Нова концепція фібронабризкбетону для геотехнічного застосування

Олег Володимирович Хоменчук

Анотація


Підвищення механічних властивостей фібронабризкбетону шляхом вибору правильного матеріалу, діаметру та довжини фібр, дозволяє застосовувати цей матеріал як кріплення гірничих виробок або вибухостійке покриття різних конструкцій. Прогнозування міцності композиту на розтягування в залежності від розмірів фібр є важливим для вибору правильних діаметру та довжини гладких фібр круглого перерізу та характеризується різними механізмами руйнування та зчепленням фібр з матрицею.
У роботі запропоновано використовувати питому площу поверхні фібр для розрахунку межі міцності фібронабризкбетону на розтягнення та наведено формули для їхнього розрахунку. При чисельному моделюванні застосовані експериментальні данні, отримані при висмикуванні фібр з матриці іншими авторами, та побудовані аналітичні залежності межі міцності на розтягнення від діаметру і довжини гладких фібр. Це дозволило встановити діапазон діаметрів при яких гладкі фібри не висмикуються, а розриваються, і, таким чином, віддають максимальну частину своєї міцності композиту при інших рівних умовах. Окрім цього, був визначений ряд довжин при яких фібри заданого діаметру також не висмикуються з бетону що сам ущільняється і який має визначену міцність.
Визначено умови при яких армування набризкбетону гладкими фібрами може бути таким же ефективним як і армування гачкуватими фібрами.
У висновках виконано аналіз інших шляхів підвищення межі міцності на розтягнення фібронабризкбетону, і запропоновано інший спосіб уведення фібр у цементну матрицю, для досягнення максимального ефекту армування. Окрім того, названі питання, які необхідно додатково вирішити для отримання найбільш достовірної математичної моделі міцності фібронабризкбетону на розтягування, а також для здійснення запропонованого методу армування.

Ключові слова


набризкбетон; питома площа поверхні; орієнтовані фібри; висмикування; межа міцності на розтягування

Повний текст:

PDF

Посилання


Riley, V.R. and Reddaway, J.L. (1968), «Tensile strength and failure mechanics of fibre composites», Journal of Materials Science, No. 3 (1), Springer, pр. 41–46.

Waller, J.A. (1974), Carbon Fibre Cement Composites, American Concrete Institute, SP-44, pp. 143–161.

Alekseev, V.A., Harchenko, I.Ja., Harchenko, A.I., Bazhenova, S.I. and Beterbiev, A.S. (2016), «Modificirovannye betonnye smesi dlja prostranstvennyh konstrukcij, nanosimye metodom nabryzga», Vestnik MGSU, No. 11, pp. 48–58.

Bernard, E.S., Clements, M.J.K., Duffield, S.B. and Morgan, D.R. (2014), «Development of macro synthetic fiber reinforced shotcrete in Australia», 7th International Symposium on Sprayed Concrete: Modern Use of Wet Mix Sprayed Concrete for Underground Support, from 16–19 June, Sandefjord, Norway.

Wille, K. and Loh, K. (2010), «Nanoengineering ultra-high-performance concrete with multiwalled carbon nanotubes», Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board, No. 2142, pp. 119–126.

TunnelTalk (2015), «Finding a «bomb-proof» steel fibre solution», from May.

Outwater, J.O. (1956), «The mechanics of plastics reinforcement in tension», Mod. Plast., Vol. 33, No. 7, pр. 156–248, Р. 2.

Holschemacher, K. and Klug, Y. (2005), «Pull-out behaviour of steel fibres in self-compacting concrete», First International Symposium on Design: Performance and Use of Self Consolidating Concrete, China, рр. 523–532.

Grünewald, S. (2004), Performance-based design of selfcompacting fibre reinforced concrete, PhD Thesis, Delft University of technology.

Homenchuk, O.V. and Nedel'ko, Ja.V. (2013), «K voprosu sovershenstvovanija fibronabryzgbetonnoj krepi gornyh vyrabotok», Sovershenstvovanie tehnologii stroitel'stva shaht i podzemnyh sooruzhenij, sb-k nauch. tr., Vol. 19, «Nord – Press», Doneck, pp. 269–270.


Пристатейна бібліографія ГОСТ


  1. Riley V.R. Tensile strength and failure mechanics of fibre composites / V.R. Riley, J.L. Reddaway // Journal of Materials Science. – Springer. – 1968. – No. 3 (1). – Рр. 41–46.
  2. Waller J.A. Carbon Fibre Cement Composites / J.A. Waller ; American Concrete Institute. – 1974. – SP-44. – Pp. 143–161.
  3. Модифицированные бетонные смеси для пространственных конструкций, наносимые методом набрызга // В.А. Алексеев, И.Я. Харченко, А.И. Харченко, С.И. Баженова, А.С. Бетербиев // Вестник МГСУ. – 2016. – № 11. – С. 48–58.
  4. Development of macro synthetic fiber reinforced shotcrete in Australia / E.S. Bernard, M.J.K. Clements, S.B. Duffield, D.R. Morgan // 7th International Symposium on Sprayed Concrete: Modern Use of Wet Mix Sprayed Concrete for Underground Support. – Sandefjord, Norway. – 16–19 June, 2014.
  5. Wille K. Nanoengineering ultra-high-performance concrete with multiwalled carbon nanotubes / K.Wille, K.Loh // Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board. – 2010. – № 2142. – Рp. 119–126.
  6. Finding a «bomb-proof» steel fibre solution / TunnelTalk. – May, 2015.
  7. Outwater J.O. The mechanics of plastics reinforcement in tension / J.O. Outwater // Mod. Plast. – 1956. – Vol. 33, No. 7. – Pр. 156–248 ; Р. 2.
  8. Holschemacher K. Pull-out behaviour of steel fibres in self-compacting concrete / K.Holschemacher, Y.Klug // First International Symposium on Design: Performance and Use of Self Consolidating Concrete. – China. – 2005. – Рр. 523–532.
  9. Grünewald S. Performance-based design of selfcompacting fibre reinforced concrete : PhD Thesis / S.Grünewald. – Delft University of technology, 2004.
  10. Хоменчук О.В. К вопросу совершенствования фибронабрызгбетонной крепи горных выработок / О.В. Хоменчук, Я.В. Неделько // Совершенствование технологии строительства шахт и подземных сооружений : сб-к науч. тр. – Вып 19. – Донецк : «Норд – Пресс», 2013. – С. 269–270.




DOI: https://doi.org/10.26642/tn-2018-1 (81)-298-302

Copyright (c) 2018 Олег Володимирович Хоменчук

Ліцензія Creative Commons
Це видання ліцензовано за ліцензією Creative Commons Із Зазначенням Авторства - Некомерційна 4.0 Міжнародна.