Abdykalykov, А., Kasymov, T., Barpiev, B., Bolotov, Т., & Kudaibergenova, N.
(2024).
Investigation of the uniform distribution of basalt fibre in a foam concrete mixture.
Architectural Studies,
10(2),
64-75.
https://doi.org/10.56318/as/2.2024.64
Стаття
Дослідження рівномірного розподілу базальтової фібри в пінобетонній суміші
Анотація
Метою цього дослідження було вивчення впливу рівномірного армування базальтовою фіброю на механічні властивості пінобетону, такі як міцність на стиск, згин і морозостійкість. Було використано комплексну методику, яка включала приготування та випробування пінобетонних сумішей з базальтовою фіброю, а також проведення випробувань на міцність та морозостійкість з використанням спеціалізованого обладнання. В результаті проведених досліджень було встановлено, що рівномірне додавання базальтової фібри до складу пінобетону значно покращує його механічні властивості. Міцність на стиск армованого пінобетону зросла на 30-40 % у порівнянні зі звичайним пінобетоном, що особливо помітно на ранніх стадіях твердіння. Наприклад, після 28 днів твердіння міцність на стиск армованого пінобетону становила 2,65 МПа, тоді як для неармованого аналога вона досягала лише 1,8 МПа. Крім того, армований пінобетон продемонстрував значне поліпшення міцності на вигин. Після 28 днів твердіння міцність на вигин становила 1,8 МПа, що на 56 % вище в порівнянні зі звичайним пінобетоном, у якого цей показник становив 1,15 МПа. Це свідчить про те, що базальтова фібра ефективно запобігає розвитку мікротріщин, підвищуючи загальну довговічність матеріалу. Крім того, в ході дослідження було виявлено поліпшення морозостійкості пінобетону, армованого базальтовою фіброю. Після 30 циклів заморожування і розморожування армований пінобетон показав меншу втрату ваги на 1,8 % в порівнянні зі звичайним пінобетоном, у якого цей показник досяг 3,7 %. Це свідчить про високу стійкість матеріалу до циклічних кліматичних впливів, що робить його більш придатним для використання в екстремальних кліматичних умовах. Таким чином, отримані результати підтверджують значне поліпшення механічних властивостей армованого пінобетону, демонструючи, що армування базальтовою фіброю робить його більш надійним і довговічним матеріалом для різних будівельних застосувань
Ключові слова
пінобетон; арматура; базальтове волокно; адгезія цементного розчину; міцність на стиск; міцність на вигин; морозостійкість
Отримано 03.06.2024, Доопрацьовано 01.10.2024, Прийнято 18.12.2024
Взято з Том 10, № 2, 2024
ЦИТУВАТИ
https://doi.org/10.56318/as/2.2024.64
Сторінки 64-75
Використані джерела
[1] Ahmad, S.A., Ahmed, H.U., Rafiq, S.K., & Ahmad, D.A. (2023). Machine learning approach for predicting compressive strength in foam concrete under varying mix designs and curing periods. Smart Construction and Sustainable Cities, 1(1), article number 16. doi: 10.1007/s44268-023-00021-3.
[2] Al-Zubaidi, H., & Allouzi, R. (2023). Flexural behavior of slabs made of lightweight foamed concrete with basalt powder. Journal of Engineering, Design and Technology. doi: 10.1108/JEDT-08-2022-0413.
[3] Amran, Y.H.M. (2020). Influence of structural parameters on the properties of fibred-foamed concrete. Innovative Infrastructure Solutions, 5(1), article number 16. doi: 10.1007/s41062-020-0262-8.
[4] Ardhira, P.J., Ardra, R., Harika, M., & Sathyan, D. (2023). Study on fibre reinforced foam concrete – a review. Materials Today: Proceedings. doi: 10.1016/j.matpr.2023.03.551.
[5] Bayraktar, O.Y., Yarar, G., Benli, A., Kaplan, G., Gencel, O., Sutcu, M., Kozłowski, M., & Kadela, M. (2023). Basalt fiber reinforced foam concrete with marble waste and calcium aluminate cement. Structural Concrete, 24(1), 1152-1178. doi: 10.1002/suco.202200142.
[6] Falliano, D., Parmigiani, S., Suarez-Riera, D., Ferro, G.A., & Restuccia, L. (2022). Stability, flexural behavior and compressive strength of ultra-lightweight fiber-reinforced foamed concrete with dry density lower than 100 kg/m3. Journal of Building Engineering, 51, article number 104329. doi: 10.1016/j.jobe.2022.104329.
[7] Fu, Q., Zhang, Z., Xu, W., Zhao, X., Zhang, L., Wang, Y., & Niu, D. (2022). Flexural behavior and prediction model of basalt fiber/polypropylene fiber-reinforced concrete. International Journal of Concrete Structures and Materials, 16(1), article number 31. doi: 10.1186/s40069-022-00524-w.
[8] Gencel, O., Nodehi, M., Bayraktar, O.Y., Kaplan, G., Benli, A., Gholampour, A., & Ozbakkaloglu, T. (2022). Basalt fiber-reinforced foam concrete containing silica fume: An experimental study. Construction and Building Materials, 326, article number 126861. doi: 10.1016/j.conbuildmat.2022.126861.
[9] Gökçe, H.S., Öksüzer, N.U., Kamiloğlu, H.A., Eyüboğlu, M., & Yılmaz, F. (2023). The toughness of polypropylene fiber-reinforced foam concrete under various uni-and tri-axial compression loads. KSCE Journal of Civil Engineering, 27(7), 2982-2992. doi: 10.1007/s12205-023-1345-9.
[10] Guo, Y., & Yokota, H. (2018). Performance evaluation of basalt fiber reinforced mortar under freeze-thaw and chloride-rich environments. Journal of Asian Concrete Federation, 4(1), 29-34. doi: 10.18702/acf.2018.07.3.1.29.
[11] Hezentsvei, Yu., & Bannikov, D. (2020). Effectiveness evaluation of steel strength improvement for pyramidal-prismatic bunkers. EUREKA: Physics and Engineering, 2, 30-38. doi: 10.21303/2461-4262.2020.001146.
[12] John, V.J., & Dharmar, B. (2021). Influence of basalt fibers on the mechanical behavior of concrete – a review. Structural Concrete, 22(1), 491-502. doi: 10.1002/suco.201900086.
[13] Khan, M., Shakeel, M., Khan, K., Akbar, S., & Khan, A. (2022). A review on fiber-reinforced foam concrete. Engineering Proceedings, 22(1), article number 13. doi: 10.3390/engproc2022022013.
[14] Kutsenko, A., & Kutsenko, O. (2022). Effect of reinforcement on the crack resistance of concrete slabs. Machinery & Energetics, 13(3), 34-42. doi: 10.31548/machenergy.13(3).2022.34-42.
[15] Kuznetsova, O., & Ivanova, L. (2023). Crack resistance and strength of concrete under tension after preliminary compression based on its structural theory. Modern Technology, Materials and Design in Construction, 34(1), 63-68. doi: 10.31649/2311-1429-2023-1-63-68.
[16] Li, S., Chen, B., Chen, Z., & Gao, Z. (2024). Performance assessment of basalt fiber reinforced foamed concrete under freeze-thaw conditions using advanced acoustic emission parameters. Construction and Building Materials, 440, article number 137444. doi: 10.1016/j.conbuildmat.2024.137444.
[17] Li, Y.-F., Hung, J.-Y., Syu, J.-Y., Chang, S.-M., & Kuo, W.-S. (2022). Influence of sizing of basalt fiber on the mechanical behavior of basalt fiber reinforced concrete. Journal of Materials Research and Technology, 21, 295-307. doi: 10.1016/j.jmrt.2022.09.045.
[18] Liu, M., Dai, W., Zhong, C., & Yang, X. (2022). Study on mechanical properties and microstructure of basalt fiber reactive powder concrete. Buildings, 12(10), article number 1734. doi: 10.3390/buildings12101734.
[19] Lukpanov, R., Dyussembinov, D., Tsigulyov, D., & Yenkabayev, S. (2021). Laboratory studies of the homogeneity of foam concrete produced by the method of two-stage introduction of foam. KazATC Bulletin, 116(1), 35-44. doi: 10.52167/1609-1817-2021-116-1-35-44.
[20] Othman, R., Muthusamy, K., Ramadhansyah, P.J., Youventharan, D., Sulaiman, M.A., Adilah, A.N., & Chong, B.W. (2020). Experimental study on flexural behaviour of reinforced foamed concrete square hollow beam. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 712, article number 012046. doi: 10.1088/1757-899X/712/1/012046.
[21] Qsymah, A., Arbili, M.M., Ahmad, J., Alogla, S.M., Alawi Al-Sodani, K.A., Hakamy, A., & Özkılıç, Y.O. (2023). Thermal properties, microstructure analysis, and environmental benefits of basalt fiber reinforced concrete. Journal of Engineered Fibers and Fabrics, 18. doi: 10.1177/15589250221146547.
[22] Rusho, M.A., Azizova, R., Mykhalevskiy, D., Karyonov, M., & Hasanova, H. (2024). Advanced earthquake prediction: Unifying networks, algorithms, and attention-driven LSTM modelling. International Journal of GEOMATE, 27(119), 135-142. doi: 10.21660/2024.119.m2415.
[23] Sagyndykov, A.A., Nurlybayev, B.A., Meirmanov, A.O., & Jappar, E. (2023). Foam fiber made of basalt fiber. Mechanics & Technologies, 3(81), 136-142. doi: 10.55956/GOKU4360.
[24] Salami, B.A., Iqbal, M., Abdulraheem, A., Jalal, F.E., Alimi, W., Jamal, A., Tafsirojjaman, T., Liu, Y., & Bardhan, A. (2022). Estimating compressive strength of lightweight foamed concrete using neural, genetic and ensemble machine learning approaches. Cement and Concrete Composites, 133, article number 104721. doi: 10.1016/j.cemconcomp.2022.104721.
[25] Shi, X., Ning, B., Liu, J., & Wei, Z. (2023). Effects of re-dispersible latex powder-basalt fibers on the properties and pore structure of lightweight foamed concrete. Journal of Building Engineering, 75, article number 106984. doi: 10.1016/j.jobe.2023.106984.
[26] Sidliarenko, A. (2023). Mathematical models of road construction, reconstruction and repair under conditions of uncertainty. Bulletin of Cherkasy State Technological University, 28(3), 113-127. doi: 10.24025/2306-4412.3.2023.287845.
[27] Tan, X., Chen, W., Tian, H., & Yuan, J. (2013). Degradation characteristics of foamed concrete with lightweight aggregate and polypropylene fibre under freeze-thaw cycles. Magazine of Concrete Research, 65(12), 720-730. doi: 10.1680/macr.12.00145.
[28] Wang, J., Wang, W., Liu, C., & Zhao, J. (2021). Dynamic mechanical properties of basalt fibre reinforced foam concrete at high strain rates. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 769, article number 032060. doi: 10.1088/1755-1315/769/3/032060.
[29] Xue, Z., Qi, P., Yan, Z., Pei, Q., Zhong, J., & Zhan, Q. (2023). Mechanical properties and crack resistance of basalt fiber self-compacting high strength concrete: An experimental study. Materials, 16(12), article number 4374. doi: 10.3390/ma16124374.
[30] Yang, L., Xie, H., Fang, S., Huang, C., Yang, A., & Chao, Y.J. (2021). Experimental study on mechanical properties and damage mechanism of basalt fiber reinforced concrete under uniaxial compression. Structures, 31, 330-340. doi: 10.1016/j.istruc.2021.01.071.
[31] Yu, H., Meng, T., Zhao, Y., Liao, J., & Ying, K. (2022). Effects of basalt fiber powder on mechanical properties and microstructure of concrete. Case Studies in Construction Materials, 17, article number e01286. doi: 10.1016/j.cscm.2022.e01286.
[32] Zhang, W., Zhang, N., & Zhou, Y. (2016). Effect of flexural impact on freeze-thaw and deicing salt resistance of steel fiber reinforced concrete. Materials and Structures, 49(12), 5161-5168. doi: 10.1617/s11527-016-0851-3.
[33] Zhou, G., & Su, R.K.L. (2023). A review on durability of foam concrete. Buildings, 13(7), article number 1880. doi: 10.3390/buildings13071880.