Влияние параметров дисперсного армирования на ползучесть высокопрочного сталефибробетона

Введение. В настоящее время при возведении сооружений атомных электростанций (далее АЭС) применяют несъемную опалубку из высокопрочного сталефибробетона (далее СФБ). За счет улучшенных физико-механических характеристик и высокой адгезии к монолитному бетону опалубка из СФБ является несущим элементом. В результате получают конструкцию с комбинированным армированием в виде стержневой арматуры и слоев из высокопрочного СФБ. При расчете подобных конструкций необходимо знать расчетные характеристики применяемых материалов для определения действительного напряженно-деформированного состояния. Высокопрочный СФБ является малоизученным материалом, и исследование его свойств, особенно при длительном действии нагрузок, является актуальной задачей.

Материалы и методы. Выполнены экспериментальные исследования влияния параметров дисперсного армирования (вид стальной фибры и ее количество по объему) на величину ползучести СФБ, изготовленного на высокопрочной цементно-песчаной матрице. Исследования выполнены на одном составе матрицы для трех видов стальной фибры, подходящих для изготовления листов опалубки толщиной 30 мм, наиболее часто встречающейся на рынке РФ. Рассмотрено объемное содержание фибры до 6 %. Уровень нагрузки составляет 0,3 от разрушающей (призменная прочность).

Результаты. Получены фактические величины параметров ползучести СФБ, необходимые для выполнения расчетов конструкций с комбинированным армированием.

Выводы. Установлено, что введение стальной фибры до 6 % обеспечивает снижение предельной меры ползучести до 20 % по сравнению с мелкозернистой матрицей. Однако при объемном содержании фибры до 1,5 % в результате разуплотнения матрицы может происходить и повышение меры ползучести до 10 %. С учетом большого числа факторов, влияющих на свойства СФБ, расчетные характеристики следует определять экспериментально.

1. Рабинович Ф.Н. Композиты на основе дисперсно армированных бетонов // Вопросы теории и проектирования, технология, конструкции : монография. М. : Изд-во АСВ, 2011. 642 с.

2. Дорф В.А., Красновский Р.О., Капустин Д.Е. На пути к реализации технологии возведения зданий и сооружений АЭС из армоблоков с несъемной сталефибробетонной опалубки // Строительство в атомной отрасли. 2020. № 1. С. 47–54. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=21641326

3. Капустин Д.Е. Прочностные и деформационные характеристики несъемной сталефибробетонной опалубки как несущего элемента железобетонных конструкций : дис. … канд. техн. наук. М., 2015. 211 с.

4. Тамразян А.Г. Жесткость изгибаемых железобетонных элементов с учетом нелинейной ползучести высокопрочного бетона на основе вязко-упругой модели наследственного старения // Вестник МГСУ. 2011. № 2 (1). С. 121–126. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=17586454

5. Домарова Е.В. Влияние ползучести на напряженно-деформированное состояние железобетонных многоэтажных зданий // Строительство и реконструкция. 2022. № 3 (101). С. 14–22. URL: https://construction.elpub.ru/jour/article/view/475

6. Bourne-Webb P.J. The role of concrete creep under sustained loading, during thermo-mechanical testing of energy piles // Computers and Geotechnics. 2020. Vol. 118. P. 103309. DOI: 10.1016/j.compgeo.2019.103309

7. Torres P.P., Ghorbel E., Wardeh G. Towards a new analytical creep model for cement-based concrete using design standarts approach // Buildings. 2021. Vol. 11. P. 155. DOI: 10.3390/buildings11040155

8. Yuqi Zhou, Weiyi Chen, Peiyu Yan. Measurement and modeling of creep property of high-strength concrete considering stress relaxation effect // Journal of Building Engineering. 2022. Vol. 56. Issue 9. P. 104726. DOI: 10.1016/j.jobe.2022.104726

9. Wang Hui, Wang Yue. Review on self-compacting concrete creep // IOP Conference Series Earth and Environmental Science. 2021. Vol. 634. P. 012112. DOI: 10.1088/1755-1315/634/1/012112

10. Моисеенко Г.А. Изменение призменной прочности и модуля упругости высокопрочного сталефибробетона и его матрицы в зависимости от возраста // Строительные материалы. 2020. № 6. С. 13–17. DOI: 10.31659/0585-430X-2020-781-6-13-17

11. Безгодов И.М. Исследования физико-механических характеристик высокопрочных бетонов // Технологии бетонов. 2022. № 4 (183). С. 31–36.

12. Vijaya kumar Setti, Dean kumar B., Swami B.L.P. Creep strain behaviour of triple-blended steel fiber self-compacting concrete // IOP Conference Series Earth and Environmental Science. 2022. Vol. 982. Issue 1. P. 012010. DOI: 10.1088/1755-1315/982/1/012010

13. Muller H.S. Constitutive models for creep of concrete — from the past to the future // Промышленное и гражданское строительство. 2019. № 3. С. 55–69. DOI: 10.33622/0869-7019.2019.03.55-69

14. Карпенко Н.И., Каприелов С.С., Петров А.Н. Исследование физико-механических и реологических свойств высокопрочных сталефибробетонов из самоуплотняющихся смесей // Фундаментальные, поисковые и прикладные исследования РААСН по научному обеспечению развития архитектуры, градостроительства и строительной отрасли российской федерации в 2017 году : сб. науч. тр. Российской академии архитектуры и строительных наук. Т. 2. М., 2018. С. 237–246. DOI: 10.22337/9785432302663-237-246

15. Каприелов С.С., Чилин И.А. Сверхвысокопрочный самоуплотняющийся фибробетон для монолитных конструкций // Строительные материалы. 2013. № 7. С. 28–30.

16. Смирнов Д.А., Харлаб В.Д. Линейная ползучесть зрелого фибробетона // Вестник гражданских инженеров. 2010. № 4 (25). С. 56–60. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=15633247

17. Смирнов Д.А. Расчет сталефибробетонных статически неопределимых конструкций с учетом ползучести // Вестник гражданских инженеров. 2011. № 3 (28). С. 51–54. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=17333079

18. Mangat P.S., Azari M.M. A theory for the creep of steel fibre reinforced cement matrices under compression // Journal of Material Science. 1985. Vol. 20. Pp. 1119–1133. DOI: 10.1007/BF00585757

19. Elzaigh W.A. Steel concrete reinforced concrete ground slab // University of Pretoria. 2001. Vol. 2. Pp. 2-1–2-25.

20. Nakov D. Experimental and analytical analysis of creep of steel fibre reinforced concrete // Periodica Polytechnica Civil Engineering. 2018. Vol. 62. Issue 1. Pp. 226–231. DOI: 10.3311/PPci.11184

21. Balaguru P., Ramakrishnan V. Properties of fiber reinforced concrete: workability, behaviour under long-term loading and air-void characteristics // ACI Materials Journal. 1988. Vol. 85. Issue 3. Pp. 189–196. URL: http://www.concrete.org/Publications/InternationalConcreteAbstractsPortal.aspx.aspx?m=details&i=1849