Прочность керамзитобетона: Прочность керамзитобетонных блоков

Керамзитобетон: состав, плотность, теплопроводность, размеры

Керамзитобетонные блоки начали широко использоваться в строительстве в 60-х годах XX века, став хорошей альтернативой шлакоблокам. Сегодня керамзитобетон выгодно смотрится и на фоне таких традиционных материалов, как древесина и газобетон. В чем плюсы, особенности стройматериала, какой состав и характеристики он имеет, и чем так выгодно отличается от упомянутых конкурентов?

Содержание статьи

Состав

Марки керамзитобетона

Технологические характеристики керамзитобетона позволяют разделять его по:

Разновидности керамзитобетонных блоков

Достоинства керамзитобетона

Недостатки керамзитобетона

Популярные мифы о керамзитобетоне

Приготовление керамзитобетона

Сравнение керамзитобетона с деревом

Сравнение керамзитобетона с газобетоном

Заключение

Состав

Керамзитобетон – монолитный качественный строительный материал, приготавливаемый из цемента, керамзита, песка и воды.

От традиционного бетона стройматериал отличается наполнителем. В его роли выступает керамзит – зернистый пористый бетонозаполнитель, изготавливаемый из глины посредством обжига в печи. Круглые и овальные зерна керамзита имеют в диаметре от 5 до 40 мм. От фракции использованных в составе зерен зависит как марка керамзитобетона, так и его эксплуатационные характеристики.

Так, пропорции керамзитобетона для стяжки пола равны 1:2:3 – цемент, песок и керамзит соответственно, а диаметр используемых гранул может быть от 5 до 20 мм в зависимости от того, какие нагрузки планируются на пол.

Марки керамзитобетона

Характеристики керамзитобетона во многом определяются маркой строительного материала, от чего в свою очередь зависят сферы применения. Встречаются следующие марки керамзитобетона:

• М50. Заливка несущих стеновых перегородок внутри жилых домов, квартир и хозпостроек.
• М75. Формирование монолитных несущих конструкций в жилых, промышленных зданиях.
• М100. Заливка стяжек, например, для изготовления пола со встроенным в него отоплением.
• М150. Изготовление блоков для дальнейшего применения в малоэтажном строительстве.
• М200. Производство более прочных блоков и перекрытий, в т.ч. внутри жилых зданий.
• М300. Дорожное строительство, а именно изготовление мостов и дорожных покрытий.

Малый вес керамзитобетона делает его отличным выбором для формирования плит перекрытий. Материал хорошо подходит на роль подушки под асфальт при строительстве дорог. Керамзитные подушки достойно противостоят деформации под постоянными нагрузками от проезжающих авто.

Технологические характеристики керамзитобетона позволяют разделять его по:

• показатель прочности марки керамзитобетона: она варьирует от 35 до 100 кг/см2;
• плотности: а она варьирует от 700 до 1400 кг/см3;
• КПД теплопроводности: тоже варьирует от 0,2 до 0,5 ккал/час.
• наличие в материале керамзита, в силу его пористости, несколько снижает плотность керамзитобетона на 10 – 20%.

Разновидности керамзитобетонных блоков

Керамзитобетон по такому параметру, как плотность, классифицируется на следующие три группы:

• Крупнопористый керамзитобетонный блок. В составе преобладает цемент и наполнитель, песок для приготовления не используется. Достоинства – низкая цена и универсальность. Материалы из этой группы применяются для изготовления стяжек, полов, стен и перекрытий в малоэтажных зданиях.
• Поризованный керамзитобетонный блок. Группа делится на три подгруппы керамзитобетона – теплоизоляционный (плотность в диапазоне D400-D600), теплоизоляционно-стеновой (D700-D1400) и стеновой (D1400-2000). Для капитального строительства используется третья разновидность бетона.
• Плотный керамзитобетонный блок. Отличается большей концентрацией цемента в составе, нежели указанные выше варианты. Плюсы – высокая прочность и устойчивость к сильным механическим нагрузкам. К недостаткам относится дороговизна и большой вес, что усложняет процесс строительства.

Кроме как по плотности стройматериал классифицируется по объемной массе на три категории – особо легкий, легкий и тяжелый. Первый отличается объемной массой в диапазоне от 600 до 800 кг/м3. Легкие керамзитобетонные блоки имеют объемную массу от 800 до 1000 кг/м3, а тяжелые – от 1200 до 1400 кг/м3. Теплопроводность варьируется от 0,15 до 0,9 Вт/м·°С, что зависит от типа.

Что касается размера блока керамзитобетона, они определяются стандартом ГОСТ 6133-99. Габариты блочных элементов определяются сферой их использования. Например, для кладки стен применяются блоки таких размеров, как 288х288х138 мм, 228х138х139, 390х190х188 и 90х190х188. Для строительства перегородок используются блоки 590х90х188, 390х90х188 и 190х90х188 мм.

Достоинства керамзитобетона

За несколько десятилетий

• Низкая цена. В рамках своей сферы применения керамзитобетонные блоки являются одним из наиболее доступных строительных материалов, особенно в сравнении с древесиной.
• Прочность. Блоки марки М75 могут использоваться для строения несущих стен зданий высотой до трех этажей. Есть марки и с более высокой прочностью, вплоть до марки М300.
• Долговечность. Срок эксплуатации керамзитобетонных блоков сравним с аналогичным показателем у кирпича. При определенных условиях этот срок может достигать 100 лет.
• Низкое водопоглощение. Материал плохо впитывает влагу, поэтому она не способна разрушить его изнутри. По этой же причине блоки не подходят для размножения плесени.
• Экологичность. В состав входят простые природные компоненты – вода, керамзит, цемент и песок. Поверхностно-активные вещества и другие химические добавки не применяются.
• Малый удельный вес. Данный параметр блоков в 2-3 раза меньше по сравнению с тем же кирпичом. Это позволяет сэкономить на фундаменте дома без потери его устойчивости.
• Простота укладки. Сложить стену из керамзитобетонных блоков значительно быстрее и проще, так как его объем превышает объем среднего кирпича приблизительно в 7 раз.
• Стойкость ко внешним факторам. Стройматериал хорошо сопротивляется воздействию химической и биологической природы, а также не загорается, не распространяет горение.
• Низкая теплопроводность керамзитобетона. По данному показателю он находится между кирпичом и такими популярными строительными материалами, как пенобетон и газобетон.

Керамзитобетонные блоки отлично сочетаются с любыми известными отделочными материалами.

Недостатки керамзитобетона

Как и у любого современного стройматериала, у керамзитобетонных блоков есть ряд недостатков:

• наличие мостиков холода в готовых стенах и перекрытиях, что обуславливается несовершенством геометрической формы блочных элементов;
• необходимость в изготовлении дополнительного утепления стен из данного материала, особенно при строительстве зданий в северных широтах страны;
• низкое качество блоков, изготавливаемых кустарно – этот минус нивелируется в случае, если стройматериалы заказываются в проверенной компании.

Ни один из перечисленных недостатков не является критичным, поэтому блоки из керамзитобетона – хороший выбор для строительства жилых и хозяйственных построек, и промышленных зданий.

Популярные мифы о керамзитобетоне

Вокруг керамзитобетонных блоков ходят различные слухи, связанные с плохими знаниями о свойствах и особенностях строительного материала. Рассмотрим наиболее известные мифы:

• Керамзитобетонные дома опасны для здоровья. Как уже было сказано ранее, состав материала не содержит вредных для человека и природы компонентов. Сам керамзит представляет собой обожженную глину. Миф об опасности керамзитобетона явно связан со шлакоблоками, которые и правда производятся из различных металлургических отходов.
• Внутри керамзитобетонного блока слишком холодно. Бесспорно, здание из данного материала нуждается в специальном утеплении, причем это касается не только стен, но и дверей, крыши, пола и коммуникаций. В случае, если теплоизоляция сделана правильно, в таком доме будет так же тепло и комфортно, как и в деревянном или кирпичном здании.
• Нужно тратить много раствора на строительство дома. Миф связан с тем, что далеко не всегда блоки имеют идеальную геометрическую форму. Если заказывать стройматериалы у проверенного поставщика, с возведением стен и перекрытий не возникнет проблем, а расходы раствора будут не больше, чем при строительстве здания из того же газобетона.
• Керамзитобетонные блоки хрупкие и могут рассыпаться в ходе доставки. На самом деле это не так – строительные элементы отлично выдерживают транспортировку на расстояния в несколько тысяч километров по ухабистым дорогам. В этом плане они гораздо прочнее в сравнении со строительными блоками, которые изготавливаются из ячеистого бетона.

Также принято считать, что стены из керамзитобетона плохо держат крепеж. На практике это не так, и анкеры, установленные в подобные стены, легко выдерживают нагрузку от 400 до 900 кг.

Приготовление керамзитобетона

Компоненты для изготовления керамзитобетона – цемент, песок, керамзит и вода. Соотношение первых трех составляющих равняется 1:2:3. Вода наливается в объеме 1:1 по отношению к цементу. Технология приготовления стройматериала в домашних условиях выглядит следующим образом:

1. В бункер загружается одна часть цемента и две части песка.
2. Компоненты тщательно перемешиваются до однородной массы.
3. В бункер наливается одна часть воды, замешивается раствор.
4. Добавляются три части керамзита, строительная смесь перемешивается.
5. Готовый раствор раскладывается по формам (если нужны блоки).

Технология приготовления и состав керамзитобетона кажется простым, однако важно соблюдать четкую последовательность и при необходимости доливать нужное количество воды. Испортить смесь легко, поэтому делать блоки своими руками не рекомендуется. Вместо этого лучше обратиться за услугами профессионалов либо заказать готовые стройматериалы нужных размеров.

Сферы применения керамзитобетона

Основное место применения керамзитобетона – возведение стен. В некоторых странах строительство ведется только из данного материала. Такой легкий бетон может выдерживать нагрузки до 7 Мпа, при плотности однослойной стеновой панели в 1000 кг/м3. Там, где требуется высокая тепло- и звукоизоляция стяжки, отлично зарекомендовал себя керамзитобетон. Применение для данных работ керамзитобетона, удешевляет процесс строительства и сокращает скорость высыхания стяжки и, тем самым, ускоряет график завершения строительства. Архитектурные особенности некоторых зданий требуют использование плотного керамзитобетона. Но, так как, сам керамзитобетон, на самом деле, довольно хрупкий материал, обязательно использование армирующих компонентов в составе плит перекрытий. Широкая популярность керамзитобетона, как на Западе, так теперь и в России связана с рядом выразительных достоинств этого материала:

• устойчивость материала к температурным перепадам;
• способность сохранять длительный период, приданные производителем свойства;
• удобство в транспортировке;
• устойчивость к коррозии, к агрессивным средам, к высокой влажности и к другим неблагоприятным условиям эксплуатации.

Сравнение керамзитобетона с деревом

Если раньше для строительства бани или сауны традиционно использовалось дерево, то сегодня в качестве альтернативы все больше людей выбирают керамзитобетон. Сравним материалы:

Можно заметить, что плотность керамзитобетона выше, чем данная характеристики у популярных пород древесины, равно как и теплопроводность. Однако материал превосходит дерево по таким важным параметрам, как усадка и пожаробезопасность. Именно по этой причине блоки становятся отличной альтернативой дереву при строительстве бань, саун и других отапливаемых построек.

Сравнение керамзитобетона с газобетоном

Газобетон – пористый строительный материал, представляющий собой подвид ячеистого бетона. В его состав входит кварцевый песок, цемент и вещества, которые провоцируют газообразование в смеси. Как и керамзитобетон, газобетонные блоки делятся на конструкционные, теплоизоляционные и комбинированные. Рассмотрим основные различия обоих материалов:  

Сравнивая характеристики обоих стройматериалов, можно заметить, что керамзитобетонные блоки превосходят газобетон по всем ключевым параметрам за исключением теплопроводности. Однако в случае использования дополнительной теплоизоляции эта разница становится едва заметной. Что касается стоимости, цена керамзитобетона в целом на 25% ниже, чем у газобетона.

Заключение

Керамзитобетонные блоки по ГОСТ 6133-99 – бюджетный, прочный и устойчивый к негативным воздействиям стройматериал с широкой сферой применения. По части параметров он превосходит древесину, за счет чего все чаще используется для строительства бань и саун. Более того, его можно приготовить самостоятельно, но все же лучше заказывать готовые блоки в проверенной компании.

Марки прочности керамзитоблоков — CemGid.ru

Керамзитобетонные изделия используются для возведения зданий различного назначения. Они классифицируются по прочности, которая характеризует способность противостоять внутренним напряжениям, возникающим под воздействием нагрузок. Усилия могут передаваться от элементов кровли, плит перекрытия и блоков, расположенных выше.

Оглавление:

1. Характеристики
2. Что влияет на показатели?
3. Прочность на осевое растяжение и отпускная
4. Правила выбора
5. Расценки

Технические параметры

Чтобы застройщикам было проще подобрать материал с подходящими характеристиками, его разбили на марки согласно нормативному документу ГОСТ. Они характеризуют прочностной предел и обозначаются буквой «М» с числовым значением, который указывает на допустимую нагрузку.

Для блоков из керамзита и легких бетонов представляются одни и те же марки прочности на сжатие: М15, М25, М35, М50, М75, М100. Это свойство напрямую влияет на звукоизоляцию, энергосбережение, надежность и долговечность стен здания. Плотность варьируется около 500-1800 кг/м3 и зависит от типа наполнителя. Для обеспечения высоких эксплуатационных качеств в состав входит цемент высокой марки и разнофракционный керамзит. Срок службы составляет 60-65 лет.

Основными компонентами являются цемент, песок, керамзит и вода. При изготовлении следует внимательно смотреть на качество каждого элемента, тогда можно получить высокопрочный, морозостойкий и долговечный материал. Воду необходимо вносить чистую, так как различные примеси способствуют снижению срока твердения. Также на показатель влияет портландцемент. Рекомендуется использовать вяжущее очень тонкого помола, так как это повышает прочность и клеящие свойства.

Важно соблюдать пропорции цемента в растворе. Некоторые производители предпочитают экономить на его количестве, что сильно подрывает надежность конечной продукции. Различные типы керамзитоблоков обладают параметрами:

• Марка прочности на сжатие – В или М.
• На растяжение по оси – В_t.
• На растяжение при изгибе – В_tb.
• Класс по усредненной плотности – D.

Плотность материала классифицирует его на определенные виды по назначению. По физическим свойствам различают следующие типы:

• конструкционный;
• конструкционно-теплоизоляционный;
• теплоизоляционный.

1. Конструкционный керамзитоблок.

Относится к наиболее прочному и плотному виду, поэтому широко используется для возведения несущих систем здания. При этом эффективен для снижения нагрузки на основание и веса самих стен. Марка плотности составляет D2000, а прочность бетона – 12,5 МПа.

2. Конструкционно-теплоизоляционный.

Имеет высокие технические характеристики, благодаря которым его применяют для ограждений. Однако их рекомендуется дополнительно утеплять, так как коэффициент теплопроводности несколько ниже современных требований к теплоизоляции домов различного назначения. Плотность равняется более 500 кг/м3, а прочность – более 1 МПа.

3. Теплоизоляционный.

Такой вид керамзитобетонных блоков существенно уступает первым двум по технико-эксплуатационным свойствам. Изготавливается из гравия-керамзита крупной фракции от 20 мм. При помощи специального обжига в структуре образуются крупные воздушные поры, обеспечивающие такие качества, как: повышенная теплоизоляция, малый вес, пониженная плотность, низкая стойкость к нагрузкам.

Особых требований к прочности этому типу не предъявляется, так как он выбирается для теплоизоляции. Плотность может составлять менее 500 кг/м3, а устойчивость к нагрузкам – более 0,3 МПа.

Наиболее качественным является керамзитоблок, обладающий плотностью 800 кг/м3. Он применяется не только для возведения несущих конструкций зданий, но и для изготовления керамдора. Используется в дорожных работах как крупный заполнитель. Основными свойствами является повышенная устойчивость к сжатию и растяжению. Он вносится вместо щебня или гравия в той же пропорции, только обеспечивает лучшие эксплуатационные характеристики.

Прочность легкого блока на осевое растяжение

Чтобы определить такой параметр в лабораторных условиях, испытываются образцы цилиндрической, призматической формы или восьмерки с поперечным сечением 150х150 мм. Класс B_t характеризуется обязательно в том случае, если он является главным критерием и подвергается контролю на этапе изготовления.

После буквенного обозначения следует цифра, которая показывает предельную нагрузку на испытываемый образец. Прочность блоков из керамзитобетона при осевом растяжении классифицируется марками: B_t0,8, B_t1,2, B_t1,6, B_t2,0, B_t2,4, B_t2,8, B_t3,2.

Отпускная прочность

При изучении сертификата качества можно увидеть этот параметр, который устанавливается производителем. Это необходимый критерий, характеризующий прочностные свойства, приобретенные на момент выпуска материала в продажу. Как правило, изделия набирают прочность по истечении 28-30 дней.

Первоначальная прочность полнотелого керамзитоблока достигается в процессе формовки, которая проводится в специально созданных камерах с высокой влажностью и температурой. Такой этап еще называется пропаркой. Зачастую начальная устойчивость к нагрузкам составляет около 50 % от марочной. Именно при таких показателях согласно ГОСТу продукция подлежит продаже и использованию для возведения гражданских или промышленных сооружений.

При транспортировке на поддонах изделия не подвергаются разрушению, а на этапе строительства обладают всеми необходимыми техническими качествами. Остальные 50 % прочности блоки способны набрать уже в условиях эксплуатации независимо от того, какая нагрузка приложена на отдельный элемент стены. Стоит отметить, что при таких показателях материал не деформируется и не разрушается даже при строительстве 3 этажного дома.

Если применять элементы для несущих стен высокой марки, запаса прочности хватит на весь этап строительства и эксплуатации здания, а долговечность значительно увеличивается. Несмотря на то, что несущая способность рано или поздно снижается, предел прочности позволит проводить перепланировку дома без существенного снижения эксплуатационных параметров.

Нюансы выбора

Для возведения тех или иных объектов следует использовать керамзитобетон соответствующей марки, так как от этого будет зависеть не только устойчивость, но и долговечность всего здания.

Чтобы знать особенности применения той или иной марки, проводятся лабораторные испытания образцов различной формы, которые подвергаются воздействию высоких нагрузок. При появлении трещин начинается фиксация степени разрушения вследствие соприкосновения гранул заполнителя с цементным камнем. Как правило, такие дефекты развиваются по направлению приложенного усилия. Блоки для строительства дома должны обладать достаточной плотностью, так как именно она характеризует долговечность. На этот показатель влияет объемный вес песка, цемента и самого гравия.

Стоимость керамзитоблоков в Москве

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

1 Введение

Прогресс технологий и повышение эффективности 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 дней f _c 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. Результат выполнил цель получения OPSLWC с ODD менее 2000 кг/м ³ . Образцы также соответствовали требованиям к конструкционному легкому бетону (SLWC), определяемому 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 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 размеров, 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 волокон BPP.

2) Включение волокна BPP в CLLWAC снизило удобоукладываемость, где скорость оседания 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 в отсутствие каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Примечания издателя

Все утверждения, изложенные в этой статье, принадлежат исключительно авторам и не обязательно представляют претензии их дочерних организаций, 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

Фрактальная модель влияния макроструктуры керамзитобетона на его прочность

[1] Мандельброт, BB (1982). Фрактальная геометрия природы. Нью-Йорк – Сан-Франциско: Фримен.

Академия Google

[2] Волчук В., Клименко И., Кровяков С. и Орешкович М. (2018). Метод оценки качества материалов с использованием мультифрактального формализма. Tehnički glasnik — Технический журнал, 12 (2), 93-97. https://hrcak.srce.hr/202359.

DOI: 10. 31803/tg-20180302115027

Академия Google

[3] Ван З.С., Ван Л.Дж. и Су Х.Л. (2011). Экспериментальные исследования по гранулометрическому составу мелкого заполнителя в каркасном бетоне. Передовые исследования материалов, 163–167, 1085–1089.. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMR.163-167.1085.

DOI: 10.4028/www.scientific.net/amr.163-167.1085

Академия Google

[4] Волчук, В. М. (2017). О применении фрактального формализма для ранжирования критериев качества многопараметрических технологий. Металлофизика и новые технологии, Международный научно-технический журнал Института физики металлов. Г.В. Курдюмова НАН Украины, 39(7), 949-957. (на русском языке) https://doi.org/10.15407/mfint.39.07.0949.

DOI: 10.15407/mfint.39.07.0949

Академия Google

[5] Большаков В.И., Волчук В.М., Дубров Ю.В. И. (2018). Регуляризация одной условно III-постановочной задачи добывающей металлургии. Металлофизика и новые технологии, Международный научно-технический журнал Института физики металлов. Г.В. Курдюмова НАН Украины, 40(9)), 1165-1171. https://doi.org/10.15407/mfint.40.09.1165.

DOI: 10.15407/mfint.40.09.1165

Академия Google

[6] Кровяков С., Волчук В., Заволока М. и Крыжановский В. (2019). Поиск подходов к ранжированию критериев качества керамзитобетона. Материаловедческий форум, 968, 20-25. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.968.20.

DOI: 10.4028/www.scientific.net/msf.968.20

Академия Google

[7] Чжао, Л. , Ван, В., Ли, З. и Чен, Ю. (2015). Микроструктура и фрактальные размеры пор вторичного теплоизоляционного бетона. Испытание материалов, 57, 349-359. https://doi.org/10.3139/120.110713.

DOI: 10.3139/120.110713

Академия Google

[8] Мишутн А., Кровяков С., Пишев О. и Сольдо Б. (2017). Модифицированные керамзитобетонные легкие бетоны для тонкостенных железобетонных плавучих конструкций. Технический гласник -Технический журнал, 11(3), 121-124. https://hrcak.srce.hr/186657.

Академия Google

[9] Большаков В. , Волчук В., Дубров Ю. (2016). Фракталы и свойства материалов. Саарбрюкен, Германия: Lambert Academic Publishing.

Академия Google

[10] Хаусдорф, Ф. (1919). Размеры и размеры. Математический Аннален, 79, 157-179.

Академия Google

[11] Крауновер Р. М. (1995). Введение во фракталы и хаос. Бостон, Лондон: Jones and Bartlett Publishers, Inc.

Академия Google

[12] Ло, Т. Ю., Тан, В.К., Цуй, Х.З. (2007). Влияние свойств заполнителя на легкий бетон. Строительство и окружающая среда, 42 (8), 3025-3029. https://doi.org/10.1016/j.buildenv. 2005.06.031.

DOI: 10.1016/j.buildenv.2005.06.031

Академия Google

[13] Ке, Ю., Бокур, А.Л. Ортола, С., Дюмонте, Х., Кабрилак, Р. (2009). Влияние объемной доли и характеристик легких заполнителей на механические свойства бетона. Строительство и строительные материалы, 23 (8), 2821-2828. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2009.02.038.

DOI: 10. 1016/j.conbuildmat.2009.02.038

Академия Google

[14] Большаков В.И., Дворкин Л.И. (2016). Структура и свойства строительных материалов. Швейцария: Trans and Technical Publication Ltd.

Академия Google

[15] Большаков В.И., Дубров Ю.В. И. (2002). Оценка применимости фрактальной геометрии для описания языка качественного преобразования материалов. Журнал отчетов Национальной академии наук Украины, 4, 116-121. (на русском).

Академия Google

[16] Большаков В. И. и Волчук В.Н. (2011). Материаловедческие аспекты использования вейвлет-мультифрактального подхода к оценке структуры и свойств малоуглеродистых низколегированных сталей. Металлофизика и новые технологии, Международный научно-технический журнал Института физики металлов. Г.В. Курдюмова НАН Украины, 33(3), 347-360.

DOI: 10.15407/mfint.43.06.0753

Академия Google

[17] Зенг, К., Ли, К., Фен-Чонг, Т., Дангла, П. (2010) Поверхностный фрактальный анализ пористой структуры цементных паст с большим объемом зольной пыли. Прикладная наука о поверхности. 257 (3), 762-768 https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2010.