Высокофункциональные бетоны для промышленного строительства и машиностроения

Многокомпонентный состав сырьевой смеси и гетерогенность структуры высокофункциональных бетонов на различных масштабных уровнях обеспечивают возможность эффективного управления формированием показателей его демпфирующих свойств за счет рецептурно-технологических факторов. Экспериментальные составы включали портландцемент, песок кварцевый, гранитный отсев, микрокремнезем, метакаолин, кварцевую муку, микрокальцит, компенсаторы усадки, гиперпластификатор и армирующую микрофибру. Вибродинамические свойства исследовались методами свободных и вынужденных колебаний. Разработан лабораторный комплекс вибродинамических испытаний, обеспечивающий автоматизированную обработку амплитуд изгибных затухающих колебаний первой моды бетонных образцов для вычисления динамического модуля упругости и логарифмического декремента затухания. Высокая точность получаемых результатов позволила выявить характер влияния различных рецептурных факторов (расход цемента, пуццолановых добавок, микрофибры, компенсаторов усадки) на показатели динамического модуля упругости и демпфирования бетона. Установлен рост величины демпфирования бетона (в 1,22 раза) при увеличении расхода цемента с 300 до 734 кг/м³. Введение компенсаторов усадки, различающихся по механизму воздействия, позволило получить безусадочные литьевые композиции и благоприятно влияет на вибродинамические показатели, коррелирующие с величиной общей неоднородности микроструктуры бетона. Результаты исследований апробированы при изготовлении прототипов бетонных и железобетонных станин металлорежущего (малогабаритный фрезерный станок), а также лабораторного испытательного оборудования.

И.Ю. ЛАВРОВ, аспирант (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.),
В.А. БЕРЕГОВОЙ, д-р техн. наук, профессор (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.)

Пензенский государственный университет архитектуры и строительства (440028, г. Пенза, ул. Германа Титова, 28)

1. Калашников В.И., Володин В.М., Ерофеева И.В., Абрамов Д.А. Высокоэффективные самоуплотняющиеся порошково-активированные песчаные бетоны и фибробетоны // Современные проблемы науки и образования. 2015. № 1–2. С. 110–117. EDN: TXUWOL
1. Kalashnikov V.I., Volodin V.M., Erofeeva I.V., Abramov D.A. Highly efficient self-compacting powder-activated sand concretes and fiber-reinforced concretes. Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya. 2015. No. 1–2, pp. 110–117. (In Russian). EDN: TXUWOL
2. Калашников В.И. Эволюция развития составов и изменение прочности бетонов. Бетоны настоящего и будущего. Ч. 1. Изменение составов и прочности бетонов // Строительные материалы. 2016. № 1. С. 96–103. EDN: VPWHMH
2. Kalashnikov V.I. Evolution of compositions and strength changes in concretes. Concretes of the present and future. Part 1. Stroitel’nye Materialy [Construction Materials]. 2016. No. 1, pp. 96–103. (In Russian). EDN: VPWHMH
3. Möhring H.C., Brecher C., Abele E., Fleischer J., Bleicher F. Materials in machine tool structures. CIRP Annals. 2015. Vol. 64, Iss. 2, pp. 725–748. https://doi.org/10.1016/j.cirp.2015.05.005
4. Калашников В.И., Москвин Р.Н., Белякова Е.А. Применение бетона нового поколения в машиностроении. X Международная конференция «Механика, ресурс и диагностика материалов и конструкций»: Сборник материалов. Екатеринбург. 16–20 мая 2016. С. 173–174. EDN: VXMBCX
4. Kalashnikov V.I., Moskvin R.N., Belyakova E.A. Application of new generation concrete in mechanical engineering. X International Conference «Mechanics, Resource and Diagnostics of Materials and Structures» collection of materials. Ekaterinburg. May 16–20, 2016, pp. 173–174. (In Russian). EDN: VXMBCX
5. Liang C., Xiao J., Wang Y., Wang C., Mei S. Relationship between internal viscous damping and stiffness of concrete material and structure. Structural Concrete. 2021. Vol. 22. No. 3, pp. 1410–1428. https://doi.org/10.1002/suco.202000628
6. Ashby M.F. Materials selection in mechanical design. 3rd ed. Oxford (Conn.): Elsevier/Butterworth Heinemann. 2005. 602 p. https://doi.org/10.1016/C2009-0-25539-5
7. Ansari M., Tartaglione F., Koenke C. Experimental validation of dynamic response of small-scale metaconcrete beams at resonance vibration. Materials. 2023. Vol. 16. Iss. 14, pp. 5029–5045. https://doi.org/10.3390/ma16145029
8. Carbajo J., Poveda P., Segovia E., Rincón E., Ramis J. Determination of dynamic elastic modulus of materials under a state of simple stresses by using electrodynamic actuators in beam-type mechanical elements. Materials Letters. 2022. Vol. 320. 132383. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2022.132383
9. Macioski G., de Oliveira V., Medeiros M. Strain, natural frequency, damping coefficient and elastic modulus of mortar beams determined by fiber Bragg grating (FBG) sensors. Revista IBRACON de Estruturas e Materiais. 2021. Vol. 14, pp. 1–17. https://doi.org/10.1590/S1983-41952021000300012
10. Kaewunruen S., Li D., Chen Y., Xiang Z. Enhancement of dynamic damping in eco-friendly railway concrete sleepers using waste-tyre crumb rubber. Materials. 2018. Vol. 11. Iss. 7, pp. 1169–1189. https://doi.org/10.3390/ma11071169
11. Zhang W., Zeng W., Zhang Y., Yang F., Wu P., Xu G., Gao Y. Investigating the influence of multi-walled carbon nanotubes on the mechanical and damping properties of ultra-high performance concrete. Science and Engineering of Composite Materials. 2020. Vol. 27, pp. 433–444. https://doi.org/10.1515/secm-2020-0046
12. Травуш В.И., Ерофеев В.Т., Черкасов В.Д., Емельянов Д.В., Ерофеева И.В. Демпфирующие свойства цементных композитов // Промышленное и гражданское строительство. 2018. № 5. С. 34–39. EDN: XQZTBB
12. Travush V.I., Erofeev V.T., Cherkasov V.D., Emelyanov D.V., Erofeeva I.V. Damping properties of cement composites. Promyshlennoe i grazhdanskoe stroitel’stvo. 2018. No. 5, pp. 34–39. (In Russian). EDN: XQZTBB
13. Лавров И.Ю., Береговой В.А. Лабораторный комплекс для исследования вибродинамических показателей конструкционных бетонов // Региональная архитектура и строительство. 2023. № 4 (57). С. 56–65. EDN: FKWUAY.
https://doi.org/10.54734/20722958_2023_4_56
13. Lavrov I.Yu., Beregovoy V.A. Laboratory complex for studying vibration dynamic parameters of structural concretes. Regional’naya arkhitektura i stroitel’stvo. 2023. No. 4 (57), pp. 56–65. (In Russian). EDN: FKWUAY. https://doi.org/10.54734/20722958_2023_4_56
14. Кольский Г. Волны напряжения в твердых телах. М.: Издательство иностранной литературы, 1955. 192 с.
14. Kol’skiy G. Volny napryazheniya v tverdykh telakh [Stress waves in solids]. Moscow: Publishing house of foreign literature. 1955. 192 p.
15. Лавров И.Ю., Береговой В.А. Компенсация усадочных деформаций мелкозернистых бетонов для монолитных вибронагруженных конструкций // Цемент и его применение. 2024. № 3. С. 70–75. EDN: UPWBTS
15. Lavrov I.Yu., Beregovoy V.A. Compensation of shrinkage deformations of fine-grained concretes for monolithic vibration-loaded structures. Tsement i ego primenenie. 2024. No. 3, pp. 70–75. (In Russian). EDN: UPWBTS