Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1 .Состояние вопроса цели и задачи исследования. 8
1.1. Перспективы применения сталефибробетона в изделиях и конструкциях различного назначения 8
1.1.1 Понятие о сталефибробетоне и области его использования по известным работам 8
1.1.2 Наиболее перспективные области использования сталефибробетонов в конструкциях 10
1.2. Современнные представления о структуре и свойствах сталефибробетона 13
1.2.1 Влияние дисперсной арматуры на структуру и свойства сталефибробетона 13
1.2.2. Взаимосвязь между структурой и свойствами сталефибробетонов 17
1.3. Технология фибробетона Ее связь со структурой и свойствами 24
1.3.1 Особенности получения сталефибробетонов 24
1.3.2 Анализ основных факторов влияющих на структуру и прочность материала 28
1.4. Проблемы формирования макроструктуры сталефибробетона с
заданными свойствами 32
1.4.1. Подход к вопросу проектирования составов дисперсно -армированных бетонов в современной литературе 32
1.4.2. Проблемы прогнозирования характеристик прочности и долговечности сталефибробетонов 35
Выводы по главе 37
ГЛАВА 2. Влияние армирующих волокон и структурных составляющих матрицы на свойства сталефибробетона 40
2.1 Основные предпосылки конструирования сталефибробетонов с заданными свойствами 40
2.2 Методика исследований, применяемые материалы 46
2.2.1 Определение максимального насыщения бетона дисперсной арматурой 47
2.2.2 Зависимость между геометрическими характеристиками волокон (І/d) и наибольшей крупностью зерен заполнителя 53
2.2.3. Определение прочности сцепления дисперсной арматуры с матрицей хсц в сталефибробетоне 60
Выводы по главе 64
ГЛАВА 3. Вклад армирующих волокон и состава матрицы в конечную прочность сталефибробетона 66
3.1. Определение особенностей проектирования состава сталефибробетона 66
3.1.1 Общие положения 66
3.2 Определение геометрических характеристик армирующих волокон 70
3.2.1. Назначение максимально возможной длины дисперсной арматуры 70
3.2.2 Определение оптимального насыщения смеси дисперсной арматурой 72
3.2.3. Влияние геометрических параметров волокна на определение составляющих исходного бетона (матрицы) 76
3.2.4. Определение прочности сцепления фибры с матрицей (тсц) 78
3.2.5. Определение комплексного коэффициента ф и его влияние на прочность сталефибробетона 83
3.2.6. Расчет прочности матрицы и ее корректировка 85
3.2.7. Особенности проектирования, определяющие выбор компонентов и подход к подбору состава сталефибробетона 90
Выводы по главе 91
ГЛАВА 4. Применение методики проектирования состава сталефибробетона в отдельных видах конструкций 93
4.1 Применение сталефибробетона в конструкциях подземных сооружений 93
4.1.1 Выбор конструкции для апробации методики проектирования состава сталефибробетона . 94
4.2 Подбор состава сталефибробетона для изготовления затяжек временной шахтной кровли 97
4.2.1 Выбор волокна 97
4.2.2. Определение параметров армирования сталефибробетона для затяжек 98
4.2.3. Подбор состава матрицы 98
4.2.4 Определение и расчет показателя прочности сцепления дисперсной арматуры с бетонной матрицей 99
4.3 Технология изготовления и испытание натурных образцов конструкции затяжек 102
4.4 Технико - экономическое обоснование использования сталефибробетона для изготовления затяжек 104
Выводы по главе 106
Общие выводы 107
Список использованной литературы 109
Приложения 120
- Наиболее перспективные области использования сталефибробетонов в конструкциях
- Основные предпосылки конструирования сталефибробетонов с заданными свойствами
- Определение оптимального насыщения смеси дисперсной арматурой
- Выбор конструкции для апробации методики проектирования состава сталефибробетона
Введение к работе
В настоящее время, как в нашей стране, так и за рубежом большое внимание уделяется изучению и внедрению в практику строительства дисперсно - армированных бетонов (фибробетонов).
Важнейшим направлением в строительстве является снижение энергоемкости, трудоемкости, материалоемкости изготовления изделий и конструкций, повышение их качества, надежности.
Одно из возможных решений этой проблемы - применение композиционных материалов, достоинством которых, является возможность создавать из них элементы с параметрами, наиболее полно отвечающими характеру и условиям работы конструкций. Широкое внедрение в строительство новых эффективных изделий, конструкций требует совершенствования существующих и создания новых конструкционных материалов. В связи с этим весьма перспективными являются сталефибробетоны, обладающие улучшенными по сравнению с неармированными бетонами физико - механическими и эксплуатационными характеристиками.
Известно, что дисперсное армирование позволяет значительно повысить прочностные и деформативные характеристики бетона. Армирование бетона стальными волокнами, также снижает толщину конструкций, при обеспечении заданных прочностных характеристик по сравнению с обычным железобетоном.
Отличительной особенностью сталефибробетонов является тесная взаимосвязь их свойств и принятой технологии получения. Однако, некоторые вопросы технологии сталефибробетонов недостаточно изучены, что снижает эффективность дисперсного армирования и объемы его применения в строительстве. Одним из таких вопросов является разработка методики проектирования состава сталефибробетонов с заданными физико -
6 механическими свойствами, при оптимальных расходах волокон и вяжущего. Эффективность использования стальных волокон определяется их объемным насыщением и равномерностью распределения волокон по объему смеси.
В связи с этим возникает необходимость развития новых путей регулирования структуры и управление качеством сталефибробетона.
Цель работы: Развитие научно-практических основ формирования макроструктуры сталефибробетона и разработка методики проектирования состава, обеспечивающей получение композита с заданными свойствами при минимальных расходах армирующих волокон и вяжущего вещества с повторением достигнутого результата от цикла к циклу.
Для достижения поставленной цели решены следующие задачи: -определены условия оптимальности макроструктуры сталефибробетона и рациональные пределы насыщения бетонных смесей стальными волокнами при условии формирования фиброцементного каркаса;
-выполнены экспериментальные исследования по определению прочности сцепления {тщ ) стальных волокон с бетонной матрицей;
-изучена взаимосвязь гранулометрических характеристик заполнителя с параметрами дисперсной арматуры при ее оптимальном содержании в объеме материала;
-разработана методика проектирования состава сталефибробетона и произведена ее апробация применительно к конкретному виду изделия. Научная новизна:
-предложена методика определения оптимального насыщения смеси дисперсной арматурой;
-разработан и исследован способ определения прочности сцепления дисперсной арматуры с бетонной матрицей, основанный на испытании сталефибробетонных образцов;
-получены экспериментальные зависимости, позволяющие прогнозировать прочность сталефибробетона при использовании токарной фибры;
-разработана методика проектирования состава сталефибробетона и произведена ее экспериментальная оценка.
Практическое значение и реализации работы состоят в следующем:
в создании и проверке методики проектировании состава сталефибробетона;
в разработке рекомендаций на проектирование состава сталефибробетона.
Апробация и публикации работы. Диссертационная работа выполнялась в рамках "Конкурса персональных грантов 2000 г. для аспирантов, молодых ученых и специалистов по исследованиям в области гуманитарных, естественных, технических наук Министерства образования РФ и Российской Академии наук", на котором, автор был удостоен диплома. На разработанную в ходе исследований сталефибробетонную смесь подана заявка на получение патента РФ. Основные результаты исследований доложены на 53 - 54-ой международных научно-технических конференциях молодых ученых, аспирантов и докторантов (СПбГАСУ); на 56-ой научной конференции профессоров, преподавателей, научных работников, инженеров и аспирантов (СПбГАСУ). Основные положения диссертации опубликованы в 4 печатных работах.
Наиболее перспективные области использования сталефибробетонов в конструкциях
Бетон, являющийся самым распространенным строительным материалом, несмотря на свои свойства, которые удовлетворяют техническим требованиям к конструкциям, имеет ряд существенных недостатков. К ним относятся, прежде всего, невысокая прочность на растяжение, которая в 8-10 раз ниже прочности на сжатие [10, 14]. Повысить прочность бетона на растяжение можно путем введения в него различного рода фибр: металлических, минеральных, синтетических.
Бетон, дисперсно - армированный волокнами, является композиционным материалом. В общем случае фибробетонная композиция образуется объемным сочетанием матрицы из бетона и равномерно распределенных в ней армирующих волокон, а упрочнение бетонов волокнами основано на том, что материал бетонной матрицы посредством касательных сил, действующих на поверхности раздела, передает волокнам приложенную нагрузку. Сталефибробетон, также установившийся термин, указывающий на конкретный вид армирующих волокон - стальные фибры.
При изготовлении и возведении традиционных конструкций из железобетона наиболее трудоемкими, являются арматурные работы. Изготовление сеток каркасов, установка арматуры и ее закрепление в проектное положение, необходимость увеличения толщины конструкций для обеспечения толщины защитного слоя бетона, сложность соблюдения его величины при бетонировании приводит к значительным затратам труда. Применение дисперсно - армированных бетонов дает возможность исключить из конструкций значительную часть традиционной стержневой арматуры и заменить ее фибровой, вводимой в бетон при изготовлении в бетоносмесителе. Применение дисперсно - армированных бетонов позволяет в ряде случаев обеспечить снижение расхода стали и бетона.[16, 45, 46, 51. 57].
Области рационального применения дисперсно - армированных бетонов определяются прежде всего эксплуатационными качествами. По мнению зарубежных специалистов, наиболее перспективными направлениями использования таких материалов являются, как сборные, так и монолитные конструкции, и сооружения: дорожные и аэродромные покрытия, пролетные строения мостов, полы промышленных зданий, подводные резервуары и нефтехранилища, взрывоустойчивые конструкции, тюбинги и обкладки тоннелей и морских пирсов, подпорные стены, футеровочные покрытия, покрытия в виде дисперсно- армированных торкретных слоев для шахтного и горного строительства, огнезащитные облицовки. В числе сборных конструкций выделяют различного рода объемные блоки и трубы, огнеупорные изделия, элементы гаражей - стоянок, корпуса судов, лестничные марши, стеновые и кровельные панели, а также другие элементы ограждений.
На основании вышеуказанного можно заключить, что сталефибробетон рекомендуется для конструкций различного назначения, в которых могут быть эффективно реализованы следующие возможности, обусловленные прерывистым характером армирования: - простые технические средства достижения высокой степени дисперсности армирования с целью повышения показателей сопротивляемости конструкций ударным нагрузкам, образованию и раскрытию трещин, многократным высокотемпературным и низкотемпературным перепадам, коррозии арматуры. -снижение трудозатрат на выполнение арматурных работ, повышение степени механизации и автоматизации производства железобетонных конструкций. - Использование новых, более эффективных, приемов формования армированных бетонов (торкретирование, пневмонабрызг и др.) Прерывистое армирование бетона сравнительно короткими стержнями-фибрами - позволяет добиться такой же прочности конструкций, какая достигается и при традиционном способе армирования. Это открывает широкие пути рационализации как конструктивных форм железобетона, так и способов его изготовления. Армированные смеси можно получать на бетоносмесительных установках, исключив из технологического цикла арматурные работы. Применение же армированных смесей позволяет использовать новые приемы формования, например: роторный или пневмонабрызг, торкретирование смеси бетона с арматурой, прогиб свежеотформованных листов. Повышенный интерес к дисперсно - армированным бетонам, и в частности к сталефибробетону, возникший в 60-е годы обусловлен, появлением новых областей их применения, а также новых эффективных конструкций (зачастую сложной геометрической формы), к которым предъявляются требования высокой трещиностойкости, сопротивляемости ударным и знакопеременным нагрузкам, а также долговечности конструкций в условиях воздействия агрессивных сред. Области применения фибробетона были подробно проанализированы на международных симпозиумах[27, 34, 16, 59, 63, 77, 76]. Сталефибробетон, по мнению отечественных и зарубежных исследователей следует использовать[50, 45,81,82,100,103]. - В сооружениях, подверженных взрывным, ударным и вибрационным воздействиям: взлетно- посадочные полосы аэродромов, покрытия автодорог, взрывоопасных помещениях и некоторых объектах оборонного назначения, сейсмостойких конструкциях, полах промышленных зданий, берегоукрепительных сооружениях, грузовых покрытиях портовых причалов, в свайных фундаментах и т. д. - В сооружениях с объемным напряженным состоянием, в толстостенных оболочках и плитах, в частности, в корпусах реакторов, судов, напорных трубах. - В конструкциях с неопределенным напряженным состоянием при их сложной форме, или в тех случаях, когда обычное армирование затруднено или вообще невозможно. - В напряженных конструкциях, для которых необходим расчет по раскрытию трещин, например, для частичной или полной замены поперечной арматуры и в тех случаях, когда предварительное напряжение мало эффективно или трудоемко. - В сооружениях, подверженных влиянию значительных температур или температурно-влажностным воздействиям, в конструкциях доменных печей, формах для изготовления железобетонных конструкций. - В сооружениях специального назначения: тюбингах для коллекторных тоннелей, опорах контактной сети, различного назначения резервуарах. - В стеновых панелях и настилах. В тонкостенных пространственных конструкциях, в которых эффективность применения сталефибробетона еще больше, в виду плоскостного распределения фибр. Кроме того, благодаря технологичности материала, конструкции могут быть изготовлены практически любой формы.
Основные предпосылки конструирования сталефибробетонов с заданными свойствами
Наиболее сложно в технологическом отношении введение волокон в необходимых количествах в бетонную смесь, и одновременное обеспечение равномерности и дисперсности их распределения. Качественное получение фиброармированной бетонной смеси может быть достигнуто при равномерной и постепенной подаче фибровой арматуры в бетоносмеситель. При изготовлении дисперсно - армированных бетонов могут быть использованы два основных технологических приема: 1- совмещение волокон с компонентами бетонной смеси непосредственно в бетоносмесителе в процессе ее приготовления; 2- совмещение волокон в бетоносмесителе с заранее приготовленной бетонной смесью. Большое влияние на технологический процесс оказывает наличие в бетоне крупного заполнителя. Обычно его содержание ограничивают до 20-25%, а так же максимальный размер зерен не должен превышать 10-15 мм. Наличие крупного заполнителя в смеси влияет на возможность регулирования объемного содержания фибр в бетоне. Установлено, что оптимальный объем арматуры, который может быть введен в смесь без комкования, уменьшается линейно с увеличением содержания в бетоне заполнителя. При армировании бетона волокнами малых диаметров влияние крупного заполнителя на свойства композиции может оказаться негативным, поэтому в этом случае применение крупного заполнителя не рекомендуется, а композиции изготавливаются на основе мелкозернистой матрицы. Анализ экспериментальных данных [38, 43, 91] позволяет сделать следующие выводы: при приготовлении сталефибробетонных смесей целесообразно во всех исследованных случаях загружать в смеситель исходные компоненты мелкозернистого бетона (цемент, песок, воду) и осуществлять их перемешивание в течении 30 -60 сек. в зависимости от вида смесителя, а затем равномерно вводить фибры и производить дополнительное перемешивание. обязательным условием качественного перемешивания сталефибробетонных смесей является включение в общую технологическую схему устройств, обеспечивающих предварительное разрушение комков фибр и равномерную подачу дисперсной арматуры в смеситель. Имеющаяся информация [56, 64, 68, 71] по изменению удобоукладываемости бетонных смесей сводится, в основном, к тому, что при определенной степени насыщения не удается качественно уплотнить смесь (образуется пространственный каркас из фибр, плохо заполняемый материалом матрицы). Имеются так же недостаточно обоснованные рекомендации по улучшению удобоукладываемости сталефибробетонных смесей за счет увеличения водоцементного отношения [16, 39], что приводит к неравномерности распределения волокон по объему сталефибробетонного элемента, увеличению пористости матрицы и, следовательно, к ухудшению свойств исследуемого материала. Однако весьма важным как для конструктора, так и для технолога, являются сведения об оптимальных параметрах армирования и прочностных характеристиках сталефибробетона, так как совокупность этих данных позволяет выбрать рациональный способ формования изделий и обеспечить получение материала с заранее заданными свойствами на существующем технологическом оборудовании. Смеси с постоянным объемом арматуры при различных ее диаметрах имеют различные степени уплотняемости. Трудности при уплотнении возрастают с уменьшением диаметра волокон, и при этом синтетические волокна в большей степени ухудшают технологические характеристики смеси, чем стальные. При приготовлении дисперсно - армированных бетонов повышенное внимание необходимо уделять времени вибрирования. Время виброобработки оказывает существенное влияние на равномерность распределения фибр в объеме бетона. Превышение времени вибрации сверх установленного может привести к расслоению армированной смеси, вследствие разницы в объемных массах бетона и стали. Проведенные исследования по оценке формуемости сталефибробетонных смесей и эффективности вибрационных режимов формования позволяют сделать следующие выводы: необходимо устанавливать связь между параметрами армирования, удобоукладываемостью смесей и прочностными характеристиками сталефибробетона. Необходимо так же определять показатель (цкрит) -предельное насыщение смеси фибрами при определенном отношении 1/d. стоит учитывать, что повышение интенсивности вибрационного воздействия позволяет снизить водоцементное отношение и тем самым уменьшить пористость бетонной матрицы, что оказывает существенное влияние на морозостойкость, а так же на защитную способность бетонов по отношению к стальной арматуре.
Определение оптимального насыщения смеси дисперсной арматурой
В настоящее время разработаны новые модификации дисперсной арматуры, в частности токарная фибра, использование которой позволяет ограничить влияние указанных негативных факторов. Токарная фибра - дисперсная арматура, которая получается прерывистым вибрационным резанием в ходе токарного процесса и производство ее примерно в 1,5 раза дешевле, чем проволочной. Процесс производства токарной фибры позволяет изготавливать волокна разной длины, с различным профилем и величиной поперечного сечения. Некруглая форма поперечного сечения обеспечивает большую жесткость такой фибры, что облегчает процессы ее транспортирования, растаривания и дозирования, способствует равномерному распределению фибр по объему без комкования и, таким образом, позволяет значительно улучшить физико - механические характеристики фибробетона. Стоит также отметить, что токарная фибра при равно великом поперечном сечении, имеет более развитую боковую поверхность, чем круглая проволока, что является еще одним резервом повышения прочности фибробетона, разрушение которого в большинстве случаев происходит в результате выдергивания фибр из бетонной матрицы. Исходя из вышеизложенного, можно выделить следующие предпосылки для конструирования сталефибробетона с заданными характеристиками прочности и долговечности:. 1. Определение сцепления дисперсной арматуры с матрицей (тсц), непосредственно в сталефибробетоне и его вклад в прочность композита. 2. Определение оптимального насыщения матрицы дисперсной арматурой, с целью наиболее полного использования ее прочностных характеристик, и обеспечения перемешивания и удобоукладываемости смеси. 3. Установление зависимости между геометрическими характеристиками волокон (1, d) и наибольшей крупностью заполнителя, с целью создания плотной упаковки составляющих и наименьшей пустотности смеси.
Все исследования проводились на образцах - балочках размером 40 40 160 мм, и в некоторых случаях при использовании крупной стальной фибры на образцах - балочках 70 70 280 мм., таки« образцы, рекомендованы Ю.М. Баженовым для мелкозернистого бетона, так как, позволяют провести комплексное определение прочности бетона: испытания на изгиб, раскалывание и сжатие [9].
Одновременно со сталефибробетонными образцами во всех случаях изготавливались образцы из бетона такого же состава. Такой подход, принятый во многих работах [7. 9, 37, 44, 48, 49], дает возможность оценить изменения свойств сталефибробетона по сравнению с исходным бетоном.
Для изготовления образцов использовали, обычный песок с наибольшим размером зерен 2,5 мм; фракционированный песок; щебень фракции 5 - 10 мм. В качестве дисперсной арматуры использовались стальные отрезки, полученные в ходе токарного процесса с приведенным диаметром 0,16 и 0,2 мм и длиной соответственно 11 и 20 мм, а так же стальная проволока различных диаметров. В качестве вяжущего, использовался цемент М 400.
Уплотнение смеси осуществлялось на лабораторной виброплощадке. Твердение образцов было принято ускоренное - тепловлажностная обработка в пропарочной камере по режиму 3+3 + 2 (часов), изотермическая выдержка при температуре 80 С, влажность ф = 100 %. 2.2.1 Определение максимального насыщения бетона дисперсной арматурой
Для приготовления бетонной смеси с фибрами используют, как правило, бетономешалки и растворомешалки обычных типов. Однако в процессе их применения выяснилось, что при достижении некоторой величины объемного содержания фибр наблюдается образование так называемых "ежей", то есть комков из фибр, и при этом происходит нарушение однородности смеси. Так как получение однородной смеси является основной задачей при перемешивании, необходимо выяснить, от каких параметров зависит максимально возможное насыщение бетона дисперсной арматурой при условии получения однородной смеси. Кроме того, при проектировании состава сталефибробетона необходимо учитывать технологические возможности процесса перемешивания.
На сегодняшний день, по разработкам проведенным по исследованию свойств сталефибробетонов, известно, что предел насыщения бетона дисперсной арматурой составляет примерно от 1,5 до 2 % по объему. Эти значения установлены экспериментально с учетом обеспечения технологии приготовления сталефибробетонных смесей. При таком подходе к использованию стальных волокон в качестве арматуры, выявлено, что вклад дисперсной арматуры в прочность сталефибробетона составляет около 20 %, что говорит о снижении эффективности ее применения в бетонах и ограничивает дальнейшее улучшение физико - механических характеристик исследуемых материалов. Зависимость прочности сталефибробетона от объемного процента насыщения, прогнозируемая на основе правила смесей имеет линейный вид, хотя известно, что при повышении степени насыщения бетонной смеси дисперсной арматурой характер зависимости изменяется, и прочность композита оказывается выше, чем рассчитанная по правилу смесей. В работе [56], результаты проведенных испытаний свидетельствуют о нелинейном изменении прочности материалов.
Выбор конструкции для апробации методики проектирования состава сталефибробетона
Одним из основных факторов, определяющих прочностные и деформативные характеристики сталефибробетона, является сцепление армирующих волокон с бетонной матрицей.
В большинстве случаев разрушение сталефибробетона происходит в результате нарушения связи с на границе раздела волокно - матрица с последующим вытягиванием фибр из бетона. Именно эти процессы во многом определяют поведение композита под нагрузкой, его прочность, трещиностойкость и эксплуатационную надежность. Сцепление фибр с бетоном является результатом комбинированного проявления адгезии, трения и механического зацепления в зоне их контакта. Влияние каждого из этих факторов на анкеровку волокон в матрице может быть различным и зависит от состава, структуры и свойств бетона, а также от материала фибр, их армирования.
Как свидетельствуют данные обзора, основным механизмом увеличения прочности бетона армированного стальными волокнами, является увеличение прочности сцепления арматуры с бетоном. Результаты приведенных исследований позволяют отметить, что; - прочность заделки стальных фибр в сталефибробетоне, увеличивается по сравнению с мелкозернистым бетоном в зависимости от варианта армирования, примерно на 5-17%; - любой вид армирования обеспечивает увеличение предельного взаимного смещения между выдергиваемой фиброй и матрицей, по сравнению с мелкозернистым бетоном, соответственно на 5-30%.
Механизм увеличения прочности заделки волокон в армированной матрице можно объяснить тем, что между стальным волокном и цементной матрицей существует слой контактной зоны, имеющей большую прочность и плотность, чем остальной объем бетона. В данном случае под контактной зоной понимается не только геометрическая поверхность раздела между волокном и бетоном, но и прилегающие к ней области, на которые распространяется влияние физико - механических процессов, происходящих при взаимодействии фибр и матрицы на стадии их формирования и эксплуатации композита. Вклад контактной зоны и прочности сцепления в конечную прочность фибробетона, вследствие развитой поверхности волокон более существен, нежели в железобетоне. Не менее показательными в этом отношении являются результаты, приведенные в [14, 29, 43], где исследовалось влияние параметров фибрового армирования на прочность сцепления стержней периодического профиля различных диаметров с бетоном. В ходе исследований установлено,что прочность сцепления стержневой арматуры со сталефибробетоном в сравнении с бетоном повышается в 1,03-1,33 раза при объемном содержании фибр 1%, и в 1,15-1,91 раза при ц0=2%.
До сих пор, одним из наиболее распространенных методов оценки прочности сцепления (касательных напряжений на границе раздела фаз волокно - матрица), являлось испытание на выдергивание одиночного волокна из бетона или фибробетона, с использованием разрывной машины и специального устройства, обеспечивающего центральное приложения нагрузки. В процессе такого испытания измеряется величина прикладываемого усилия и взаимное смещение волокна и матрицы. Указанный способ, хотя и дает представление о взаимосвязи фибр с бетоном, но не позволяет получить адекватной количественной оценки прочности сцепления, что порождает массу противоречий и неясностей. Так в ряде случаев, повышение прочности сцепления, определяемое при испытании на выдергивание, не отражается на прочности композита при растяжении. Очевидно, напряжения в матрице и волокнах, а, следовательно, величина сцепления, отличаются при различных способах нагружения композита. В испытаниях на выдергивание единичного волокна не учитывается изменение состояния матрицы и взаимодействие фибр, которые имеют место в реальных условиях работы сталефибробетона. Поэтому, для получения более достоверной информации о прочности сцепления дисперсной арматуры с бетонной матрицей, представляется целесообразным определять его в процессе испытания сталефибробетонных образцов.
Разработка универсального способа определения коэффициента тсц позволит точнее прогнозировать свойства получаемого композита и отказаться от эмпирического подхода при проектировании состава сталефибробетона.
Сущность методики определения напряжений, возникающих при кратковременном нагружении, заключается в нахождении опытным путем зависимости прочности сталефибробетона от прочности бетона того же состава без волокон (матрице). Согласно предлагаемой методике, бетонные и сталефибробетонные образцы каждой серии, предназначенные для испытания, готовились из одного замеса. При этом бетонную смесь определенного состава делят на 2 части, из одной формуют бетонные образцы, а в другую перед формованием добавляют постоянное от серии к серии количество фибр. Степень насыщения смеси волокнами должна быть минимально необходимой для проявления армирующего эффекта.
В результате испытаний образцов, изготовленных по данной методике (рис.2.4), установлено, что часть опытных точек располагается выше диагонали и, таким образом, определяет область, в которой фибра характеризуется как упрочнитель.
