Бетон b30 характеристики: Бетон B30 М400: вес, состав, прочность, пропорции

В заключение, результаты вышеупомянутых исследований показывают, что влияние компонента волокна, внутренней микроструктуры, температуры щелочной коррозии и времени щелочной коррозии на щелочную стойкость BF является значительным.Однако эффекты предварительной обработки волокна и увеличения концентрации щелочного раствора в более высоких щелочных условиях имеют ограниченное влияние на стойкость к щелочам. Таким образом, в будущих исследованиях необходимы целенаправленные исследования устойчивости доменных печей к щелочам и их адаптируемости с учетом характеристик бетона. Вышеупомянутые характеристики BF могут быть улучшены за счет характеристик волокна и щелочной коррозии.

2.2. Анализ и перспективы

На основе обзора предшествующих результатов исследований, касающихся стойкости доменных печей к щелочам и рабочих условий применения доменных печей в бетоне, выдвигаются следующие четыре направления исследований: (1) На основе температуры кривая изменения в зависимости от возраста бетонной конструкции в реальных условиях эксплуатации, необходимо измерить и изучить щелочную стойкость доменной печи при температуре динамической щелочной коррозии.Такое исследование позволит одновременно изучить механизм влияния на свойства BFRC. В данном исследовании изучается щелочная стойкость BF при постоянной температуре. Однако в процессе твердения бетона такие факторы, как свойства бетонного материала, теплота гидратации и температура заливки, указывают на то, что температура изменяется параболически и имеет тенденцию к стабилизации с возрастом. Более того, разные бетонные конструкции с разным расположением точек измерения демонстрируют совершенно разные изменения температуры (Рисунок 4).Кроме того, температура влияет на скорость реакции щелочной коррозии и щелочность окружающей среды, окружающей волокно, что является важным фактором при изучении щелочной стойкости доменного волокна. Следовательно, исследования коррозионной стойкости доменного печи при динамической температуре необходимы для моделирования среды, в которой находится бетон, и изучения механизма, с помощью которого доменная печь изменяет механические свойства, долговечность и другие свойства BFRC. бетон, стойкость BF к щелочам в смоделированном растворе щелочи с pH 10.5–13,5 следует оценить. Некоторые авторы [41] показали, что значение pH хорошо гидратированного портландцемента составляло от 12,5 до 13,5, а значение pH сульфоалюминатного слабощелочного цемента составляло от 10,5 до 11,5. В результате значение pH бетона ниже этого. В вышеупомянутых исследованиях в основном использовались растворы NaOH с концентрацией 1 моль / л или выше; Щелочность этих растворов значительно выше, чем у портландцементного теста. В противном случае скорость щелочной коррозии сильно коррелирует с концентрацией щелочного раствора [42].Таким образом, следует изучить щелочную стойкость действующего доменного печи в растворе со щелочностью, равной щелочности бетонного материала. (3) Время щелочной коррозии доменного печи в смоделированном щелочном растворе должно быть соответствующим образом увеличено в соответствии с конкретной структурой бетона. Как показано на Рисунке 4, температура основания плота почти возвращается к своей нормальной температуре через 10 дней; однако дамбе требуется 25 дней для достижения своей начальной температуры, что значительно больше, чем время, необходимое для основания плота.Однако большая часть времени щелочной коррозии в вышеупомянутых исследованиях составляла всего несколько часов и, конечно же, не более 7 дней. Даже в случае экспериментов по ускоренной щелочной коррозии при более высоких температурах и более коротком времени, степень, в которой эти результаты испытаний отражают фактические условия доменной печи в бетоне, требует дальнейшего изучения. Следовательно, время щелочной коррозии доменного печи должно быть увеличено соответствующим образом в соответствии с фактическими ожидаемыми рабочими условиями. (4) Необходимо измерить гидрофобность доменного печи и определить механизм переноса влаги.Устойчивость к щелочам BF и общие свойства композитов улучшаются за счет повышения его гидрофобности. Как упоминалось ранее, необходимо улучшить долговременную стойкость BF к щелочам. Существующие методы улучшения гидрофобности в основном включают модификацию поверхности BF путем нанесения смолы, добавление ZrO ₂ в BF [19] и использование слабощелочного цемента. Однако необходимо учитывать многие факторы, такие как ограниченное улучшение, задержка щелочной коррозии вместо ее прекращения, увеличение стоимости проекта и отсутствие поставок, среди прочего.Однако, определив дзета-потенциал, Hu et al. [43–45] показали, что, хотя BF представляет собой неорганический материал, полученный из горных пород путем плавления и волочения проволоки, его поверхность инертна, и элементы на поверхности BF могут образовывать водородные связи с гидрофильными полярными группами. Между тем, поверхность BF содержала много атомов Si, которые при определенных условиях могли бы химически реагировать с окружающими активными группами. Следовательно, реакция щелочной коррозии может легко произойти.С другой стороны, вода — это среда передачи различных ионов. Если гидрофобность BF хорошая, ионы щелочной коррозии не могут легко проникнуть в волокно из-за отсутствия передающей среды, и трудно разрушить BF. Напротив, BF может не только поглощать окружающую воду, используемую для реакции гидратации цемента, что отрицательно сказывается на твердении бетона и свойствах поверхности раздела волокно / матрица, но также обеспечивать переносчик ионов щелочной коррозии.Следовательно, улучшения гидрофобности BF и способности блокировать влагу полезны для улучшения устойчивости к щелочам, а также механических свойств и долговечности BFRC. Гидрофобность и влагопроницаемость BF редко подробно освещаются в литературе. Следующим шагом должно быть улучшение устойчивости BF к щелочам и общих характеристик композита путем измерения гидрофобности и выяснения механизма передачи влаги. Благодаря этим двум аспектам доменного печного камня и бетона, посредством модификации поверхности волокна и добавления минеральных добавок в матрицу, дисперсия доменного волокна в матрице и межфазные свойства доменного волокна и матрицы улучшатся, а механические свойства композита будут быть улучшенным.

3. Статические механические свойства BFRC

Подобно обычным бетонным элементам, элементы BFRC подвергались различным нагрузкам в различных рабочих условиях. Исследования статических механических свойств также в основном сосредоточены на прочности, вязкости при изгибе и механических свойствах разрушения, которые подробно рассматриваются ниже.

3.1. Прочность BFRC

В последние годы исследователи изучили правила изменения механических свойств различных бетонов, включая обычный бетон, самоуплотняющийся бетон, бетон с высоким содержанием минеральных добавок, торкретбетон и стальные трубы, заполненные бетоном.Эта работа заключалась в измерении прочности на сжатие, растяжение и изгиб BFRC с различным содержанием волокон в различных условиях, таких как разный возраст и минеральные примеси. Содержание волокна обычно составляло порядка 0,5–8,5 кг / м³, исследованное время старения в основном составляло 3 дня, 7 дней и 28 дней, а минеральные примеси в основном включали летучую золу и микрокремнезем. Мы опишем это ниже.

В 2008 году Ли и др. [48] ​​изучали 28-дневное кубическое сжатие, осевое сжатие, растяжение при раскалывании и прочность на изгиб самоуплотняющегося бетона, армированного BF (BFRSCC) (рис. 5) с содержанием волокна 0.8–4,8 кг / м ³ , длиной 10–25 мм и диаметром 7–15 мкм м в соответствии с CECS13: 89. Результаты показали, что с увеличением содержания волокна, по сравнению с обычным самоуплотняющимся бетоном (PSCC), кубическая прочность на сжатие BFRSCC снизилась на 3–10%. Общая тенденция осевой прочности на сжатие BFRSCC сначала уменьшилась, а затем увеличилась, прежде чем, наконец, достигла прочности, немного большей, чем у PSCC. Прочность на разрыв при расщеплении постепенно увеличивалась после начального небольшого снижения, тогда как прочность на изгиб уменьшалась после начального медленного увеличения.И прочность на разрыв, и прочность на изгиб показали пиковые значения, где максимальное увеличение составило 17% и 24%, соответственно, а соответствующее оптимальное содержание волокна составляет 3,2 кг / м ³ . Эти результаты были приписаны BF [48], который является мягким и тонким, образует слабую сотовую или пористую структуру в бетоне и приводит к плохому диспергированию или образованию кластеров в процессе перемешивания бетона. Эти особенности уменьшили плотность бетона и кубическую прочность на сжатие.Что касается осевой прочности на сжатие, в дополнение к вышеупомянутому обсуждению, увеличение BF имело эффект поперечного ограничения, аналогичный эффекту хомутов, что улучшало прочность на сжатие матрицы. Под влиянием двух плюсово-минусовых факторов осевая прочность на сжатие претерпела параболические изменения. Исследование, касающееся осевой прочности на сжатие стальных трубчатых коротких колонн, заполненных BFRC, проведенное Wang et al. [49] в 2013 г. также продемонстрировали эту точку зрения. Прочность на растяжение и изгиб при расщеплении можно использовать в качестве показателей для оценки прочности материала на разрыв.Согласно теории композитов [50], предел прочности на разрыв BFRC напрямую связан с пределом прочности волокна на разрыв и его содержанием; в противном случае предел прочности на разрыв у BF выше. Следовательно, разумное количество BF может улучшить два механических показателя, не влияя на удобоукладываемость самоуплотняющегося бетона.

В 2009 году, предварительно обработав доменную печь путем обертывания цементной пастой перед смешиванием, Wu et al. [51] исследовали прочность на сжатие стандартных кубических образцов BFRC с содержанием волокна 1.2–2,0 кг / м ³ , длиной 12 мм и радиусом 15 мкм м согласно стандарту GB / T 50081-2002. Результаты показали, что (рис. 6 (а)) с увеличением содержания волокна наибольший рост на 28 дней и начальная кубическая прочность на сжатие ( f _cu ) BFRC составили около 5% и 17% соответственно. По сравнению с результатами Li et al. [48], предварительная обработка в некоторой степени улучшила характеристики сжатия BFRC. Причина заключалась в том, что цементная паста обеспечивала смазывающий эффект между волокнами и заполнителями и заставляла их полностью контактировать друг с другом, таким образом эффективно уменьшая пористость матрицы и улучшая межфазное соединение между волокнами и матрицей (Рисунки 6 (b) -6 ( д)).Кроме того, волокна, обернутые цементным тестом, имели лучшую текучесть в матрице, что увеличивало равномерность ее распределения.

В 2011 г. Ye et al. [52] изучали предел прочности при изгибе высокопрочного BFRC с относительно большим количеством летучей золы и микрокремнезема с содержанием волокон 8,4 кг / м ³ и длиной 6 мм, 18 мм и 30 мм. Волокно предварительно обрабатывали тремя способами: прямое разрезание, укладка резинки и скручивание резинки. Результаты показали, что по сравнению с ПК максимальное увеличение прочности на разрыв при изгибе BFRC через 3 дня, 7 дней и 28 дней составило 20%, 27% и 18% соответственно.Соответствующая оптимальная длина волокна и метод предварительной обработки составляли 18 мм при прямом сокращении волокна. На основании изменения скорости увеличения прочности с возрастом в экспериментах не наблюдалось видимого ослабления армирования волокном с возрастом, что могло быть связано с улучшением стойкости к щелочам.

В 2012 году Луо и Би [53] изучили влияние BF и гибридных волокон, состоящих из BF и полипропиленового волокна (PPF), на кубическую прочность на сжатие самоуплотняющегося бетона с точки зрения его пористой структуры.Содержание доменных печей составляло 1,3 кг / м ³ и 2,7 кг / м ³ , а содержание ППФ — 0,05–0,3 кг / м ³ . В случае бетона, армированного только BF, результаты показали, что прочность на сжатие была снижена по сравнению с таковой у PSCC, аналогично результатам исследования Li et al. [48]. Это снижение численности объяснялось тремя факторами. Во-первых, в соответствии с четырьмя уровнями размера пор в бетоне, предложенными Wu и Lian [54], уменьшение безвредных или менее вредных пор и увеличение вредных или более вредных пор в BFRC приведет к снижению плотности и прочности.Во-вторых, с точки зрения микроморфологии (Рисунок 7), BF был довольно гладким по сравнению с PPF. Таким образом, очень небольшое количество продуктов гидратации могло бы прилипнуть к нему, что привело бы к ослаблению границы раздела BF / матрица, что, в свою очередь, уменьшило эффективные преимущества свойств волокна. Третий фактор — режим отказа. Только трещины появились во время разрушения BFRC при сжатии; разрыва осколков не наблюдалось. Режим отказа BFRC был интегрирован, что свидетельствует о повышении вязкости образца.Для гибридного армированного волокном самоуплотняющегося бетона прочность на 28 дней была улучшена в разной степени, а наибольшее увеличение составило примерно 38%. Соответствующее содержание доменных печей и ППФ составило 2,7 кг / м ³ и 0,1 кг / м ³ соответственно. Наличие PPF уменьшало плотность и размер пор, а модуль упругости и прочность на разрыв PPF были на порядок меньше, чем у BF; Таким образом, PPF стал дополнительным опорным материалом к ​​BF, значительно увеличив прочность.

В 2016 году Zhou et al. [55] изучили прочность на разрыв и изгиб торкретбетона, армированного доменным печным газом, в условиях туннельного сухого нагрева, смоделированного с использованием печи, и проанализировали структурные механизмы с точки зрения противодействия трещинам функциональности доменного печи в матрице. Соотношение сырья определялось согласно JGJ55-2000 и GB50086-2001. Их результаты показали, что механические свойства торкретбетона, армированного BF, в условиях сухого нагрева были значительно снижены по сравнению с измеренными в стандартных условиях.Наличие BF не могло заметно улучшить прочность торкретбетона на растяжение и изгиб, и результаты даже показали небольшое снижение механических свойств при некотором содержании волокон. Вероятные причины такого поведения были связаны с более низким коэффициентом ориентации трехмерного, случайно распределенного BF [50], недостаточной стойкостью к щелочам и дисперсностью BF, использованного в эксперименте, а также плохими характеристиками соединения между волокном и волокном. матрица.

В 2016 году, основываясь на испытании на одноосное сжатие бетонного цилиндра, армированного BF, и теории механики повреждений, Yu et al.[56] построили конститутивную модель одноосного сжатия в соответствии с обобщенным законом Гука и теорией распределения прочности Вейбулла:

Результаты показали, что модель хорошо согласуется с экспериментальными результатами, и тенденция изменения модели была аналогичной. по сравнению с обычным бетоном, но напряжение во время подъема было явно больше, чем у последнего [57]. Это исследование внесло теоретический вклад в изучение механических свойств материала.

Короче говоря, исследование прочности BFRC привело к дискретным или даже противоположным результатам, поскольку на прочность, помимо других факторов, влияли характеристические параметры волокна, содержание волокна, свойства материала матрицы, метод подготовки и возраст композита. . Однако наличие BF в целом мало повлияло на прочность бетона на сжатие, но, тем не менее, могло привести к очевидным улучшениям прочности на растяжение и изгиб. Содержание волокна влияет на прочность материала, и существует оптимальное значение содержания.Добавление минеральных добавок и PPF способствовало улучшению бетона доменной печи. На основе вышеупомянутых исследований могут быть проведены дальнейшие исследования оптимального соотношения компонентов смеси и дополнения механизма армирования из BF и других волокон с различными свойствами, таких как PPF, на основе различных материалов матрицы и требований.

3.2. Прочность на изгиб и механика разрушения

Существует несколько опубликованных работ по вязкости при изгибе и механике разрушения BFRC.Ученые в основном изучали влияние характерных параметров, таких как содержание и соотношение сторон волокна, на индекс вязкости при изгибе, вязкость разрушения и энергию разрушения. Они также обсудили улучшение ударной вязкости и свойств разрушения бетона в результате использования волокна. Эти результаты проиллюстрированы и проанализированы ниже.

He and Lu [58] и Ye et al. [52] сообщили о прочности на изгиб балки B2010 в 2009 и 2011 годах соответственно.Индекс, используемый для измерения прочности на изгиб, был стандартом JSCEG552, предложенным Японским обществом инженеров-строителей. Прочность на изгиб BFRC была в 5,6 раза выше, чем у PC, как сообщают Хе и Лу [58]. Однако в последнем исследовании Ye et al. [52] отметили, что BFRC, на который влияли длина волокна, обработка скручиванием и модификация поверхности, показал вязкость при изгибе только в 1,2–2,1 раза выше, чем у ПК, по оценке в различных экспериментальных условиях. Поскольку шероховатость волокна увеличилась после обработки скручиванием, которая улучшила свойства сцепления между волокном и матрицей, кривая нагрузка-смещение для бетона, армированного скрученным волокном, была намного более пологой.Скрученная фибра может существенно улучшить ударную вязкость бетона. Учитывая, что данных в последнем отчете было гораздо больше, результаты были ближе к практическим ситуациям. Тем не менее, присутствие BF может явно улучшить прочность бетона на изгиб.

В 2016 году, согласно методу испытания на трехточечный изгиб ASTM E647-11 и RILEM, Xue et al. [59] изучили влияние содержания BF и аспектного отношения на три рабочих параметра: энергию разрушения, вязкость разрушения и индекс пластичности, которые определяют механические свойства разрушения бетона, и тщательно проанализировали механизм удара.Содержание доменной печи в их исследовании составляло примерно 6,6–40 кг / м ³ , диаметр — 15 мкм, м, длина — 5–25 мм. Их результаты предполагают следующее: (1) Во время возникновения и развития трещин в BFRC было три стадии: (i) стадия без расширения трещин, когда волокно и бетон работали вместе; (ii) стадия устойчивого роста трещины, когда мостиковое напряжение волокна имеет замедленные эффекты; и (iii) стадия нестабильного роста трещины после того, как суммарное напряжение вершины трещины достигло предельного напряжения.(2) Наличие доменной печи может в некоторой степени улучшить механику разрушения бетона. Усиление составляло 37% по энергии разрушения, 44% по вязкости разрушения и 19% по индексу пластичности. Тенденции к изменению всех трех механических параметров разрушения сначала увеличивались, а затем уменьшались с увеличением содержания волокна и увеличением соотношения сторон. Таким образом, существовало соответствующее оптимальное содержание или соотношение размеров BF. (3) Механизм, с помощью которого BF влиял на механику разрушения бетона, был следующим: (i) Нить BF слишком мягкая, тонкая и гладкая, чтобы вызвать модификацию поверхности [6] и анкеровка, а его предел прочности на растяжение высок.Следовательно, межфазное напряжение связи могло быть меньше, чем предел прочности волокна на разрыв, и основная причина разрушения заключалась в том, что волокна вытягивались во время процесса разрушения разрушения. Однако сопротивление неосновному растрескиванию увеличивалось, когда трещины распространялись, и характеристики разрушения улучшались за счет улучшения межфазного разрыва, фрикционного скольжения и эффекта наклона. Однако оставшиеся поры будут ускорять нестабильное распространение трещин по мере того, как композит достигнет предельной прочности.

На основании вышеупомянутого исследования был сделан один вывод о том, что доменная печь существенно улучшит ударную вязкость и механику разрушения бетона, если правильно выбрать смешивание и характеристические параметры волокна.

3.3. Анализ и перспективы

После организации и обобщения исследований, касающихся прочности, ударной вязкости и механики разрушения BFRC, мы определяем следующие вопросы, требующие дальнейшего исследования: (1) На основе испытания на отрыв одного (или одного -bundle) BF с различным распределением и ориентацией в бетоне, связью между прочностью на разрыв, прочностью межфазного сцепления волокна / матрицы и прочностью волокна на поперечный сдвиг, а также оптимальным распределением волокна, соответствующим различным типам характеристик параметры могут быть определены.Когда ориентация BF соответствует силе вытягивания, волокно будет легко вытягиваться. Напротив, если угол между волокном и силой вытягивания слишком велик, для волокна, скорее всего, произойдет отказ от бокового сдвига. В обоих случаях прочность волокна на разрыв не может быть эффективно использована. Таким образом, если соединение между ними может быть реализовано и может быть получено оптимальное распределение ориентации различных типов волокон, механические свойства (например,g. характеристики при растяжении, изгибе и разрушении) BFRC могут быть значительно улучшены. (2) Формула, касающаяся критического содержания и аспектного отношения BF в бетоне, может быть установлена ​​в отношении свойств сцепления между BF и бетон и характеристики случайного распределения волокна в матрице. В текущем исследовательском корпусе сообщается только о влиянии содержания волокна и соотношения сторон на механические свойства, тогда как экспериментальные исследования и теоретический анализ критического содержания и соотношения сторон остаются скрытыми.Однако, согласно теории функции соединения волокна и бетона [50], предел прочности при растяжении может быть значительно улучшен только в том случае, если содержание волокна превышает критическое значение. Соотношение между фактическим соотношением сторон и критическим соотношением сторон волокна напрямую влияет на режим отказа и реализацию улучшения качества волокна. Следовательно, необходимы дополнительные исследования этого аспекта. (3) Механическая модель BFRC нуждается в глубоком изучении, чтобы полностью раскрыть механизм ее механического поведения.На основании приведенного выше анализа установлено, что количество модельных исследований BFRC очень ограничено в Китае. По сравнению с конститутивной моделью одноосного сжатия высокопрочного BFRC, предложенной Ayub et al. [60], эти модели все еще имеют некоторые дефекты, такие как неадекватное отражение содержания волокна и единственное выражение полного процесса «напряжение-деформация», и они нуждаются в дальнейших модификациях и усовершенствованиях. Кроме того, исследования модели статической механики BFRC, такие как механика сдвига и изгиба, все еще редки.Следовательно, это будет важная область для будущих исследований.

4. Заключение

Таким образом, исследования, проведенные в Китае в этом столетии, описывают щелочную стойкость волокон в различных средах щелочной коррозии и различных методах предварительной обработки, а также статические механические свойства, такие как прочность и ударная вязкость, BFRC под разные характерные параметры и содержание. Основные результаты были проиллюстрированы следующим образом: состав и температура сильно влияли на стойкость доменной печи к щелочам, тогда как предварительная обработка имела ограниченный эффект; BF практически не влиял на прочность на сжатие, но мог значительно улучшить прочность на растяжение и изгиб; кроме того, содержание волокна могло заметно повлиять на прочность.

Настоящим мы предлагаем следующие шесть исследовательских тем, связанных со стойкостью к щелочам и статическими механическими свойствами трехмерных случайно распределенных BFRC: (1) Устойчивость к щелочам и адаптивность в бетоне с BF в условиях температуры динамической щелочной коррозии, следует измерять и исследовать более низкую концентрацию щелочи и более длительное время щелочной коррозии. Кроме того, следует изучить механизм его влияния на механические свойства BFRC.(2) На основе определения механизма гидрофобности и влагопропускания волокна, щелочная стойкость BF и общие характеристики композитов могут быть улучшены за счет гидрофобности и влагопроницаемости BF. (3) На основе Испытание на вырыв одиночного (или одиночного) доменного печи с различным распределением и ориентацией в бетоне, оптимальная ориентация доменного печи с различными характеристическими параметрами должна быть исследована для достижения максимального улучшения матрицы.(4) Должна быть установлена ​​формула для критического содержания и коэффициента формы для различных видов доменных печей в бетоне, а также механизм влияния доменных печей с различным содержанием и соотношением сторон на механические свойства матрицы (например, растяжение, изгиб , и характеристики разрушения) должны быть изучены, и вышеупомянутые свойства должны быть оптимизированы. (5) С целью изменения характеристик материала и применения матрицы, оптимальное соотношение смеси и дополнительный механизм между BF и другими типами волокон с различными свойствами, такими как PPF, в бетоне.(6) С точки зрения доменных печей и бетона, дисперсия межфазных свойств доменных печей и доменных печей / матрица должна быть улучшена за счет модификации поверхности волокна и добавления минеральных добавок к матрице, тем самым улучшая механические свойства композитов. .

Конфликт интересов

Авторы заявляют, что у них нет конфликта интересов.

Благодарности

Это исследование было поддержано Национальным фондом естественных наук Китая (грант №51578140).

.

Характеристики водопроницаемости бетона нормальной прочности из дробленого глиняного кирпича в виде крупного заполнителя

Исследованы характеристики водопроницаемости бетона, изготовленного из дробленого глиняного кирпича в качестве крупного заполнителя, и проведено сравнение с бетоном из заполнителя природного камня. Для этого были отобраны шесть различных образцов кирпича и пять различных образцов природного камня. Также измеряли прочность на раздавливание образцов кирпича и водопоглощение полученного из них заполнителя. Бетонные образцы трех различных значений прочности на сжатие были приготовлены в соответствии с методом проектирования смеси ACI из каждого из этих образцов заполнителя.Прочность на сжатие бетона, которая могла быть достигнута с использованием кирпичного заполнителя, варьировалась от 19 до 28 МПа, тогда как для каменного заполнителя прочность на сжатие варьировалась от 24 до 46 МПа. Затем эти образцы были протестированы на водопроницаемость с использованием машины AT 315 в соответствии с EN 12390-8: «Глубина проникновения воды под давлением». Экспериментальные результаты и последующий анализ показывают, что водопроницаемость бетона из кирпичного заполнителя на 225–550% выше, чем у бетона из природного камня с такой же прочностью на сжатие.Было обнаружено, что водопроницаемость напрямую связана с прочностью на сжатие, водопоглощением и пористостью затвердевшего бетона. Также было замечено, что на водопроницаемость бетона влияет водопоглощение кирпичного заполнителя и прочность кирпича на раздавливание.

1. Введение

Бетон является основным ингредиентом в постоянно растущей строительной отрасли Бангладеш. Поскольку натурального камня не хватает и, следовательно, он дорогой, кирпичи из обожженной глины широко используются в качестве экономичной альтернативы крупнозернистого заполнителя при приготовлении бетона в Бангладеш для строительства жилых и производственных зданий средней этажности, жестких тротуаров, мостов и водопропускных труб малых и средних пролетов. [1].Свойства заполнителя кирпича значительно отличаются от заполнителя природного камня с точки зрения прочности, ударной вязкости и других связанных показателей [2]. Поскольку крупный заполнитель занимает большую долю объема бетона, можно предположить, что свойства бетона, изготовленного из заполнителя кирпича, будут значительно отличаться от свойств бетона из заполнителя камня. Хотя прочность бетона на сжатие в нормальном диапазоне может быть достигнута удовлетворительно, тем не менее, именно такие свойства долговечности, как водопроницаемость, ползучесть и усадка, всегда были проблемой для бетона из кирпичного заполнителя.Водопроницаемость — важная проблема для бетона, сделанного из измельченного глиняного кирпича, потому что заполнитель кирпича гораздо более пористый и, следовательно, проницаемый, чем гранит и другие заполнители природного камня [3]. К настоящему времени опубликован ряд работ по свойствам бетона из кирпичного заполнителя [1–8]. Однако ни в одном из них не проводилось всесторонних исследований водопроницаемости бетона из кирпичного заполнителя, за исключением Дебейба, который показал, что можно производить бетон, содержащий дробленый кирпич (крупный и мелкий) с характеристиками водопроницаемости, аналогичными характеристикам бетона из природного заполнителя, при условии, что процентное содержание заполнение кирпича ограничено 25% и 50% для грубых и мелких заполнителей соответственно [5].Однако авторы этой работы считают, что систематическое и сравнительное исследование бетона из заполнителя из природного камня и глиняного кирпича поможет понять основные особенности характеристик водопроницаемости кирпичного бетона из заполнителя. Это также поможет проектировщикам и инженерам, использующим бетон из заполнителя кирпича, прогнозировать ожидаемое поведение водопроницаемости. Результат этого исследования будет значительным дополнением к существующим знаниям в этой области, поскольку проницаемость является одним из основных параметров, ответственных за разрушение бетона.Информация об ожидаемом значении коэффициента водопроницаемости бетона из кирпичного заполнителя поможет практикующим инженерам спроектировать более прочные и устойчивые конструкции с использованием бетона из кирпичного заполнителя. Это также может помочь изменить существующие строительные нормы и правила по бетону из заполнителя из кирпича в таких областях, как прозрачное покрытие арматурных стержней из бетона, а также положения по строительству водоудерживающих конструкций с использованием бетона из заполнителя из кирпича. Для этого в Бангладешском инженерно-технологическом университете, Дакка, Бангладеш, была проведена экспериментальная программа по изучению поведения водопроницаемости бетона, сделанного из измельченного глиняного кирпича.Для этого было выбрано шесть различных блоков кирпича и пять различных заполнителей природного камня. В рамках экспериментальной программы образцы бетона, имеющие три различных значения прочности на сжатие, были приготовлены из природного камня и щебня из глиняного кирпича. Затем эти образцы были подвергнуты испытаниям на водопроницаемость с использованием европейского стандарта AT 315 машины согласно BS EN 12390-8: «Глубина проникновения воды под давлением» [9]. Результаты испытаний были проанализированы, чтобы изучить увеличение водопроницаемости, связанное с бетоном из кирпичного заполнителя по сравнению с соответствующим бетоном, изготовленным из заполнителя природного камня.Также были измерены некоторые свойства кирпича, заполнителя и бетона, включая прочность кирпича на раздавливание, водопоглощение кирпичного заполнителя, водопоглощение и пористость затвердевшего бетона. Также было исследовано влияние этих свойств на поведение водопроницаемости соответствующего бетона.

2. Используемые материалы

2.1. Цемент

Обычный портландцемент (Тип 1), имеющий 28-дневную прочность на сжатие 46 МПа согласно ASTM C 150 [10], был использован для приготовления всех образцов бетона.Используя один тип цемента, было исследовано влияние различных типов крупного заполнителя в бетоне.

2.2. Мелкозернистый заполнитель

На протяжении всей экспериментальной работы использовался один тип природного крупнозернистого песка, чтобы параметр мелкозернистого заполнителя оставался постоянным. Ситовой анализ проводили в соответствии со стандартом ASTM C136 [11]. Результаты этого анализа показали, что использованный песок соответствовал ограничениям, установленным в ASTM C33 [12]. Удельный вес заполнителей также определяли в соответствии со стандартом ASTM C29 / C29M [13], тогда как водопоглощение и удельный вес мелкозернистого заполнителя определяли в соответствии с ASTM C128 [14].В результате этих процедур испытаний модуль тонкости, удельный вес, водопоглощение и удельный вес мелкозернистого заполнителя были определены как 2,70, 1630 кг / м ³ , 1,26% и 2,66, соответственно.

2.3. Глиняные кирпичи

В этой работе было собрано шесть различных типов кирпича, пронумерованных от 1 до 6, с разных заводов по производству кирпича. Эти фабрики используют два типа широко используемых печей в Бангладеш, а именно, траншейные печи Bulls и стационарные дымоходные печи. Перед тем, как эти кирпичи были раздроблены до агрегата, было проведено испытание на прочность на сжатие (раздавливание) в соответствии с ASTM C 67 [15].Результаты испытаний представлены в таблице 1, которая показывает, что прочность кирпича на раздавливание варьировалась от 14 до 29 МПа. Был выбран большой разброс прочности кирпича на раздавливание, чтобы можно было наблюдать его влияние на водопроницаемость бетона.

2,4. Заполнитель кирпича и камня

Заполнитель кирпича был получен путем разбивания целых новых кирпичей на твердой бетонной поверхности с помощью молотка. В качестве каменного заполнителя использовались валуны природного щебня из песчаника. В этой работе из разных источников были собраны пять различных типов валунов из природного камня.В целях сравнения кирпичи и каменные валуны дробили таким образом, чтобы они обладали аналогичной градацией и примерно одинаковым модулем крупности, чтобы свести на нет влияние размера и формы, если таковое имеется, на свойства водопроницаемости бетона. Кроме того, было также обеспечено строгое соблюдение пределов классификации, установленных в ASTM C33 [12]. Перед приготовлением бетона были измерены различные свойства заполнителей кирпича и камня. Это включает водопоглощение и удельный вес согласно ASTM C127 [16] и испытание на истирание в Лос-Анджелесе (LA) согласно ASTM C131 [17].Результаты испытаний представлены в таблицах 1 и 2. Наблюдение за этими результатами показывает, что более прочные кирпичи имеют более высокую плотность и более низкое значение истирания LA. Кроме того, все заполнители кирпича имеют меньшую плотность, чем заполнители щебня. Следовательно, бетон более низкой плотности может быть получен за счет использования кирпичного заполнителя. Напротив, водопоглощение кирпичного заполнителя в несколько раз выше, чем у каменного заполнителя.

3. Схема тестирования

3.1. Разработка смесей и метод смешивания

Процедура проектирования бетонных смесей с нормальным заполнителем может быть использована для создания смесей с использованием щебеночного кирпичного заполнителя [3]. В этой работе используются расчетные соотношения смеси как для каменного, так и для кирпичного бетона с заполнителем с целевой прочностью на сжатие 20.0, 30,0 и 40,0 МПа были оценены методом ACI [18] с водоцементным соотношением () 0,4, 0,5 и 0,6, соответственно, с учетом величины осадки в диапазоне от 25 до 50 мм. Необходимые количества цемента, воды, крупного и мелкого заполнителя для всего кирпича и каменного заполнителя представлены в таблице 3. Поскольку водопоглощение заполнителя кирпича намного выше, рекомендуется вымачивать заполнители кирпича водой перед добавлением в бетон. смесь [2, 3, 6]. В противном случае большая часть воды из расчета конструкции смеси будет пропитана заполнителем и не сможет вступить в реакцию с цементом, изменяя водоцементное соотношение.Следовательно, и камень, и кирпичный заполнитель вымачивали в воде в течение 48 часов и добавляли в смесь в сухом состоянии с насыщенной поверхностью. Вода, абсорбированная агрегатом, является дополнением к потребности в воде из расчета конструкции смеси, как показано в таблице 1. Мелкий заполнитель сушили в течение 48 часов в печи при 110 ° C и оставляли охлаждаться до комнатной температуры перед добавлением к смеси. Потребность в воде в процессе проектирования смеси была скорректирована с учетом эффекта водопоглощения мелких заполнителей. Затем заполнители, цемент и вода были объединены и перемешаны в машинном смесителе согласно ASTM C 192 [19].Испытания на оседание были также проведены на свежем бетоне в соответствии с ASTM C143 [20], и соответствующие значения представлены в таблице 3. Бетонные смеси, для которых величина осадки превышала расчетный диапазон от 25 до 50 мм, были отброшены и смешаны.

Для каждого набора бетона с определенной целевой прочностью на сжатие, всего три цилиндрических образца размером 300 мм × 150 мм и были отлиты шесть кубов размером 150 мм × 150 мм. Образцы цилиндров были подвергнуты испытанию на прочность при сжатии в соответствии с ASTM C39 [21], поддерживая скорость нагружения от 0,25 до 0,30 МПа / с. Испытаниям на водопроницаемость были подвергнуты три кубических образца.Остальные три куба использовались для определения плотности, водопоглощения и пористости затвердевшего бетона в соответствии с ASTM C642 [22].

3.2. Тестирование водопроницаемости

Аппарат европейского стандарта AT 315 использовался для определения водопроницаемости бетона в соответствии с EN 12390-8 [9]. Аппарат был соединен с обычным воздушным компрессором, способным непрерывно обеспечивать сжатым воздухом не менее 5 бар, и оснащен осушителем и масляным фильтром. Затем было выполнено подключение к лабораторному водопроводу и к дренажной системе.Образец подвергался испытаниям, когда его возраст составлял не менее 28 дней. Для испытания образец помещали на устройство таким образом, чтобы давление воды действовало на испытательную зону, которая фактически представляет собой зону диаметром 75 мм в центре нижней поверхности куба 150 мм на 150 мм. К этой поверхности прикладывали давление воды () кПа в течение () часов. После приложения давления в течение заданного времени образец вынимали из аппарата. Лицо, на которое было оказано давление воды, протирали, чтобы удалить излишки воды.Затем образец был разделен пополам, перпендикулярно поверхности, на которую было оказано давление воды. Как только поверхность с разрезом высохла до такой степени, что можно было отчетливо увидеть фронт проникновения воды, регистрировалась максимальная глубина проникновения под испытательный участок и измерялась с точностью до миллиметра. На рис. 1 показан пример такой зоны проникновения и обозначенный фронт проникновения в образце бетона из кирпичного заполнителя.