Исследования физико-механических и конструктивных характеристик вибрированных, центрифугированных и виброцентрифугированных бетонов
https://doi.org/10.23947/2687-1653-2021-21-1-5-13
Аннотация
Введение. В настоящее время остро стоит проблема получения облегченных бетонных и железобетонных изделий и конструкций с улучшенными структурой и характеристиками. Этого можно добиться центрифугированием или более совершенным способом — виброцентрифугированием. В то же время влияние центробежных и центростремительных сил инерции в данных видах технологий приводит к различиям свойств по сечению бетонных изделий и конструкций. Чтобы отразить это в расчетах, необходимо экспериментально и аналитически исследовать качественную и количественную картины таких различий в характеристиках бетонов, полученных по разным технологиям.
Материалы и методы. В исследовании применялись усредненные по сечению характеристики бетона —
«интегральные характеристики бетона». Применяемые сырьевые материалы: портландцемент марки 500, щебень фракции 5–20, песок средний. Было изготовлено и испытано девять контрольных образцов кольцевого сечения, полученных вибрированием, центрифугированием и виброцентрифугированием. Суть методики заключалась в том, что каждый изготовленный экспериментальный контрольный образец использовался сразу в нескольких видах испытаний. Из общего кольцевого сечения каждого образца выделялось по три условных квадранта из которых выпиливались стандартные образцы малого размера. Впоследствии их испытывали на осевое сжатие, растяжение, а также растяжение при изгибе. Применялось следующее испытательное оборудование: механический пресс с электронным управлением ИПС-10 — для испытания призм на сжатие и разрывная машина Р-10 — для испытания образцов на осевое растяжение. Для измерения деформаций бетона применялись тензодатчики и индикаторы часового типа. Для получения деформативных и прочностных свойств бетона, в том числе полных диаграмм деформирования с нисходящими ветвями, применялись также осциллографы.
Результаты исследования. Проанализированы результаты расчета интегральных конструктивных характеристик бетонов, полученных вибрированием, центрифугированием и виброцентрифугированием. Установлено, что вследствие влияния центробежных и центростремительных сил инерции при центрифугировании и виброцентрифугировании характеристики бетона по сечению становятся различными. В ряде случаев различия эти могут быть весьма значительными. Разработаны и апробированы: новая методика оценки зависимости интегральных (усредненных по сечению) конструктивных характеристик бетона (плотность, кубиковая и призменная прочности на осевое сжатие); предельные деформации при осевом сжатии; прочность на осевое растяжение и растяжение при изгибе; предельные деформации при осевом растяжении; модуль упругости; диаграмма «напряжения ϭb–деформации εb» при сжатии; диаграмма «напряжения ϭbt– деформации εbt» при растяжении от технологии изготовления (вибрирование, центрифугирование, виброцентрифугирование).
Обсуждение и заключения. По результатам исследований сформулированы выводы о положительном эффекте предложенной технологии совместного вибрирования и центрифугирования, заключающемся в улучшении интегральных конструктивных характеристик и структуры бетона от вибрирования к центрифугированию и от центрифугирования к виброцентрифугированию
Об авторах
Л. Р. МаилянРоссия
Маилян Левон Рафаэлович, профессор кафедры «Автомобильные дороги», доктор технических наук, профессор,
ScopusID: 57192662909,
ResearcherID: AAO-9095-2020
344003, РФ, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1
С. А. Стельмах
Россия
Стельмах Сергей Анатольевич, доцент кафедры «Инженерная геология, основания и фундаменты», кандидат технических наук, доцент
ScopusID: 57197736878,
ResearcherID: AAG-6076-2020
344003, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1
Е. М. Щербань
Россия
Щербань Евгений Михайлович, доцент кафедры «Инженерная геология, основания и фундаменты», кандидат технических наук, доцент
ScopusID: 57197730793,
ResearcherID: AAG-6070-2020
344003, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1
Ю. В. Жеребцов
Россия
Жеребцов Юрий Владимирович, магистрант кафедры «Технологический инжиниринг и экспертиза в стройиндустрии»
344003, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1
М. М. Аль-Тулаихи
Ирак
Аль-Тулаихи Мустафа Мохаммед отман, магистр техники и технологии по направлению «Строительство»
Baghdad, Iraq. 00964, Al-Mustansyriah
Список литературы
1. Ахвердов, И. Н. Основы физики бетона / И. Н. Ахвердов. — Москва: Стройздат, 1981. — 464 с.
2. Баташев, В. М. Исследование прочности и деформации железобетонных элементов кольцевого сечения при изгибе, сжатии и растяжении / В. М. Баташев // Труды института Энергосетьпроект. — 1975. — № 6. — С. 70–86.
3. Подольский, В. И. Железобетонные опоры контактной сети / В. И. Подольский // Конструкция, эксплуатация, диагностика. — Москва : Интекст, 2007. — 152 с.
4. Романенко, Е. Ю. Способы повышения надежности центрифугированных опор контактной сети / Е. Ю. Романенко, М. А. Трубицин // Инженерный вестник Дона : [сайт]. — 2018. № 1(48). — С. 125. — URL : http://www.ivdon.ru/ru/magazine/archive/n1y2018/4680 (дата обращения : 12.10.2020).
5. Оптимизация параметров центрифугированных изделий кольцевого сечения на стадии уплотнения / Л. Р. Маилян, С. А. Стельмах, А. К. Халюшев [и др.] // Инженерный вестник Дона : [сайт]. — 2018. — № 3(50). — URL : http://ivdon.ru/ru/magazine/archive/n3y2018/5123 (дата обращения : 12.10.2020).
6. Оптимизация технологических параметров для изготовления центрифугированных бетонных образцов кольцевого сечения / Л. Р. Маилян, С. А. Стельмах, А. К. Халюшев [и др.] // Строительство и архитектура. — 2018. — Т. 6, № 1. — С. 1–6. DOI: 10.29039/article_5abc8c1fa5cff2.77063965
7. Mailyan, L. R. Determination and use of hidden strength reserves of centrifuged reinforced constructions by means of calculation and experimental methods / L. Mailyan, S. A. Stel’makh, E. M. Shcherban’ [et al.] // Russian Journal of Building Construction and Architecture. — 2020. — No. 1(45). — P. 6–14. DOI: 10.25987/VSTU.2020.45.1.001
8. Stel’makh, S. A. Theoretical and Practical Aspects of the Formation of the Variational Structure of Centrifuged Products from Heavy Concrete / S. A. Stel’makh, E. M. Shcherban’, A. I. Shuyskiy [et al.] // Materials Science Forum. — 2018.— Vol. 931. — P. 502–507. DOI: 10.4028/www.scientific.net/msf.931.502
9. Tasevski, D. Compressive strength and deformation capacity of concrete under sustained loading and low stress rates / D. Tasevski, M. F. Ruiz, A. Muttoni // Journal of Advanced Concrete Technology. — 2018. — No. 16. — P. 396–415. DOI: 10.3151/jact.16.396
10. Kim, J.-J. Effects of fiber shape and distance on the pullout behavior of steel fibers embedded in ultra-high- performance concrete / J.-J. Kim, D.-Y. Yoo // Cement and Concrete Composites. — 2019. — Vol. 103. — P. 213–223. DOI: 10.1016/j.cemconcomp.2019.05.006
11. Alani, A. H. Durability performance of a novel ultra-high-performance PET green concrete (UHPPGC) / A. H. Alani, N. M. Bunnori, A. T. Noaman [et al.] // Construction and Building Materials. — 2019. — Vol. 209. — P. 395–405. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2019.03.088
12. Ferrotto, M. F. Analysis-oriented stress–strain model of CRFP-confined circular concrete columns with applied preload / M. F. Ferrotto, O. Fischer, L. Cavalrti // Materials and Structures. — 2018. — Vol. 51. — Art. 44. Available from: https://link.springer.com/article/10.1617%2Fs11527-018-1169-0 (accessed:12.10.2020).
13. Kirthika, S. K. Durability studies on recycled fine aggregate concrete / S.K. Kirthika, S.K. Singh // Construction and Building Materials. — 2020. — Vol. 250. — Art. 118850. Available from: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.118850 (accessed: 12.10.2020).
14. Maruyama, I. Properties of early-age concrete relevant to cracking in massive concrete / I. Maruyama, P. Lura // Cement and Concrete Research. — 2019. — Vol. 123. — Art. 105770. Available from: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0008884619303643?via%3Dihub (accessed : 12.10.2020).
15. Яновская, А. В. Повышение эксплуатационных характеристик бетона свайных фундаментов за счет рецептурно-технологических приемов / А. В. Яновская, Е. М. Щербань, С. А. Стельмах // Молодой исследователь Дона. — 2020. — № 3(24). — С. 110–115.
16. Карнуб, А. Исследование и моделирование многослойного композитного материала с применением базальтовой ткани / А. Карнуб, Д. Б. Нежижимов, К. С. Ширинян // Вестник Донского государственного технического университета. — 2020. — Т. 20, № 1. –– С. 5–14. DOI : https://doi.org/10.23947/1992-5980-2020-20-1-5-14.
Рецензия
Для цитирования:
Маилян Л.Р., Стельмах С.А., Щербань Е.М., Жеребцов Ю.В., Аль-Тулаихи М.М. Исследования физико-механических и конструктивных характеристик вибрированных, центрифугированных и виброцентрифугированных бетонов. Advanced Engineering Research (Rostov-on-Don). 2021;21(1):5-13. https://doi.org/10.23947/2687-1653-2021-21-1-5-13
For citation:
Mailyan L.R., Stel'makh S.A., Shcherban E.M., Zherebtsov Yu.V., Al-Tulaikhi M.M. Research of physicomechanical and design characteristics of vibrated, centrifuged and vibro-centrifuged concretes. Advanced Engineering Research (Rostov-on-Don). 2021;21(1):5-13. https://doi.org/10.23947/2687-1653-2021-21-1-5-13