Пластичность и изгиб облегченной керамзитобетонной плиты, армированной базальтовым волокном

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Актуальность. Нагрузка на армированную бетонную плиту с высокопрочным легким заполнителем приводит к повышенной хрупкости и способствует увеличению прогиба или изгиба плиты. Добавление волокон в бетонную смесь может улучшить ее механические свойства, включая изгиб, деформацию, вязкость, пластичность и трещиностойкость. Цель работы - исследовать изгиб и пластичность легких керамзитобетонных плит, армированных базальтоволокнистыми полимерами, и влияние базальтоволокнистой сетки на пластичность и изгиб. Методы. Испытания на пластичность и изгиб/прогиб проводились на девяти изготовленных цементно-композитных (керамзитобетонных) плитах длиной 1500 мм, шириной 500 мм, толщиной 65 мм, разделенных на три типа по методу армирования: три легкие керамзитобетонные плиты, армированные базальтовыми стержнями ∅10 мм (первый тип); три легкие керамзитобетонные плиты, армированные базальтовыми стержнями ∅10 мм с добавлением дисперсного рубленого базальтового волокна с базальтовым волокнистым полимером (сеткой) с ячейкой 25×25 мм (второй тип); три легкие керамзитобетонные плиты, армированные базальтовыми стержнями 10 мм с дисперсным базальтовым волокном длиной 20 мм, диаметром 15 мкм (третий тип). Полученные результаты показали физический прогиб трех типов плит с образованием трещин. Максимальная изгибная нагрузка для первого типа плиты составляет 16,2 кН с прогибом 8,075 мм, второго типа - 24,7 кН с прогибом 17,26 мм и третьего типа - 32 кН с прогибом 15,29 мм. Пластичность бетонной плиты улучшается с добавлением дисперсного измельченного базальтового волокна и базальтовой сетки.

Об авторах

Вера Владимировна Галишникова

Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: passydking2@mail.ru

проректор Национального исследовательского Московского государственного строительного университета, доктор технических наук, профессор

Российская Федерация, 129337, Москва, Ярославское шоссе, д. 26

Алиреза Хейдари

Университет Макгилла

Email: passydking2@mail.ru

научный сотрудник департамента машиностроения, кандидат технических наук, доцент

Канада, H3A 0G4, Монреаль (Квебек), Западная улица Шербрук, д. 845

Паскал Чимеремезе Чиадигхикаоби

Pacherozi Engineering and Materials Nigeria Ltd

Email: passydking2@mail.ru

инженер департамента строительства Инженерной академии, кандидат технических наук, доцент

Федеративная Республика Нигерия, штат Абия, Осисиома, Аяба Умуезе, Чиф Энди Обидике-Лейн у Удеагбала-Роуд, д. 14

Адегоке Адедапо Муритала

Государственный университет Моргана

Email: passydking2@mail.ru

исследователь департамента строительства, кандидат технических наук, доцент.

Соединенные Штаты Америки, Мэриленд, Балтимор, Ист Колд Спринг-Лейн, д. 1700

Дафе Аниекан Емири

Технологический университет Кросс-Ривер

Email: passydking2@mail.ru

исследователь, преподаватель департамента строительства, магистр технических наук

Федеративная Республика Нигерия, Кросс-Ривер, Калабар, п/я 1123

Список литературы

  1. Kovler K., Chernov V. Types of damage in concrete structures, in failure, distress and repair of concrete structures. Cambridge: Woodhead Publishing Limited; 2009. p. 32-56.
  2. Loreto G., Leardini L., Arboleda D., Nanni A. Performance of RC slab-type elements strengthened with fabric-reinforced cementitious-matrix composites. Journal of Composites for Construction. 2014;18(3). https://doi.org/10.1061/(ASCE)CC.1943-5614.0000415
  3. Elsanadedy H.M., Almusallam T.H., Alsayed S.H., Al-Salloum Y.A. Flexural strengthening of RC beams using textile reinforced mortar - experimental and numerical study. Composite Structures. 2013;97:40-55.
  4. Kim S.W. Experimental study on bond flexural behavior of RC members using CFRP-bar NSM system. Ph.D. thesis. Gyeongsan: Yeungnam University; 2015.
  5. Kim H.J. Failure behavior of reinforced concrete beams with flexural strengthened by steel plates. Ph.D. thesis. Gwangju: Chonnam University; 2005. p. 17-22.
  6. Fiore V., Scalici T., Di Bella G., Valenza A. A review on basalt fiber and its composite. Composites Part B: Engineering. 2015;74:74-94.
  7. Morozov N.N., Bakunov V.S., Morozov E.N., Aslanova L.G., Granovskii P.A., Prokshin V.V., Zemlyanitsyn A.A. Materials bases on basalt from the Euroean North of Russia. Glass and Ceramics. 2001;58(3-4):100-104.
  8. Mohammadi M.A., Silfwerbrand J., Arskog V. Shear behaviour of high-performance basalt fibre concrete. Part I. Laboratory shear tests on beams with macro fibres and bars. fib Structural Concrete Journal. 2018. https://doi.org/10.1002/suco.201700208
  9. Mohammadi M.A., Silfwerbrand J., Arskog V. Flexural behaviour of medium-strength and high-performance macro basalt fibre concrete aimed for marine applications. Nordic Concrete Research Journal. 2017;57(2):103-123.
  10. Du J., Wang C., Qiao M., Chang X., Chen H. Flexural behavior of concrete beams reinforced by CFRP bars. International Conference Mechanical Automation Control Engineering. 2010;13(5):1060-1063.
  11. El Refai A., Abed F. Concrete contribution to shear strength of beams reinforced with basalt fiber-reinforced bars. Journal of Composites for Construction. 2015;20(4):150-179.
  12. Elgabbas F., Ahmed E.A., Benmokrane B. Flexural behavior of concrete beams reinforced with ribbed basalt-FRP bars under static loads. Journal of Composites for Construction. 2016;21(3):195-230.
  13. Alsayed S., Alhozaimy A. Ductility of concrete beams reinforced with FRP bars and steel fibers. Journal of Composite Materials. 1999;33(19):1792-1804.
  14. Habeeb M.N., Ashour A.F. Flexural behavior of continuous GFRP reinforced concrete beams. Journal of Composites for Construction. 2008;12(2):115-124.
  15. Issa M.S., Metwally I.M., Elzeiny S.M. Influence of fibers on flexural behavior and ductility of concrete beams reinforced with GFRP rebars. Engineering Structures. 2011;33(5):1754-1763.
  16. Mohamed H.M., Masmoudi R. Flexural strength and behavior of steel and FRP-reinforced concrete-filled FRP tube beams. Engineering Structures. 2010;32(11): 3789-3800.
  17. Robert M., Benmokrane B. Behaviour of GFRP reinforcing bars subjected to extreme temperatures. Journal of Composites for Construction. 2009;14(4):353-360.
  18. Tomlinson D., Fam A. Performance of concrete beams reinforced with basalt FRP for flexure and shear. Journal of Composites for Construction. 2014;19(2):140-150.
  19. Wang H., Belarbi A. Ductility characteristics of fiber-reinforced-concrete beams reinforced with FRP rebars. Construction and Building Materials. 2011;25(5):2391-2401.
  20. Wu G., Dong Z., Wang X., Zhu Y., Wu Z. Prediction of long-term performance and durability of BFRP bars under the combined effect of sustained load and corrosive solutions. Journal of Composites for Construction. 2014;19(3):4-15.
  21. Yang J.M., Min K.H., Shin H.O., Yoon Y.S. Effect of steel and synthetic fibers on flexural behavior of high-strength concrete beams reinforced with FRP bars. Composites Part B: Engineering. 2012;43(3):1077-1086.
  22. Bakis C.E., Bank L.C., Brown V.L., Cosenza E., Davalos J.F., Lesko J.J., Machida A., Rizkalla S.H., Triantafillou T.C. Fiber-reinforced polymer composites for construction state-of-the-art review. Journal of Composites for Construction. 2002;6(2):73-87. https://doi.org/10.1061/(ASCE)1090-0268(2002)6:2(73)
  23. Kharun M., Koroteev D.D., Dkhar P., Zdero S., Elroba S.M. Physical аnd mechanical properties оf basalt-fibered high-strength concrete. Structural Mechanics of Engineering Constructions and Buildings. 2018;14(5):396-403. (In Russ.) http://dx.doi.org/10.22363/1815-5235-2018-14-5-396-403
  24. Campbell T.I., Dolan C.W. Specification for carbon and glass fiber-reinforced polymer bar materials for concrete reinforcement. U.S. ACI 440. Jan. 4, 2008.
  25. Bank L.C., Campbell T.I., Dolan C.W. Guide for the design and construction of concrete reinforced with FRP bars. U.S. ACI 440-1R. Jun. 4, 2006.
  26. Campione G. Simplified flexural response of steel fiber-reinforced concrete beams. Journal of Materials in Civil Engineering. 2008;20(4):283-293.
  27. High C., Seliem H.M., El-Safty A., Rizkalla S.H. Use of basalt fibers for concrete structures. Construction and Building Materials. 2015;96(1):37-46.
  28. Iyer P., Kenno S.Y., Das S. Mechanical properties of fiber-reinforced concrete made with basalt filament fibers. Journal of Materials in Civil Engineering. 2015;27(11):1-8.
  29. Ayub T., Asce S.M., Shafiq N., Khan S.U. Compressive stress-strain behavior of HSFRC reinforced with basalt fibers. Journal of Materials in Civil Engineering. 2016;28(4):1-11.
  30. Jiang C., Fan K., Wu F., Chen D. Experimental study on the mechanical properties and microstructure of chopped basalt fiber reinforced concrete. Journal of Materials in Civil Engineering. 2014;58:187-193.
  31. Okolnikova G.E., Novikov N.V., Starchevskaya A.Y., Pronin G.S. Effect of basalt fiber on the strength of concrete. System Technologies. 2019;2(31):37-40. (In Russ.)
  32. Ahmad S.H., Xie Y., Yu T. Shear ductility of reinforced lightweight concrete beams of normal strength and high strength concrete. Cement and Concrete Composites. 1995;17(2):147-159.
  33. Hong Zhi.C. Mechanical properties of lightweight aggregate concrete - effect of lightweight aggregates on concrete. PhD thesis. Hong Kong University; 2007.
  34. Arisoy B., Wu H.C. Material characteristics of lightweight, high-performance concrete reinforced with PVA. Construction and Building Materials. 2008;22(4):635-645.
  35. Wang H.T., Wang L.C. Experimental study on static and dynamic mechanical properties of steel fiber reinforced lightweight aggregate concrete. Construction and Building Materials. 2013;38(2):1146-1151.
  36. Balaguru P., Foden A. Properties of fiber reinforced structural lightweight concrete. American Concrete Institute Structural Journal. 1996;93:1-12.
  37. ACI 544.1R-96 (Reapproved 2002). State-of-the-art report on fiber reinforced concrete. Manual of concrete practice. ACI Committee 544. Michigan: American Concrete Institute; 2005.
  38. Galishnikova V.V., Chiadighikaobi P.C., Emiri D.A. Comprehensive view on the ductility of basalt fiber reinforced concrete focus on lightweight expanded clay. Structural Mechanics of Engineering Constructions and Buildings. 2019;15(5):360-366. (In Russ.) http://dx.doi.org/10.22363/1815-5235-2019-15-5-360-366
  39. GOST 10180-2012. Concretes. Methods for strength determination using reference specimens. Moscow; 2013. (In Russ.)
  40. Sepehr M.N., Kazemian H., Ghahramani E., Amrane A., Sivasankar V., Zarrabi M. Defluoridation of water via light weight expanded clay aggregate (LECA): adsorbent characterization, competing ions, chemical regeneration, equilibrium, and kinetic modeling. Journal of Taiwan Institute of Chemical Engineers. 2014;45:1821-1834.
  41. Islam S., Sharmin N., Moniruzzaman, Akhtar U.S. Effect of soda lime silica glass waste on the basic properties of clay aggregate. International Journal of Science and Engineering Research. 2016;7(4):149-153.
  42. Galishnikova V.V., Kharun M., Koroteev D.D., Chiadighikaobi P.C. Basalt fiber reinforced expanded clay concrete for building structures. Magazine of Civil Engineering. 2021;101(1):10107. https://doi.org/10.34910/MCE.101.7

© Галишникова В.В., Хейдари А., Чиадигхикаоби П.Ч., Муритала А.А., Емири Д.А., 2021

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах