес блоков, которые занимают определенный объем, например один кубический метр. В зависимости от плотности бетона, блоки имеют разный вес, поэтому один куб теплоизоляционного бетона значительно легче конструкционного.  Блоки, которые используются для теплоизоляции, имеют наименьший объемный вес — он варьируется в диапазоне от 500 до 900 кг/м³. От этого типа не требуется высокой надежности и прочности, при этом он не создают излишнюю нагрузку на несущие стены и перегородки.

Что касается конструкционного типа, то его куб весит от 1400 до 1900 кг/м³. Показатели конструкционно-теплоизоляционного керамзитобетона должен варьироваться от 900 и до 1400 кг/м³. Обычно в промышленном строительстве выбирают блоки с оптимальным весом, который не будет делать конструкцию чересчур тяжелой, но при этом обеспечит достаточную прочность. К примеру, в панельных домах сегодня чаще всего используют 800 кг/м³.

Отдельно стоит рассмотреть конструкционный вид. Он обладает наиболее высокой прочностью, если сравнивать с другими видами, при этом его объемная масса достаточно низкая. Это связано с тем, что в строительстве этот вид применяют для облегчения несущей конструкции. Также стоит сказать и про прочность на сжатие, которая составляет от 200 до 400 кг/см2. При необходимости конструкционный керамзитобетон армируют, для этого используется как обычная арматура, так и напряженная. Второй тип можно применять с маркой М200 или выше. В некоторых ситуациях требуется повысить показатели упругости и прочности — для этого используют кварцевый песок, который добавляется при изготовлении раствора.

При выборе подходящего материала для возведения дома рекомендуется выполнить более прочные марки, так как частные дома обычно строятся на 2–3 этажа. В любом случае, оптимальной маркой будет 900–1200 кг/м³.

Удельный вес

Мы разобрали, сколько весит куб теплоизоляционного и строительного керамзитобетона. Удельный вес — отношение объема твердых частиц к их массе, очень часто этот параметр путают с плотностью. Расчет проводится при сухом состоянии материала. Есть ряд факторов, которые существенно влияют на удельную массу, наиболее важный из которых — это размер зерен.

В промышленном строительстве существует три фракции этого наполнителя:

• Песок — размер его фракций составляет 0–5 мм.
• Гравий — разделяется на 3 вида: 5–10, 10–20, 20–40 мм.
• Дробленая фракция — ее размер составляет 5–40 или 0–10 мм.

Почему же мы рассматриваем удельный и объемный вес? Дело в том, что от выбора фракции будет зависеть, сколько вест куб этого материала. По государственному стандарту 9757-90 выставляется марка, соответствующая плотности. К примеру, марка M250 имеет объемный вес 250 кг/м³.

Также будет полезно знать формулу, с помощью которой можно получить максимальную массу керамзитобетона:

g_бс=V_к*g_к+V_м*g_м+1,15Ц

Где:

• g_бс — max возможный объемный вес сухого керамзитобетона, кг/м³;
• g_к и g_м — объемный вес крупного и мелкого заполнителя, кг/м³;
• V_к и V_м — расход крупного и мелкого заполнителя на 1 м³ раствора, м³;
• Ц — расход вяжущего на 1 м³ замешенного керамзитобетона, кг.

Чтобы вычислить массу керамзитобетона, необходимо брать в расчет массу материалов, которые используются при создании раствора, форму и размер. Для примера можно взять стандартные блоки 200х200х400 мм, они могут быть от 6 до 30 кг. Их объемная масса будет около 300 кг на куб.

Керамзитовый гравий фракция 5-10 мм МКР по 1м3

Самая низкая цена на рынке

Честный объем

Работаем с 1961 года

Авто и ж/д доставка

• Описание
• Характеристики
• Документы
• FAQ

Описание

Керамзитовый гравий фракция 5-10 мм ТУ 5712-011-040021260-14

Керамзитовый гравий изготовляется из глины путём её обжига при высоких температурах. ЗАО «Керамзит» осуществляет поставки нескольких различных фракций этого материала.

5-10мм – чаще всего применяется как утепляющий материал для крыш, стен, полов и подвальных помещений. Применяется в качестве наполнителя для бетонных блоков.

Все разновидности керамзитового гравия без труда заполняют пустоты различного объёма и формы, водостойки, не боятся высоких (в том числе и огня) и низких температур, ввиду чего этот материал активно востребован для теплоизоляции отопительных трубопроводов и систем водоснабжения.

Керамзитовый гравий ИСПОЛЬЗУЕТСЯ В КАЧЕСТВЕ:

-тепло- и звукоизоляционной засыпки

-сухой засыпки основания полов

-наполнителя при производстве кирпича, блоков, а также отделочной, тротуарной и бордюрной плитки

-фильтрующего материала для очистных конструкций

-засыпки при дизайнерском оформлении интерьеров

Хранение продукции и гарантийный срок:

Срок хранения неограничен.

Продукцию россыпью возможно хранить как в закрытых помещения или под навесами так и на открытом пространстве

Фасовка продукции производится в 2-х стропные полипропиленовые маркированные МКР с вкладышем по 1 м³ и в бумажные маркированные мешки 0,05 м³.

Возможна фасовка в МКР по 2м³.

Доставка производится:

— от 30 м³ россыпью автотранспортом по Московской области, фурами 26 м³ в МКР или от 50 м³ в бумажных мешках.

— от 88 м³ ж/д транспортом полувагонами россыпью, в случае фасовки в МКР 80 м³.

Всегда есть возможность самовывоза от 1м³.

Характеристики

Документы

Керамзит Сертификат 2

225. 1 Кб

Керамзит Сертификат 3

138.7 Кб

Керамзит Сертификат

604.3 Кб

Протоколы сертиф.испытаний 2016

1.8 Мб

Радиология керамзит 2016

457.3 Кб

Сертификат соотв. керамзит 2016

556.5 Кб

Прайс на керамзитовый гравий

761.8 Кб

FAQ

Вопросы по керамзиту.

Какая минимальная партия доставки?

— минимальная партия доставки россыпью 30 м3, разгрузка боковая.
— минимальная партия доставки мешками 50 литров, 600 мешков (30 м3)
— минимальную партию доставки в МКР уточняйте у менеджеров

Где и как можно хранить керамзит?

Керамзитовый гравий можно хранить под открытым небом и в закрытых помещениях. Срок годности этого товара очень долгосрочен и достигает более 100 лет.

Чем отличается легкий керамзит от тяжелого

Главное отличие заключается в удельном весе продукции, насыпной плотности и прочности производимой продукции.   Различные марки керамзитового гравия имеют разные сферы применения, например марки М800-М1000 используются в строительстве дорог.

Какая фракция мне подойдет?

Фракция 0-5 мм ( керамзитовый песок ) следует использовать для выравнивания оснований, их звуко- и теплоизоляции, для различного вида приготовления строительных смесей.

Фракция 5-10 мм чаще всего применяют как утепляющий материал для стен и крыши, полов и подвальных помещений. Также данная фракция применятся в качестве наполнителя для бетонных изделий.

Фракция 10-20 мм наиболее популярная фракция в строительстве. Утеплитель крыши, полов, подвалов и перекрытий между этажами, а также наполнитель для легких видов керамзитобетонов.

Фракция 20-40 мм является утепляющим материалом для крыш и полов. Также может использоваться в качестве наполнителя для некоторых марок легковесного бетона.

Все разновидности керамзитового гравия без труда заполняют пустоты различного объема и формы, водостойки, не боятся высоких и низких температур, ввиду чего этот материал активно востребован для теплоизоляции отопительных трубопроводов и систем водоснабжения.

Механические свойства легкого бетона, армированного полипропиленом и волокном Barchip, изготовленного из переработанного легкого керамзитобетона

1 Введение

Технический прогресс и эффективность в бетонной промышленности способствовали быстрому росту производства строительных материалов. Следовательно, разработка и строительство этих зданий и инфраструктуры требует огромного количества материалов. Таким образом, бетон, несомненно, является наиболее важным и экономичным строительным материалом, и он практически незаменим (Flatt et al., 2012). Ежегодно закупаются огромные количества различных типов легкого бетона, в том числе бетона с легким заполнителем, бетона с мелким заполнителем и пенобетона (Zhao et al., 2020; Hasan et al., 2021). Среди нескольких типов LWC, бетон с легким заполнителем (LWAC) является одним из наиболее распространенных методов, производимых исследователями (Polat et al., 2010; Yew et al., 2021).

В настоящее время многие исследователи из разных стран пропагандируют переработку отходов, чтобы снизить уровень загрязнения Земли, например чрезмерное использование невозобновляемых источников энергии. Страны, которые проводят такие действия, — Австрия, где самый высокий уровень переработки — 63% всех отходов вывозятся со свалок. Кроме того, наша соседняя страна, Сингапур, отправляет почти 59% своего мусора или отходов на повторное использование, переработку и т. д. (General Kinematics Corporation, 2016). Кроме того, проведение экологически чистых мероприятий в строительстве или морских областях, таких как использование переработанных материалов, использование побочного заполнителя и энергосбережение в области строительства, является одной из основных стратегий устойчивого развития, поскольку оно имеет отношение к воздействию на окружающую среду (Bogas и др., 2015). Следовательно, сохраняйте и сохраняйте доступность дефицитных сырьевых ресурсов и обеспечьте строительство, пригодное для вторичной переработки.

Среди всех типов бетона легкий бетон имеет огромную рыночную стоимость, особенно в плане оптимального проектирования, поскольку стоимость, время и качество всегда являются главными проблемами в строительстве. Сообщалось, что ежегодно во всем мире производится более 10 миллиардов тонн бетона, содержащего мелкий песок, крупный гранитный щебень (Kanojia and Jain, 2017). Таким образом, спрос на легкий бетон постепенно растет из-за его новых уникальных характеристик. Применение легкого бетона в качестве конструктивных элементов, таких как балка, колонна и плита, в качестве каркаса строительной конструкции может значительно снизить постоянные нагрузки, следовательно, общая стоимость проекта может быть снижена. В текущем исследовании было проведено неэкспериментальное исследование путем включения полипропиленового волокна barchip в сочетании с технологией дробленого легкого керамзитового заполнителя (CLECA) для изучения его воздействия на механические свойства легкого бетона.

2 Материалы и методы

2.1 Материалы

2.1.1 Обыкновенный портландцемент

Обыкновенный портландцемент (OPC) Тип 1, 28-дневное f _c значение 42,5 МПа. Это цемент ORANG KUAT OPC плотностью и крупностью 3150 кг/м ³ и 3170 см ² /г соответственно. Этот продукт соответствует стандарту Малайзии MS 522: Часть 1: 2003 и сертифицирован MS ISO 14001.

2.1.2 Вода и суперпластификатор

Питьевая вода из местной водопроводной сети в городе Каджанг, Малайзия со значением pH 6 использовался как для смешивания, так и для отверждения. Суперпластификатор на основе поликарбонового эфира (PCE), степень снижения содержания воды в котором составляет 25%, был добавлен во все смеси для облегчения удобоукладываемости.

2.1.3 Мелкий и крупный заполнитель

В качестве мелкого заполнителя используется речной песок с модулем крупности 2,75. Ситовой анализ проводят в соответствии со стандартом ASTM C 136-01, чтобы получить класс мелкого заполнителя, использованный в этом исследовании. Распределение песка получено путем проведения ситового анализа, как показано в таблице 1. Все пропорции смеси были смешаны с речным песком для улучшения удобоукладываемости легкого бетона.

ТАБЛИЦА 1 . Ситовой анализ песка.

В этом исследовании в качестве крупного заполнителя использовались как дробленый гранит, так и дробленый легкий керамзит (CLECA), как показано на рис. 1. Этот переработанный CLECA был собран в терапевтическом садовом заповеднике в Селангоре, Малайзия. Компания сообщила, что ежегодно производится более 15 тонн CLECA. Согласно Ю и соавт. (2021), измельченные заполнители из скорлупы твердой пальмы (OPS) способны обеспечить значительное улучшение прочности на сжатие по сравнению с заполнителями без дробленого заполнителя. Кроме того, все эти крупные заполнители должны иметь размер, чтобы задерживаться на сите 4,75 мм.

РИСУНОК 1 . Щебень гранитный (А) и щебень LECA (В) .

2.1.4 Волокна

Полипропиленовое волокно barchip (BPP) показано на рисунке 2, а его физические свойства перечислены в таблице 2.

РИСУНОК 2 . Полипропиленовое (BPP) волокно Barchip.

ТАБЛИЦА 2 . Физические свойства волокна BPP.

2.2 Пропорции смеси

Пропорции смеси для всех смесей легкого заполнителя CLECA (LWAC) с различным процентным содержанием объемных долей волокна (0, 0,15, 0,3 и 0,45%), которые использовались в этом исследовании, показаны в таблице 3. Это отмечается, что крупнообъемная фракция (V _f ) имеет тенденцию «забиваться» в смеси и создавать проблемы с удобоукладываемостью (Kosmatka et al., 2002). Таким образом, в этом эксперименте использовали полипропилен (BPP) с низким содержанием V _f (<0,5%).

ТАБЛИЦА 3 . Пропорции смеси CLLWAC-BPP

2.3 Методы испытаний

Испытание на осадку было проведено в соответствии с BS EN: 12350 — Часть 2: 2009 для определения удобоукладываемости измельченного фибробетона с легким заполнителем LECA (CLLWAFRC) с различной объемной долей. (0, 0,15, 0,3 и 0,45%). На все поверхности форм перед отливкой наносили масло. Формы, заполненные осадками, встряхивали на встряхивающем столе для обеспечения однородности смеси. Образцы бетона извлекали из формы через 24 +/- 4 часа после укладки. Все извлеченные из формы образцы были полностью погружены в воду комнатной температуры в резервуаре для отверждения до тех пор, пока они не достигли желаемого возраста испытаний.

Машина для испытаний на сжатие с нагрузкой 3000 кН была изготовлена ​​компанией Unit Test Scientific Sdn. Bhd. Была установлена ​​постоянная скорость нагрузки 3,0 кН/с в соответствии с BS EN 12390 — часть 3 (2009 г.). Та же машина использовалась для испытания на растяжение при раскалывании со скоростью нагрузки 1,5 кН/с в соответствии с BS EN 12390 — часть 6 (2009 г.). Для каждого образца смеси отливали кубики размерами 100 мм × 100 мм × 100 мм для испытания на прочность при сжатии через 7 и 28 дней. Прочность на отрыв образцов смеси на 7 и 28 сутки исследовали, отливая их в цилиндры диаметром 100 мм и длиной 200 мм. Кроме того, три призмы (длина: 500 мм, ширина: 100 мм, глубина: 100 мм) используются для определения поведения прочности на изгиб на 7 и 28 день.

3 Результаты и обсуждение

3.1 Свойства свежего бетона (удобоукладываемость)

Удобоукладываемость CLLWAC с различным процентным содержанием полипропиленового (BPP) волокна представлена ​​нормальным значением осадки, как показано на рисунке 3.

РИСУНОК 3 . Соотношение свежей плотности, затвердевшей плотности и осадки с различным процентным содержанием волокна BPP.

Добавление полипропиленового волокна в CLLWAC отрицательно влияет на обрабатываемость. Значения осадки заметно снижаются с увеличением % волокна BPP. Падение снижается постепенно на 4,6, 13,6 и 27,3% при включении 0,15, 0,30 и 0,45% волокна BPP соответственно. Точно так же для поддержания определенной обрабатываемости требуется больше воды для смазки в случае более высокого процентного содержания волокна. Суперпластификатор также можно использовать для компенсации отрицательного влияния волокна на удобоукладываемость.

Добавление фибры снижает удобоукладываемость бетона таким образом, что связывает и удерживает цементную матрицу, образуя сетчатую структуру в бетоне. Таким образом, эта структура способствует когезии и адгезии между матрицами. По мере увеличения содержания волокон увеличивается площадь поверхности цементного теста, что способствует большему внутреннему трению и требованиям к выполнению работы. Следовательно, вязкость смеси увеличивается, а самотековое течение затрудняется. Согласно Yew et al., 2015, хорошо известно, что включение волокон напрямую влияет на удобоукладываемость и текучесть простого бетона. Однако включение CLLWAC волокна BPP от 0 до 0,45% позволило достичь высокой обрабатываемости со значением осадки от 140 до 200 мм.

3.2 Плотность

Плотность после извлечения из формы (DD) и плотность после сушки в печи (ODD) были измерены для всех смесей, как показано в Таблице 4. DD рассчитывается по весу образцов, измеренному после извлечения из формы; в то время как ODD рассчитывается по весу образцов, измеренному после сушки в печи в течение 24 ч. Все образцы в этом исследовании были отнесены к DD и ODD в диапазоне 1965–1995 кг/м ³ и 1908–1984 кг/м ³ соответственно. В результате достигнута цель получения OPSLWC с ODD менее 2000 кг/м 9 .0021 3 . Образцы также соответствовали требованиям для конструкционного применения в качестве конструкционного легкого бетона (SLWC), определяемого как бетон с ODD не более 2000 кг/м ³ (Newman and Owens, 2003).

ТАБЛИЦА 4 . Свежие и закаленные свойства CLLWAC с различной объемной долей волокна BPP.

ниже В целом наблюдается небольшой прирост всех плотностей по мере увеличения объемной доли волокна BPP. Это может быть связано с теорией плотности упаковки, согласно которой волокна BPP удерживают цементную матрицу близко друг к другу, вызывая эффект упаковки. Таким образом, добавление волокнистого материала, занимаемого в единице объема, увеличивает общую плотность. Как правило, плотность увеличивается по мере увеличения включения волокна. Из предыдущего исследования Bagherzadeh et al. (2012) сообщили об аналогичном результате.

3.3 Прочность на сжатие

3.

3.1 Непрерывное отверждение во влажной среде

Прочность на сжатие каждой смеси через 1, 7 и 28 дней, как показано в Таблице 5. Прочность на сжатие через 28 дней всех смесей находилась в диапазоне 28 –37 МПа, что соответствует требованиям к конструкционному легкому бетону (SLWC) (Ю и др., 2020). Включение волокон BPP повысило прочность на сжатие на 5,7–27,6% через 7 дней и на 2,5–31,0% через 28 дней. Это явление может быть связано с эффектом перемычки волокон BPP. С точки зрения геометрии волокно BPP является более жестким и более эффективным в сдерживании крупных трещин. Соединительный мостик между волокнами и цементной матрицей может предотвратить растрескивание, вызванное боковым растяжением, вызванным сжимающей нагрузкой (Yap et al., 2017 и Shafigh et al., 2011). Этот процесс объясняется способностью волокна BPP останавливать трещины или эффектом перекрытия в бетоне (Yew et al., 2021). На рисунке 4 показан тип разрушения кубических образцов со стороной 100 мм из простого бетона и CLLWAC-BPP0,45% соответственно.

ТАБЛИЦА 5 . Прочность на сжатие каждой смеси в разном возрасте.

РИСУНОК 4 . Схема разрыва CLLWAC-BPP0% (слева) и CLLWAC-BPP0,45% (справа) .

3.4 Прочность на растяжение при расщеплении

На рисунке 5 представлена ​​прочность на растяжение при расщеплении CLLWAC с различными объемными процентами добавления волокна BPP в возрасте отверждения 7 и 28 дней.

РИСУНОК 5 . Прочность на разрыв при расщеплении CLLWAC с различным процентным содержанием объемной доли волокна BPP через 7 и 28 дней.

underТенденция увеличения прочности на растяжение при расщеплении ясна, что представляет собой увеличение прочности при увеличении процентного содержания волокна BPP, как показано на рисунке 5. Прочность на растяжение при раскалывании растет экспоненциально с увеличением процентного содержания волокна до пика 2,86 МПа через 7 дней. возраст отверждения и 3,12 МПа через 28 дней отверждения. Прочность на растяжение при раскалывании развивается медленнее, чем прочность на сжатие в течение всего периода отверждения. Процентные улучшения: 5,69, 5,63, 4,93 и 9.0,25% с процентным содержанием клетчатки 0, 0,15, 0,30 и 0,45% соответственно.

Добавление волокна BPP значительно влияет на режим и механизм разрыва бетонного цилиндра. Это явление может быть связано с остановкой трещин волокнами BPP, поэтому бетон может подвергаться очень большим деформациям до полного неконтролируемого разрушения. Можно заметить, что CLLWAC без армирования волокном имеет тенденцию разрываться таким образом, что при разрушении он разделяется сразу на две половины, в то время как CLLWAC, армированный волокном, растрескивается только вдоль продольной части бетонного цилиндра. Можно заметить, что CLLWAC-BPP0,45% склонен к отказу в более пластичном режиме. Это особенно верно, когда фибра продлевает способность бетона выдерживать нагрузку и выдерживать большие деформации без разрушения на куски. Аналогичное поведение было зарегистрировано для легкого бетона OPS с волокнами полипропилена и ПВХ (Yew et al. , 2015; Yew et al., 2016; Loh et al., 2021). Характер отказов CLLWAC-BPP0% и CLLWAC-BPP0,45% показан на рис. 6.9.0005

РИСУНОК 6 . Режим разрыва между CLLWAC-BPP0% (слева) и CLLWAC-BPP0,45% (справа) .

3.5 Модуль упругости

Согласно исследованию, все образцы нагружаются в двух точках до разрыва. На рисунке 7 показаны результаты MOR CLLWAC с различными объемными долями волокна BPP в возрасте отверждения 7 и 28 дней.

РИСУНОК 7 . Модуль разрыва CLLWAC с разным процентным содержанием волокна BPP в возрасте отверждения 7 и 28 дней.

На основании рисунка 7 можно заявить, что MOR увеличивается пропорционально увеличению объемной доли волокна SPP. MOR варьировался от минимального 2,53 МПа до максимального 3,53 МПа через 7 дней и от 2,70 МПа до 3,91 МПа через 28 дней. Изменения MOR в процентах от CLLWAC-BPP0% составляют 39,40% через 7 дней и 45,01% через 28 дней. Таким образом, CLLWAC-BPP0,45% показал самый высокий MOR, аналогичный в случае прочности на сжатие и прочности на растяжение при расщеплении. На Рисунке 7 показаны режимы разрушения простого CLLWAC и CLLWAC, армированного волокном. Было снято несколько видов для изучения их вариаций в характере растрескивания при разрушении изгиба.

При сравнении рисунка 8 основное заметное различие заключалось в том, как трещина распространялась через призму размером 100 мм × 100 мм × 500 мм при изгибе. Когда бетон подвергается изгибу, поведение при растяжении склонно определять его прочность, поскольку бетон является хрупким и слабым при растяжении. Из рисунка 8 видно, что присутствие волокна препятствует распространению трещины (внизу). Однако трещина быстро распространяется параллельно приложенной нагрузке, разделяя призму на части в случае без волокна. Внезапное разрушение обычно происходило в случае бетона с легким заполнителем с более низкой прочностью на растяжение, особенно при изгибе.

РИСУНОК 8 . Схема разрыва между CLLWAC-BPP0% (вверху) и CLLWAC-BPP0,45% (внизу) .

Наличие волокон в бетоне интегрирует цементные матрицы, чтобы свести к минимуму распространение трещин. По мере постепенного приложения нагрузки начинается развитие трещин, волокна приспосабливаются к поверхностям трещин и контролируют ширину или раскрытие трещин. Волокна обеспечивают эффект моста, вытесняя мелкие трещины с образованием связующего моста, удерживающего отверстия. Растяжение волокон позволяет распределить напряжение и способствует дополнительному механизму поглощения энергии. Эти механизмы задерживают разрушение, в то же время допуская большую деформацию. Таким образом, можно сделать вывод об увеличении прочности бетона на растяжение.

Помимо объемной доли, геометрии и соотношения сторон, распределение и ориентация волокон в цементной матрице также влияет на прочность бетона на растяжение. Состояние дисперсии волокна является случайным из-за влияния агрегатов и самой силы тяжести волокна, однако гомогенное распределение обычно может быть обеспечено при более высоком содержании волокна. Ориентация волокна перпендикулярно приложенной нагрузке приводит к более высокой прочности на растяжение. В противном случае параллельные волокна снижают прочность на растяжение, поскольку параллельное расположение увеличивает слабую межфазную переходную зону между волокнами и цементным тестом (Jin, 2016).

4 Заключение

На основании экспериментальных результатов этого исследования включение волокна BPP в CLLWAC оказало положительное влияние на механические свойства. Это помогает остановить распространение трещин за счет эффекта перекрытия, обеспечивает передачу напряжения, способствует дополнительным механизмам поглощения энергии и, следовательно, допускает большую деформацию. Таким образом, можно сделать следующие выводы:

1) Включение полипропиленового (BPP) волокна barchip оказывает незначительное влияние на плотность. Наблюдается небольшое увеличение плотности по мере увеличения процентного содержания волокна BPP.

2) Включение волокна BPP в CLLWAC снизило удобоукладываемость, где скорость осадки увеличивалась по мере увеличения содержания волокна.

3) Включение волокна BPP в CLLWAC оказало положительное влияние на механические свойства. Это помогает остановить распространение трещин за счет эффекта перекрытия, обеспечивает передачу напряжения, способствует дополнительным механизмам поглощения энергии и, следовательно, допускает большую деформацию.

4) Развитие прочности на растяжение при раскалывании ускоряется по мере увеличения объемной доли волокна BPP в CLLWAC. Прочность на растяжение при расщеплении увеличивалась экспоненциально, достигая 2,86 и 3,16 МПа соответственно через 7 и 28 дней для волокна с 0,45% BPP.

5) Чем выше процент волокна BPP в CLLWAC, тем выше MOR. При максимальном содержании волокна BPP 0,45% прирост MOR на 7 и 28 день достигает 39,4 и 45,0% соответственно.

Заявление о доступности данных

Необработанные данные, подтверждающие заключение этой статьи, будут предоставлены авторами без неоправданных оговорок.

Вклад авторов

«Концептуализация, MKY и MCY; методология, YL и FL; программное обеспечение, JB и SH; проверка, JB, MKY, MCY и YL; формальный анализ, SH и FL; расследование, MKY и JB; ресурсы, MKY и MCY; обработка данных, MKY; написание — подготовка первоначального проекта, MKY и MCY; написание — обзор и редактирование, MKY, MCY и JB; визуализация, FL, YL и SH; авторский надзор, МКУ и МКУ; администрирование проекта, MKY и MCY; приобретение финансирования, MKY Все авторы прочитали и согласились с опубликованной версией рукописи.

Конфликт интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Примечание издателя

Все утверждения, изложенные в этой статье, принадлежат исключительно авторам и не обязательно представляют претензии их дочерних организаций или издателя, редакторов и рецензентов. Любой продукт, который может быть оценен в этой статье, или претензии, которые могут быть сделаны его производителем, не гарантируются и не поддерживаются издателем.

Благодарности

Авторы выражают благодарность за финансовую поддержку Университета Тунку Абдул Рахман в рамках Исследовательского фонда Университета Тунку Абдул Рахман (UTARRF).

Ссылки

Багерзаде Р., Пакраван Х. Р., Садеги А. Х., Латифи М. и Мерати А. А. (2012). Исследование по добавлению полипропиленовых волокон для армирования легких цементных композитов (LWC). J. Ткани из инженерных волокон 7 (4), 13–21. дои: 10.1177/155892501200700410

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Google Scholar

Богас, Дж. А., де Брито, Дж., и Фигейредо, Дж. М. (2015). Механические характеристики бетона, изготовленного из переработанного легкого керамзитобетона. Дж. Чистый. Произв. 89, 187–195. doi:10.1016/j.jclepro.2014.11.015

CrossRef Full Text | Google Scholar

BS EN 12390 (2009). Часть 3, испытание затвердевшего бетона – прочность на сжатие образцов для испытаний . Великобритания: Британский институт стандартов.

Google Scholar

Flatt, R.J., Roussel, N., and Cheeseman, C.R. (2012). Бетон: экологический материал, который нуждается в улучшении. Дж. Евро. Керам. соц. 32 (11), 2787–2798. doi:10.1016/j.jeurceramsoc.2011.11.012

CrossRef Полный текст | Google Scholar

General Kinematics Corporation (2016). 10 лучших стран мира по переработке отходов. [онлайн] Доступно по адресу: https://www. generalkinematics.com/blog/top-10-recycling-countries-around-world/ (по состоянию на 3 мая 2018 г.).

Google Scholar

Хасан М., Саиди Т. и Афифуддин М. (2021). Механические свойства и гигроскопичность легкого бетона с использованием легкого заполнителя из диатомита. Строительный строительный материал. 277, 122324. doi:10.1016/j.conbuildmat.2021.122324

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Джин, Б. (2016). Исследование механических свойств и микроструктуры высокопрочного полипропиленового фибробетона с легким заполнителем. Строительство Строительный материал. 118, 27–35.

Google Scholar

Каноджиа А. и Джейн С. К. (2017). Использование скорлупы кокосового ореха в качестве крупного заполнителя в бетоне. Строительный строительный материал. 140, 150–156. doi:10.1016/j.conbuildmat.2017.02.066

CrossRef Full Text | Google Scholar

Косматка С. Х., Керхофф Б. и Панарез В. К. (2002). Разработка и контроль бетонных смесей . 14-е изд. США: Портленд Джем Ассоти.

Google Scholar

Ло, Л. Т., Ю, М. К., Ю, М. К., Бех, Дж. Х., Ли, Ф. В., Лим, С. К., и др. (2021). Механические и термические свойства легкого бетона из синтетического полипропилена, армированного волокном из возобновляемых источников масличной пальмы. Materials 14 (9), 2337. doi:10.3390/ma14092337

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Ньюман Дж. и Оуэнс П. (2003). «Свойства легкого бетона», в Advanced Concrete Technology. Процессы . Редакторы Дж. Ньюман и Б. Чу (Оксфорд: Баттерворт — Хайнеманн), 3–29. doi:10.1016/b978-075065686-3/50288-3

CrossRef Full Text | Google Scholar

Полат Р., Демирбога Р., Каракоч М.Б. и Туркмен И. (2010). Влияние легкого заполнителя на физико-механические свойства бетона, подвергающегося воздействию циклов замораживания-оттаивания. Холодные регионы Науч. Тех. 60, 51–56. doi:10.1016/j.coldregions.2009.08.010

Полный текст CrossRef | Академия Google

Шафиг П. , Махмуд Х. и Джумаат М. З. (2011). Влияние стальной фибры на механические свойства легкого бетона из скорлупы масличной пальмы. Матер. Дес. 32, 3926–3932. doi:10.1016/j.matdes.2011.02.055

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Яп С.П., Аленгарам У.Дж., Мо К.Х. и Джумаат М.З. (2017). Характеристики пластичности стальных фибробетонных балок из скорлупы масличной пальмы при изгибной нагрузке. евро. Дж. Окружающая среда. Гражданский инж. , 1–13. Дои: 10.1080/19648189.2017.1320234

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ю М.К., Бин Махмуд Х., Анг Б.К. и Ю М.К. (2015). Влияние низкой объемной доли волокон поливинилового спирта на механические свойства легкого бетона с оболочкой масличной пальмы. Доп. Матер. науч. англ. 2015, 1–11. doi:10.1155/2015/425236

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ю М.К., Бин Махмуд Х., Анг Б.К. и Ю М.К. (2015). Влияние низкой объемной доли волокон поливинилового спирта на механические свойства легкого бетона с оболочкой масличной пальмы. Доп. Матер. науч. англ. 2015, 1–11. doi:10.1155/2015/425236

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ю М. К., Махмуд Х. Б., Шафиг П., Анг Б. К. и Ю М. К. (2016). Влияние полипропиленовых витых пучковых волокон на механические свойства высокопрочного легкого бетона из скорлупы масличной пальмы. Матер. Структура 49 (4), 1221–1233. doi:10.1617/s11527-015-0572-z

CrossRef Full Text | Google Scholar

Ю, М. К., Ю, М. К., Бех, Дж. Х., Со, Л. Х., Ли, Ф. В., и Нг, Т. К. (2020). Текст научной работы на тему «Влияние высокоэффективного полипропиленового волокна и термообработанной оболочки твердой пальмы на прочностные свойства легкого бетона» Евро. Дж. Окружающая среда. Гражданский инж. , 1–20. doi:10.1080/19648189.2018.1509022

CrossRef Full Text | Google Scholar

Ю, М. К., Ю, М. К., Бех, Дж. Х., Со, Л. Х., и Лим, С. К. (2021). Влияние предварительно обработанной оболочки на твердую оболочку и оболочку из тенера на высокопрочный легкий бетон. J. Building Eng. 42, 102493. doi:10.1016/j.jobe.2021.102493

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чжао Х., Дин Дж., Ли С., Ван П., Чен Ю., Лю Ю. и др. (2020). Влияние легкого заполнителя пористых сланцевых отходов кирпича на механические свойства и автогенную деформацию раннего бетона. Строительство Строительный материал. 261, 120450. doi:10.1016/j.conbuildmat.2020.120450

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Механические свойства легкого бетона, армированного фиброй, содержащего поверхностно-активное вещество

На этой странице

АннотацияВведениеВыводыСсылкиАвторское правоСтатьи по теме

Газобетон, армированный фиброй, был разработан для уменьшения плотности бетона и улучшения его огнестойкости, теплопроводности и энергии. поглощение. Были проведены испытания на сжатие для определения основных свойств FALC. Основными независимыми переменными были типы и объемная доля волокон, а также количество воздуха в бетоне. Полипропиленовые и углеродные волокна исследовались при объемных соотношениях 0, 1, 2, 3 и 4%. В качестве легкого заполнителя использовался керамзит. Для снижения водоцементного отношения и сохранения хорошей удобоукладываемости был использован самоуплотняющийся агент. Также было добавлено поверхностно-активное вещество для введения воздуха в бетон. Это исследование предоставляет основную информацию о механических свойствах FALC и сравнивает FALC с легким бетоном, армированным волокнами. Исследуемые свойства включают удельный вес, прочность на одноосное сжатие, модуль упругости и показатель ударной вязкости. На основе свойств была предложена модель прогнозирования напряжения-деформации. Было продемонстрировано, что предложенная модель точно предсказывает напряженно-деформированное поведение FALC.

1. Введение

За последние три десятилетия сборные конструкции применялись для строительства небольших домов и высотных зданий, а сборные железобетонные панели стали одним из широко используемых материалов в строительной системе. В последнее время большое внимание уделяется использованию легкого бетона для сборного железобетона для улучшения таких характеристик зданий, как снижение статической нагрузки, огнестойкость и теплопроводность. Кроме того, конструкция сборного здания должна быть способна противостоять ударным нагрузкам, в частности, землетрясениям, так как устойчивость этих зданий к землетрясениям при исполнении становится важным фактором [1, 2].

Было предпринято много усилий для разработки бетона с высокими эксплуатационными характеристиками для строительных конструкций с повышенными эксплуатационными характеристиками и безопасностью. Были разработаны и экспериментально проверены различные типы сборных железобетонных изделий, такие как легкий автоклавный газобетон (AALC), фибробетон (FRC) и легкий бетон. Некоторые из них нашли применение в полномасштабных строительных конструкциях. AALC хорошо известен и широко распространен, но его небольшой размер и слабая прочность ограничивают его использование в элементах конструкции [3]. Бетоны с легким заполнителем обеспечивают прочность, снижение статической нагрузки и теплопроводность, но их ограниченная способность поглощать энергию землетрясения вызывает опасения. Напротив, FRC обладает большей способностью поглощать энергию, которая называется «пластичностью или способностью к неупругой деформации», чем обычный бетон, но его вес создает проблемы. Легкий фибробетон (FALC) имеет многообещающее будущее для сборных железобетонных панелей, которые можно использовать как в небольших, так и в высоких строительных конструкциях, поскольку он сочетает в себе комфорт AALC, адаптируемость легкого заполнителя и надежность FRC [4–6]. ].

Целью данного исследования является исследование свойств материала FALC, включая прочность на сжатие, модуль упругости и индекс ударной вязкости, с различной плотностью, волокнами и объемными долями волокон. Кроме того, представлено новое уравнение модуля упругости и оценено влияние волокон на прочность и ударную вязкость. На основе этих свойств предлагается модель прогнозирования напряжения-деформации.

2. Экспериментальные программы

Для проведения этого эксперимента использовались конструкции легких бетонных смесей с различной плотностью, объемом воздуха, объемом рубленого волокна и типами. Для улучшения прочности на сжатие и пластичности, а также характеристик стеновых панелей, крупнозернистого керамзита, мелкого заполнителя и поверхностно-активного вещества для контроля плотности в лабораторных экспериментах использовались два различных вида рубленых волокон и самоуплотняющаяся добавка. Кроме того, предварительные результаты испытаний включали не только полную кривую напряжения-деформации, но и показатель пластичности, такой как энергия разрушения на единицу прочности или отношение деформации разрушения к деформации текучести, чтобы найти конститутивную модель. В данной работе содержание ПАВ составляло 0 и 0,1 %, объемная доля волокна – 0, 1, 2, 3 и 4 %.

2.1. Материалы

Используемые материалы состояли из раннего высокопрочного цемента Типа I, удовлетворяющего требованиям ASTM C150, крупнозернистого легкого заполнителя и мелкого легкого заполнителя. Самоуплотняющийся агент (Sika ViscoCrete 6000) был использован для уменьшения количества воды и поддержания хорошей удобоукладываемости. Поверхностно-активное вещество использовалось для контроля плотности бетона. Волокна, используемые в настоящее время в бетоне, можно разделить на два типа. Низкомодульные волокна с высоким удлинением, такие как нейлон, полипропилен и полиэтилен, обладают высокими характеристиками поглощения энергии. Они не улучшают силу; однако они придают прочность и устойчивость к ударным и взрывным нагрузкам. С другой стороны, высокопрочные высокомодульные волокна, такие как сталь, стекло, асбест и углерод, дают прочные композиты. Они придают композиту прочность и жесткость и, в разной степени, динамические свойства. В этом испытании использовались полипропилен и углеродное волокно. В таблице 1 представлены свойства этих волокон. В табл. 2 и 3 приведены свойства заполнителей и примесей соответственно.

2.2. Пропорции смеси

Все смеси имели содержание цемента 560 кг/м ³ и содержание волокна 5,6, 11,2, 16,8 или 22,4 кг/м ³ . Это содержание цемента было выбрано из предыдущих испытаний, чтобы обеспечить прочность на сжатие около 38 МПа. Водоцементное отношение было зафиксировано на уровне 0,45. Самоуплотняющаяся добавка обеспечивала максимальное снижение содержания воды (10%~45% от обычного водоцементного соотношения), повышала начальную прочность и обеспечивала превосходную пластичность при сохранении осадки до двух часов. Для предотвращения спутывания или комкования волокон с последующим неравномерным распределением волокон использовали самоуплотняющийся агент и смеситель с малым усилием сдвига. В таблице 4 представлены подробные пропорции смешивания.

За исключением партий без поверхностно-активного вещества, для всех партий применялась одна и та же процедура смешивания. Сначала мелкий заполнитель и воду смешивали в течение 2 минут, чтобы обеспечить впитывание, так как мелкие легкие заполнители предварительно не замачивались. Затем в цемент добавляли поверхностно-активное вещество на 5 минут, чтобы образовались пузырьки воздуха. После этого в течение 3 минут смешивали крупный заполнитель, волокна и самоуплотняющийся агент. Во время смешивания не наблюдалось спутывания или скручивания волокон. Иногда время смешивания было больше, чем описано, из-за непредвиденных обстоятельств с поверхностно-активным веществом.

2.3. Образцы для испытаний

Все цилиндры из легкого фибробетона для испытаний на сжатие имели размеры 100 × 200 мм. Образцы отливали в пластиковые формы и уплотняли вручную и вибратором. После заливки образцы накрывали влажными полотенцами на 24 часа. Затем их отверждали в ванне с насыщенной водой при температуре 23 ± 2°C в течение семи дней. После четырех суток сушки в лабораторных условиях при температуре 21 ± 2°С и влажности 50 ± 15 % их подвергали испытаниям.

Все образцы были испытаны на одноосное сжатие с использованием жестких стальных пластин на 100-тонной испытательной раме MTS. Нагрузка и перемещение измерялись с помощью тензодатчика и LVDT нагрузочной рамы. Осевую деформацию измеряли с помощью экстензометров, расположенных на противоположных сторонах цилиндра. Среднее значение этих показаний экстензометра принималось за значение осевой деформации. Все измерения были сохранены в компьютере, который запускает тестовую рамку MTS.

3. Результаты испытаний

3.1. Прочность на сжатие

По результатам испытаний (табл. 5 и 6) для легкого бетона с полипропиленовой фиброй без поверхностно-активного вещества осевые напряжения составляли от 31,5 до 38,3 МПа, при этом осевая деформация при пиковом напряжении изменялась от 0,0034 до 0,0044 мм/мм. Для легкого бетона с углеродным волокном без поверхностно-активного вещества осевые напряжения находились в диапазоне от 29,9 до 39,4 МПа, при этом осевая деформация при пиковом напряжении варьировалась от 0,0037 до 0,0046 мм/мм.

В поперечном направлении при использовании 0,1% поверхностно-активного вещества в легком бетоне с полипропиленовым волокном осевые напряжения находились в диапазоне от 12,1 до 17,0 МПа, при этом осевая деформация при пиковом напряжении варьировалась от 0,0021 до 0,0028 мм/мм. Для легкого бетона из углеродного волокна с 0,1% поверхностно-активного вещества осевые напряжения составляли от 12,6 до 17,5 МПа, при этом осевая деформация при пиковом напряжении варьировалась от 0,0023 до 0,0031 мм/мм.

Как показано в Таблице 6, при добавлении 0,1% поверхностно-активного вещества прочность на сжатие снизилась на 50 ~ 58%. В легком бетоне из полипропилена и углеродного волокна без поверхностно-активных веществ добавление волокон еще больше увеличило прочность до 3% объемной доли волокна. Как в полипропиленовом, так и в легком бетоне с углеродным волокном с 0,1% поверхностно-активного вещества увеличение содержания волокна приводило к постепенному снижению прочности на сжатие. Таким образом, двумя основными факторами, снижающими прочность на сжатие, являются объемная доля волокна и количество поверхностно-активного вещества (рис. 1).

3.2. Модуль упругости

Модуль упругости является основным фактором прочности бетона. В случае легкого фибробетона без поверхностно-активного вещества увеличение модуля упругости, по-видимому, незначительно зависит от объемной доли волокна. При этом снижение модуля упругости, обеспечиваемое волокнами с 0,1% ПАВ, было значительным. Для полипропиленового и углепластикового легкого бетона без поверхностно-активного вещества модуль упругости составлял от 6,6 до 12,0 ГПа и от 8,2 до 10,4 ГПа соответственно. С другой стороны, для легкого бетона из полипропилена и углеродного волокна с 0,1% ПАВ модуль упругости колебался от 5,3 до 7,3 ГПа и от 6,0 до 8,3 ГПа соответственно (см. табл. 5 и 6). Согласно рисунку 2, наилучшая объемная доля волокна для модуля упругости во всех случаях составляет от 2% до 3%.

Согласно ACI 318-05 [1] модуль упругости бетона зависит от его прочности на сжатие и плотности. Однако не существует конкретного уравнения для модуля упругости с удельным весом от 1120 до 1440 кг/м ³ . На рисунках 3 и 4 показано сравнение модуля упругости уравнения ACI с экспериментальными данными как для полипропиленового волокна, так и для углеродного волокна. Сравнение модуля упругости из экспериментальных данных с уравнением ACI 318-05 показывает, что в единице веса между 1425,6 и 14890,7 кг/м ³ с обоими волокнами, уравнение ACI 318-05 завышает примерно 16~104% экспериментальных данных. Для сравнения, при удельной массе между 1137,3 и 1297,5 кг/м ³ значения модуля упругости по уравнению ACI Code 8.5 колеблются от –21% до 19% для обоих волокон. Влияние объемной доли волокна и удельного веса на модуль упругости представлено в таблицах 5 и 6. Уравнение (1) связывает эти результаты со значениями, рассчитанными с помощью модуля упругости, приведенного в ACI 318-05.
где = модуль упругости фибропористого легкого бетона, а = модуль упругости, рассчитанный по уравнению ACI 318-05 (ГПа).

3.3. Удельный вес

Удельный вес бетона был измерен через 7 дней отверждения и снова после 4 дней сушки в лабораторных условиях при температуре 21 ± 2°C и влажности 50 ± 15%. Результаты представлены в таблицах 5 и 6. Удельный вес легкого бетона, армированного полипропиленовой фиброй, варьировался от 1467,7 до 1489,7 кг/м ³ , при прочности на сжатие от 31,5 до 38,3 МПа. Для легкого бетона, армированного углеродным волокном, удельный вес варьировал от 1425,6 до 1505,7 кг/м 9 . 0021 3 , а прочность на сжатие варьировалась от 29,9 до 39,4 МПа. Для легкого бетона, армированного полипропиленовым волокном, с содержанием поверхностно-активного вещества 0,1% и плотностью от 1201,4 до 1297,5 кг/м ³ прочность на сжатие варьировалась от 12,1 до 17,0 МПа. Для легкого бетона, армированного углеродным волокном, с содержанием поверхностно-активного вещества 0,1% и плотностью от 1137,3 до 1297,5 кг/м ³ прочность на сжатие варьировалась от 12,6 до 17,5 МПа. Обнаружено отсутствие тренда ни в отношении объемной доли волокон, ни в отношении типов волокон.

3.4. Индекс ударной вязкости (TI)

Одной из основных целей добавления волокон в бетонную матрицу является повышение ее прочности, способности поглощать энергию и сделать ее более пригодной для использования в конструкциях, подвергающихся ударным и сейсмическим нагрузкам. Нормализованные кривые напряжение-деформация (рис. 5) показывают, что наклон восходящей части кривых в легком бетоне, армированном волокном, такой же, как и в обычном легком бетоне. Однако в послепиковой части кривой напряжение-деформация кривые постепенно падают, а затем увеличиваются способности к деформации. Рисунок 6 показывает, что добавление волокон улучшило пластичность в ограниченной степени. Повышение ударной вязкости с объемной долей волокна более существенно для углеродного волокна, чем для полипропиленового волокна [7].

Показатель ударной вязкости определяется здесь как площадь под кривой напряжения-деформации фибробетона до деформации 0,015, деленная на площадь легкого бетона без волокна с нормализованным напряжением до деформации 0,015. Прочность легкого бетона, армированного полипропиленом и углеродным волокном без поверхностно-активных веществ, составила от 1,05 до 1,33 и от 1,05 до 1,74 соответственно. Однако при 0,1 % поверхностно-активного вещества ударная вязкость колебалась от 2,11 до 2,75 для полипропилена и от 1,97 до 2,64 для углеродного волокна.
где — индекс армирования ().

Увеличение объемной доли и модуля упругости волокон обычно приводило к уменьшению наклона нисходящей части кривой напряжения-деформации. Для обоих волокон увеличение объемной доли волокон привело к аналогичным результатам. Соотношение размеров () и объемная доля волокна, по-видимому, играют важную роль в улучшении пиковой деформации и ударной вязкости композита. Улучшение индекса ударной вязкости за счет добавления большего количества фибры было относительно значительным в бетонах с более низким удельным весом.

Как упоминалось выше, послепиковая часть кривой напряжения-деформации для FALC в значительной степени связана с соотношением размеров и объемной долей волокна. Поэтому для нисходящей части кривой для FALC выбирается точка перегиба () на основе индекса армирования. В предложенном Эзельдином и Балагуру уравнении [4] уравнение получено из точки перегиба модуля упругости от индекса армирования для высокопрочного железобетона, однако, как указано, послепиковая часть кривой напряжения-деформации отличалась между высокопрочными и легкий бетон. В FALC модуль упругости в точке перегиба должен быть получен из модуля упругости каждого волокна, кроме индекса армирования, затем выбирается точка перегиба на основе индекса ударной вязкости.

Было получено следующее уравнение:
где = показатель ударной вязкости, = деформация в точке перегиба и = деформация при максимальном напряжении.

4. Предлагаемая конститутивная модель напряжения-деформации

Поведение материала при сжатии необходимо для проектирования конструкций с использованием FALC. На форму одноосной кривой напряжения-деформации сильно влияют следующие два условия: одно для испытаний, другое для характеристик бетона. Условия испытаний включают жесткость испытательной машины, размер и форму образца, зависимость образца от жесткости машины, скорость деформации и тип нагрузки. Другим является соотношение В/Ц, характеристики цемента, удельный вес и характеристики заполнителя. В то время как прочность на сжатие используется для расчетов прочности структурных компонентов для FALC, нисходящая часть кривой напряжения-деформации необходима для оценки сопротивления ударной вязкости, которое важно для пластичности конструкций.

В этом исследовании математическое уравнение основано на прочности на сжатие, удельной массе, объемной доле волокна, соотношении размеров волокон и модуле упругости волокон. Уравнение должно иметь простую форму для применения при проектировании конструкций. Восходящий участок кривой должен включать не только модуль упругости с единицей веса и прочностью на сжатие, но и прочность на сжатие с объемной долей волокна. Нисходящая часть после точки заражения включает показатель прочности с показателем упрочнения.

Наилучшая аппроксимация кривой с помощью уравнения полиномов второго порядка с помощью статистического анализа была выполнена для получения взаимосвязи между параметрами до точки перегиба на нисходящей части кривой напряжения-деформации и от точки перегиба до конца.

4.1. Восходящий участок кривой напряжения-деформации

Математическое уравнение следующего вида описывает восходящий участок кривой напряжения-деформации фибропористого легкого бетона:
где = напряжение сжатия; = максимальное сжимающее напряжение; = деформация; = деформация при максимальном напряжении; , = параметры, подлежащие расчету; = деформация в точке перегиба.

Параметр «» управляет прочностью кривой на сжатие в пиковой точке. Найти параметр «», так как единица в любой степени равна единице; в пиковой точке,

Как указано, прочность бетона на сжатие имеет хорошую корреляцию с объемной долей волокна. Были разработаны следующие уравнения:

В аналитической модели предлагается параметр «», относящийся к наклону нисходящей части кривой напряжения-деформации. Значение «» зависит от модуля упругости () и коэффициента удлинения () волокна. Для FALC наклон нисходящей части увеличивается с увеличением модуля упругости и соотношения размеров волокна.

4.2. Нисходящий участок кривой напряжения-деформации

Увеличение объемной доли и модуля упругости волокон обычно приводило к увеличению наклона нисходящего участка кривой напряжения-деформации. Для обоих волокон увеличение объемной доли волокна при постоянной объемной доле привело к аналогичным результатам. Соотношение размеров и длина волокна, по-видимому, играют важную роль в улучшении пиковой деформации и ударной вязкости композита. При прочих равных улучшения за счет добавления волокон были относительно более значительными при более низких значениях прочности матрицы на сжатие.

Заполнители в FALC имеют более низкую жесткость, чем строительный раствор, в отличие от обычного бетона. Таким образом, сжимающие нагрузки в основном несет более жесткая матрица раствора, соответствующая соотношению жесткостей между матрицей и заполнителями, что вызывает поперечные растягивающие напряжения в заполнителях и матрице. Наконец, разрушение происходит после превышения предела прочности заполнителей. Трещины обычно распространяются прямо через частицы заполнителя. Гладкие поверхности излома передают меньше напряжения и инициируют хрупкое разрушение.

Простое математическое уравнение следующего вида описывает восходящий участок кривой напряжения-деформации фибропористого легкого бетона. Чтобы предотвратить разрыв в нисходящей части кривой, вместо:
где = прочность фибробетона в точке перегиба, = деформация, и = параметр, подлежащий расчету, параметр «» зависит от индекса армирования ().

На рис. 7 показано аналитическое осевое напряжение в зависимости от осевой деформации для полипропиленового волокна и углеродного волокна. Чтобы продемонстрировать эффективность типов волокон, соотношение осевого напряжения и осевой деформации, предсказанное фиксированным поверхностно-активным веществом, было рассчитано и сопоставлено с различной объемной долей волокна.

5. Выводы

Экспериментальная работа, представленная здесь, была направлена ​​на определение механических свойств и характеристик напряженно-деформированного состояния легкого фибробетона. Были сделаны следующие выводы. (1) При использовании обычного легкого заполнителя плотность FALC в сухом состоянии до 1137 кг/м ³ может быть достигнута за счет добавления 0,1% поверхностно-активного вещества и добавок. (2) Как прочность на сжатие, так и модуль упругости сильно зависят от количества воздуха в бетоне. Увеличение содержания поверхностно-активного вещества приводит к снижению прочности на сжатие и модуля упругости по сравнению с бетоном без поверхностно-активных веществ. (3) Как прочность на сжатие, так и модуль упругости слабо зависят от количества волокна в бетоне. (4) Показатель ударной вязкости сильно зависит от количества фибры в ячеистом бетоне. В то время как увеличенная объемная доля полипропиленового волокна улучшает показатель ударной вязкости бетона, углеродное волокно улучшает этот показатель в большей степени. (5) Кривая напряжение-деформация была представлена ​​с использованием дробного уравнения, основанного на показателе армирования. Справедливая корреляция была достигнута при прогнозировании кривой напряжения-деформации.

Ссылки

1. Комитет ACI 318, Строительные нормы и правила для железобетона (ACI 318-05) и комментарий , Американский институт бетона, Детройт, штат Мичиган, США, 2005.

2. 9000 Building Research Establishment. газобетон», Building Research Establishment Digest 342, стр. 1–8, март 1989 г.0379 Журнал ACI , том. 64, pp. 104–110, 1967.

   Просмотр по адресу:

   Google Scholar

3. Эзельдин А.