Проектирование составов сверхвысокопрочных бетонов с волновой стальной фиброй тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Матюшин Евгений Валерьевич

• Матюшин Евгений Валерьевич
• кандидат наук
• 2025

Оглавление диссертации кандидат наук Матюшин Евгений Валерьевич

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА

1.1 Сверхвысокопрочный бетон и фибробетон: определение, особенности состава, области применения

1.2 Поведение сверхвысокопрочных фибробетонов при осевом растяжении

1.3 Способы регулирования основных свойств сверхвысокопрочных фибробетонов

1.4 Существующие методы прогнозирования свойств и расчета состава самоуплотняющихся сталефибробетонов

1.5 Цели и задачи исследования

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1 Характеристика используемых материалов

2.2 Приготовление бетонных смесей, изготовление и хранение образцов

2.3 Методы исследований

ГЛАВА 3. ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СВЕРХВЫСОКОПРОЧНЫХ СТАЛЕФИБРОБЕТОНОВ

3.1 Исследование влияния вида и объемного содержания стальной фибры на свойства сверхвысокопрочного сталефибробетона. Определение оптимального вида стальной фибры

3.2 Исследование влияния вида и объемного содержания заполнителя на свойства сверхвысокопрочных бетонов и фибробетонов

3.3 Исследование влияния вида и удельной поверхности инертного наполнителя на свойства СВБ и СВФБ

3.4 Исследование влияния длины и объемной концентрации волновой стальной фибры на свойства сверхвысокопрочного фибробетона

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ

ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ РЕЦЕПТУРНЫХ ПАРАМЕТРОВ НА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА БЕТОННЫХ И ФИБРОБЕТОННЫХ СМЕСЕЙ

4.1 Диаметр расплыва самоуплотняющейся бетонной смеси

4.2 Однородность самоуплотняющейся бетонной смеси

4.3 Диаметр расплыва самоуплотняющейся сталефибробетонной смеси

4.4 Однородность самоуплотняющейся сталефибробетонной смеси

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ

ГЛАВА 5. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ СВОЙСТВ И РАЗРАБОТКА МЕТОДА ПРОЕКТИРОВАНИЯ СОСТАВОВ СВЕРХВЫСОКОПРОЧНЫХ БЕТОНОВ С ВОЛНОВОЙ СТАЛЬНОЙ ФИБРОЙ

5.1 Прогнозирование прочности сцепления стальной волновой фибры с бетоном

5.2 Прогнозирование модуля упругости

5.3 Прогнозирование поведения СВФБ при осевом растяжении

5.4 Прогнозирование прочности при сжатии СВБ и СВФБ

5.5 Прогнозирование полной деформации усадки СВБ и СВФБ

5.6 Прогнозирование свойств СВФБ заданного состава

5.7 Проектирование составов СВФБ с волновой фиброй

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Приложение А - Рекомендации по проектированию составов СВФБ с волновой стальной фиброй

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Проектирование составов сверхвысокопрочных бетонов с волновой стальной фиброй»

Актуальность темы исследования

Особый интерес в области бетоноведения представляет сверхвысокопрочный бетон (СВБ), основными преимуществами которого являются высокая прочность при сжатии (150 - 250 МПа), а также низкая водо- и газопроницаемость, что обеспечивает высокую долговечность. Во избежание хрупкого разрушения и повышения прочности на растяжение СВБ армируется стальной фиброй, в результате чего получают сверхвысокопрочный фибробетон (СВФБ). За счет оптимизации свойств бетонной матрицы, контактной зоны и параметров дисперсного армирования возможно получение композитов с прочностью при осевом растяжении до 1520 МПа, характеризующихся пластичным характером разрушения. В настоящее время СВФБ активно используется для устройства дорожных покрытий, заделке стыков между сборными железобетонными элементами, ремонта поврежденных конструкций, а также для изготовления сборных конструкций: мостовых балок, плит, ограждений.

Несмотря на большой накопленный опыт, в настоящий момент отсутствует метод проектирования составов СВФБ с заданными свойствами. В результате при разработке состава технолог может опираться только на эмпирические данные, которые были получены на материалах с другими исходными свойствами, что увеличивает период лабораторных испытаний, основанных на итерационном методе проб и ошибок.

Разработка метода проектирования составов СВФБ позволит сократить количество дорогостоящих экспериментов и обеспечить заданные свойства материала за счет целенаправленного подбора компонентов и их содержания в соответствии с заданными требованиями.

Работа выполнена при финансовой поддержке ФГБОУ ВО НИУ МГСУ в рамках гранта на проведение фундаментальных и прикладных научных исследований научными коллективами НИУ МГСУ в 2023-2024 годах (проект № 075-15-2021-686 и № 42-392/130), гранта на поддержку научных исследований аспирантов и молодых ученых НИУ МГСУ (проект № 9-480/130), Фонда содействия инновациям в рамках программы «УМНИК-2022» (договор № 18622ГУ/2023), а также в рамках реализации Программы развития университета НИУ МГСУ «ПРИОРИТЕТ 2030». Проект 3.1 «Научный прорыв в строительной отрасли - новые технологии, новые материалы, новые методы».

Объектом исследования является сверхвысокопрочный бетон с волновой стальной фиброй.

Предметом исследования являются закономерности изменения основных технологических свойств фибробетонных смесей, а также прочностных и деформативных свойств сверхвысокопрочных сталефибробетонов в зависимости от состава и характеристик сырьевых компонентов.

Степень разработанности темы. Исследованию физико-механических характеристик сверхвысокопрочных бетонов и фибробетонов уделяется значительное внимание как в отечественной, так и в зарубежной научной школе. Сформирован обширный массив экспериментальных данных, посвящённых изучению влияния различных факторов на свойства материала. Однако анализ литературных источников показывает, что на данный момент отсутствует комплексная методика проектирования составов указанных бетонов, учитывающая как технологические, так и физико-механические характеристики. В имеющихся публикациях в основном рассматривается прогнозирование отдельных характеристик фибробетонов. Кроме того, практически не изучено влияние волновой стальной фибры на характеристики сверхвысокопрочного бетона, что обуславливает необходимость проведения дополнительных исследований.

Целью исследования является разработка научно обоснованного метода проектирования составов сверхвысокопрочных бетонов с волновой стальной фиброй с заданными свойствами.

Для решения поставленной цели были сформулированы и решены следующие задачи:

1) Определить перечень регулируемых и контролируемых факторов, влияющих на основные свойства сверхвысокопрочных сталефибробетонов. Выявить ключевые параметры, позволяющие рационально управлять характеристиками материала с учетом технологических и экономических аспектов;

2) Научно обосновать выбор оптимального вида стальной фибры;

3) Исследовать влияние вида, объемной концентрации и размера частиц заполнителя на прочность сцепления стальной волновой фибры с бетонной матрицей, а также физико-механические характеристики сверхвысокопрочного сталефибробетона;

4) Исследовать влияние объемной концентрации и геометрических размеров стальной волновой фибры на физико-механические и деформативные свойства сверхвысокопрочных сталефибробетонов;

5) Установить влияние рецептурных параметров на технологические свойства сталефибробетонных смесей;

6) Разработать метод проектирования составов сверхвысокопрочных бетонов с волновой стальной фиброй с заданными свойствами.

Научная новизна работы заключается в том, что:

1) Расширено представление о взаимодействии стальной волновой фибры с сверхвысокопрочной бетонной матрицей. Установлено, что в сверхвысокопрочных бетонах с прочностью цементного камня более 150 МПа при введении частиц заполнителя с общей площадью поверхности 12400 м2 прочность сцепления фибры повышается на 42 % за счет увеличения числа контактов частиц заполнителя с поверхностью волокна, что способствует интенсивному механическому повреждению поверхности при вырыве и приводит к увеличению прочностных характеристик сверхвысокопрочных фибробетонов на 33-50 %.

2) Установлено, что прочность сцепления волновой фибры в составе сверхвысокопрочного сталефибробетона при осевом растяжении снижается до 50% при уменьшении расстояния между волокнами и увеличении их длины, что обусловливается наложением напряжений, возникающих вблизи фибр в объеме бетонной матрицы и приводящих к ее локальному разрушению.

Практическая значимость работы заключается в том, что:

1) Установлены функциональные зависимости между рецептурными параметрами смеси, характеристиками исходных сырьевых компонентов и основными технологическими свойствами самоуплотняющихся сталефибробетонных смесей и физико-механическими свойствами затвердевшего сверхвысокопрочного сталефибробетона с волновой фиброй.

2) Разработан метод проектирования составов сверхвысокопрочных бетонов с волновой стальной фиброй.

3) Разработаны составы сверхвысокопрочных самоуплотняющихся сталефибробетонов с волновой фиброй марок по удобоукладываемости РК 1-РК 3, прочностью при сжатии 140,1230,2 МПа, модулем упругости 30,0-47,9 ГПа, прочностью, предельной относительной деформацией и энергией разрушения при осевом растяжении 6,71-16,80 МПа, 0,23-0,92% и 18,7-105,6 кДж/м3, соответственно.

Теоретическая значимость работы заключается в развитии представлений о влиянии заполнителя на физико-механические характеристики сверхвысокопрочных бетонов с волновой стальной фиброй, изменении прочности сцепления волновой фибры в составе сверхвысокопрочного сталефибробетона в зависимости от ее длины и концентрации, а также расширении применимости теории «избыточного теста» на самоуплотняющиеся сталефибробетонные смеси.

Методология и методы исследования. Диссертация выполнена с учетом системно-структурного подхода строительного материаловедения «состав - структура - свойства». При проведении экспериментальных исследований были использованы стандартные методы

определения физико-механических характеристик фибробетонов, а также методы оптической и электронной микроскопии.

Положения, выносимые на защиту:

1) Обоснование выбора оптимального вида стальной фибры для изготовления сверхвысокопрочных сталефибробетонов.

2) Результаты экспериментальных исследований влияния объемного содержания и размера частиц заполнителя на основные прочностные и деформативные свойства сверхвысокопрочных сталефибробетонов.

3) Результаты экспериментальных исследований влияния вида и объемной концентрации стальной волновой фибры на свойства сверхвысокопрочного сталефибробетона при осевом растяжении.

4) Зависимости влияния вида, объемной концентрации заполнителя и стальной фибры на технологические свойства самоуплотняющихся сталефибробетонных смесей.

5) Метод проектирования составов сверхвысокопрочных бетонов с волновой стальной фиброй.

Степень достоверности результатов работы

Выводы работы основаны на результатах теоретических и экспериментальных исследований с применением современных методов анализа и поверенного оборудования. Полученные данные не противоречат общепринятым положениям и дополняют результаты, опубликованные другими авторами.

Апробация результатов работы

XIV Всероссийской конференции по испытаниям и исследованиям свойств материалов "ТестМат" (г. Москва, 2022 г.), III Всероссийская научная конференция, посвящённая девяностолетию кафедры Строительного материаловедения «Строительное материаловедение. Настоящее и будущее (г. Москва, МГСУ, 2023 г.), 81-ой Всероссийская научно-техническая конференция «Традиции и инновации в строительстве и архитектуре. Строительство и строительные технологии» (г. Самара, СамГТУ, 2024 г.), V Международная научно-практической конференция «Современные проблемы материаловедения» (г. Липецк, ЛГТУ, 2024 г.), XIX Международная научно-техническая конференция молодых ученых, посвященная памяти профессора В.И. Калашникова (г. Пенза, ПГУАС, 2024 г.). Личный вклад автора

Автором поставлены цели и задачи диссертационного исследования, разработана программа экспериментальных исследований, проведены исследования в соответствии с программой, проведен анализ полученных данных и выявлены основные закономерности между рецептурными факторами и свойствами сверхвысокопрочных самоуплотняющихся сталефибробетонов.

Публикации

Основное содержание диссертации изложено в 17 публикациях, в том числе 8 публикаций в изданиях, включенных в Перечень рецензируемых научных изданий; 4 работы, опубликованные в изданиях, индексируемых в международной реферативной базе Scopus и WoS; 5 статей, опубликованных в других научных журналах и изданиях. Объем и структура диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованных источников, состоящего из 295 наименований, заключения и приложения. Диссертация изложена на 211 страницах машинописного текста, содержит 122 рисунка и 51 таблицу.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА

1.1 Сверхвысокопрочный бетон и фибробетон: определение, особенности состава,

области применения

Одним из наиболее важных аспектов развития строительной отрасли является непрерывное развитие промышленности строительных материалов, что способствует созданию новых, более совершенных материалов с улучшенными эксплуатационными характеристиками. Наиболее массовым строительным материалом является бетон, что обусловлено относительно простой технологией его изготовления и практически неограниченной сырьевой базой. Повышение прочности и долговечности бетонов связано с решением проблемы уменьшения пористости цементного камня, что возможно за счет снижения величины водоцементного соотношения и применения тонкомолотых добавок, уплотняющих структуру. Однако указанные рецептурные изменения приводят к ухудшению удобоукладываемости, что препятствует качественной укладки бетонной смеси в опалубку и не приводят к достижению желаемых свойств. В середине прошлого века данная проблема решалась преимущественно за счет интенсификации механического воздействия при уплотнении бетонной смеси, что предопределяло изготовление строительных конструкций из сборных элементов и не позволяло массово получать бетоны с прочностью более 80 МПа [1]. Увеличение верхнего предела прочности бетонов связано с развитием химической промышленности и изобретением новых суперпластифицирующих добавок с высоким водоредуцирующим эффектом, наиболее эффективными из которых являются добавки на основе эфиров поликарбоксилатов (PCE), впервые полученные в 1981 году в Японии [2]. PCE суперпластификаторы кардинально изменили реологию цементных систем, что позволило снизить величину водоцементного соотношения до 0,18-0,20, сохраняя при этом подвижную или самоуплотняющуюся консистенцию бетонной смеси.

В результате это привело к появлению одного из наиболее современных типов бетонов -сверхвысокопрочного бетона (СВБ), обладающего не только сверхвысокими эксплуатационными характеристиками, но и высокую удобоукладываемость, что не ограничивает его использование только в сборных изделиях. В соответствии с классификацией бетонов по прочности, приведенной в ГОСТ 25192-2012. «Бетоны. Классификация и общие технические требования», сверхвысокопрочный бетон (СВБ) - это бетон с классом по прочности на сжатие В > B120. Увеличение прочности бетона приводит к повышению его хрупкости, что выражается в внезапном и взрывообразном разрушении при достижении предела прочности. Подобный характер разрушения снижает безопасность эксплуатации конструкций, вследствие чего СВБ в подавляющем большинстве случаев армируется металлической или неметаллической

фиброй, в результате чего получают сверхвысокопрочный фибробетон (СВФБ). Наибольшее распространение в конструкционных составах СВФБ получила стальная фибра; неметаллическая фибра, как правило, используется для изготовления различных элементов декора и внешней отделки. В зависимости от вида стальной фибры и состава бетонной матрицы, объемного содержания и ориентации волокон могут быть получены СВФБ с следующими характеристиками: прочность при сжатии от 150 до 250 МПа; прочность при изгибе от 10 до 60 МПа; прочность при осевом растяжении от 5 до 20 МПа; модуль упругости от 40 до 60 ГПа [3,4]. На сегодняшний день наиболее распространенными типами стальных фибр для дисперсного армирования СВФБ являются прямая, анкерная, волновая и спиральная, внешний вид которых представлен на рисунке 1.1.

а) б) в) г)

Рисунок 1.1 - Внешний вид стальных фибр, используемых для дисперсного армирования

СВФБ: а) прямая; б) анкерная; в) волновая; г) спиральная В мировой научной литературе и ряде нормативных документов фибробетоны с указанными выше свойствами носят название UHPC (англ. Ultra-High Performance Concrete) или UHPFRC (англ. Ultra-High Performance Fiber-Reinforced Concrete). Также встречаются иные названия, под которыми подразумеваются цементные бетоны сверхвысокой прочности, такие как: DSP, CRC, RPC.

Бетоны с сверхвысокой прочностью, полученные по традиционной технологии смешивания и уплотнения, обладающие подвижной или самоуплотняющейся консистенцией и являющиеся прародителем СВФБ являются DSP (англ. Densified Small Particles). Под термином DSP понимают бетоны, относящиеся к «уплотненным системам, содержащим однородно распределенные ультрадисперсные частицы» [5]. В 1981 году H.H.Bache зарегистрировал патент на DSP с прочностью при сжатии: 160-179 МПа (смеси с кварцевым заполнителем), 184 МПа (смесь с заполнителем из карбида кремния) и 248 МПа (смесь с заполнителем из боксита) [6]. Главной идеей в основе получения DSP являлось уплотнение структуры цементного камня за счет: 1) заполнения пустот между частицами портландцемента ультратонкими частицами микрокремнезема, размер которых на 1-2 порядка меньше частиц цемента. При этом микрокремнезем не только физически заполняет пустоты, но вступает в пуццолановую реакцию с образующимся в процессе гидратации цемента портландитом, образуя низкоосновные

гидросиликаты кальция, дополнительно уплотняющих структуру; 2) снижение начальной пористости за счет низкого водовяжущего соотношения; 3) использование суперпластифицирующих добавок в больших по сравнению с рядовыми бетонами дозировках, препятствующих флокуляции дисперсных частиц цемента и микрокремнезема, позволяющих достичь высокой плотности упаковки без дополнительного механического воздействия на смесь.

Технология DSP получила продолжение в новом материале под названием CRC (англ. Compact Reinforced Concrete), патент на который был зарегистрирован в 1993 году [7]. Данный материал представляет собой DSP, армированный стальной фиброй размерами 6/0,15 мм в количестве 2-6% по объему и стержневой арматурой в количестве 5-20% по объему, в результате чего прочность при изгибе композита может достигать 130-220 МПа, а предельная упругая деформация - 3 мм/м.

Термин UHPC впервые был введен в работе F. de Larrard и T. Sedran в 1994 [8], в которой упомянутая выше концепция высокой плотности упаковки как необходимой для получения сверхвысокой прочности бетона получила дальнейшее развитие в виде математической модели, позволяющей оптимизировать соотношение дисперсных компонентов, что позволило получить подвижные бетонные смеси с прочностью при сжатии в затвердевшем состоянии 214,5237,9 МПа.

В работе [9] представлены составы и физико-механические характеристики сверхвысокопрочных бетонов, которые авторами были названы как реакционно порошковые бетоны - RPC (англ. Reactive Powder Concrete). Так же, как и в работах H.Bache и F. de Larrard, основное внимание уделяется обеспечению максимально возможной плотности упаковки дисперсной системы за счет добавления до 25% от массы цемента микрокремнезема и высокой дозировке суперпластифицирующей добавки. Дополнительное повышение однородности структуры обеспечивается за счет исключения из смеси крупного заполнителя и ограничение максимального размера частиц мелкого заполнителя 600 мкм. Тонкодисперсная система из портландцемента и микрокремнезема дополняется третьим компонентом - кварцевой мукой с средним диаметром частиц 10 мкм, что позволяет дополнительно увеличить прочность после тепловой обработки при температуре до 90 °С за счет превращения аморфного CSH в тоберморит с молярным соотношением Ca/Si = 0,83. Предложен экспериментальный метод оптимизации соотношения дисперсных компонентов с целью получения максимальной плотности упаковки, основным критерием которого является получение смеси с минимальной водопотребностью, при которой достигается максимальная относительная плотность смеси. Данный метод получил дальнейшее распространение при определении плотности упаковки дисперсных частиц [10]. Подобный подход позволил получить бетоны и фибробетоны с прочностью при сжатии 170230 МПа, при изгибе - 30-60 МПа, модулем упругости - 50-60 ГПа. Приложение давления в

процессе твердения смеси и последующая тепловая обработка при температуре +250-400 °С позволили получить фибробетоны с прочностью при сжатии до 810 МПа и изгибе до 141 МПа.

Проблемами получения сверхвысокопрочных бетонов в нашей стране активно занимался В.И. Калашников и его ученики [11-16]. Были разработаны принципы получения самоуплотняющихся порошково-активированных сверхвысокопрочных бетонов и фибробетонов с прочностью более 150 МПа, основанные на разбиении бетонной смеси на три масштабных уровня (реологические матрицы): матрица 1 рода - предельно диспергированная смесь вяжущего, тонкомолотых компонентов, воды и суперпластификатора; матрица 2 рода - матрица первого рода с включением плавающих частиц тонкого песка; матрица 3 рода - матрица 1 и 2 рода с плавающими включениями среднего и крупного песка. Таким образом, на каждом масштабном уровне обеспечивается превышение абсолютного объема дисперсионной среды над объемом дисперсной фазы в виде включений частиц заполнителя, что позволяет получать сверхвысокопрочные самоуплотняющиеся смеси с относительно низким расходом цемента до 720 кг/м3 в сравнении с 1080-1266 кг/м3 в ранних работах зарубежных исследователей [5,8].

Коротких Д.Н. в своей работе [17] приводит 5 структурных групп бетонов, где в пятую группу входят сверхвысокопрочные и высокотрещиностойкие бетоны уникального назначения. В качестве отличительных признаков таких бетонов выделяются ограниченная максимальная крупность частиц заполнителя (1 -5 мм), высокая площадь поверхности раздела фаз и поверхностная энергия, В/Ц в диапазоне 0,18-0,30 и критерий цементации (объем вяжущего в составе бетона) в диапазоне 0,5-0,7 м3/м3, что отражает основные рецептурные особенности современных СВБ и СВФБ, отличающих их от рядовых бетонов.

Изучением высокопрочных и сверхвысокопрочных бетонов в России также занимались Каприелов С.С., Шейнфельд А.В., Безгодов И.М., Чилин И.А. и другие [18-23]. Был предложен принцип получения СВБ/СВФБ путем модификации цементно-песчаной матрицы с низким значением водоцементного значения комплексной органо-минеральной добавкой, состоящей из микрокремнезема, золы-уноса и суперпластификатора на основе эфиров поликарбоксилатов, что позволяет получать самоуплотняющиеся составы с прочностью при сжатии, изгибе и осевом растяжении до 161,8, 25,2 и 11,6 МПа, соответственно, с использованием местных сырьевых компонентов и традиционной технологии приготовления бетонных смесей. В работе [24] показано, что дополнительная тепловая обработка при +200 °С бетонов, содержащих модификатор, позволяет повысить прочность при сжатии до 42% с 126,5-132,7 до 182,0188,2 МПа.

В работах [25,26] были изучены прочностные и реологические свойства высокопрочных и сверхвысокопрочных сталефибробетонов в зависимости от состава и условий нагружения.

Изучением влияния вида и объемной концентрации стальной фибры на прочностные и деформативные свойства высокопрочных мелкозернистых сталефибробетонов, в том числе после воздействия высоких температур, занимались Капустин Д.Е., Дорф В.А., Красновский Р.О. и другие [27-30].

Таким образом, можно выделить основные принципы получения сверхвысокопрочных бетонов:

1) Снижение начальной пористости путем ограничения водоцементного соотношения до 0,18-0,25;

2) Повышение плотности упаковки частиц дисперсной фазы путем применения более тонких частиц по сравнению с цементом (например, кварцевой муки и микрокремнезема);

3) Увеличение однородности структуры на микроуровне за счет связывания относительно крупных кристаллов гидроксида кальция в CSH путем введения пуццолановых активных минеральных добавок; и на макроуровне за счет ограничения максимальной крупности зерен заполнителя (до 1 -5 мм);

4) Использование тонкомолотой кварцевой муки, позволяющей регулировать состав новообразований цементного камня при тепловой обработке бетона, а также снижать содержание вяжущего в составе смеси;

5) Применение эффективных суперпластифицирующих добавок на основе эфиров поликарбоксилатов в более высоких дозировках по сравнению с рядовыми бетонами, препятствующих коагуляции тонких частиц дисперсной фазы и обеспечивающих их взаимное скольжение;

6) Уменьшение объемной концентрации заполнителя до 0,3-0,5 м3/м3 (увеличение объема цементно-минерального теста до 0,7-0,5 м3), раздвигая частицы заполнителя, что позволяет получать самоуплотняющиеся смеси за счет создания «плавающей» структуры.

В таблице 1 .1 представлены составы и физико-механические характеристики некоторых зарубежных и отечественных коммерчески доступных СВФБ, полученных с соблюдением указанных выше принципов и использованных при возведении различных строительных объектов [31-34].

Таблица 1.1 - Физико-механические характеристики коммерчески доступных СВФБ

Свойство DUCTAL® CEMTECMULTISCALE BSI ®/CERACEM ЦЕМЕНТАЛЬ®

Средняя плотность, кг/м3 2350-2450 2980 н/д н/д

Прочность при сжатии, МПа 158-220 220-231 191-202 150-250

Продолжение таблицы 1.1

Свойство DUCTAL® CEMTECMULTISCALE BSI ®/CERACEM ЦЕМЕНТАЛЬ®

Прочность при изгибе, МПа 40-50 50-58 32-41 н/д

Прочность при осевом растяжении (в момент начала трещинообразования), МПа 11,5 17,3 8,9 н/д

Прочность при осевом растяжении (после начала трещинообразования), МПа 15,1 20,0 9,7 8-15

Модуль упругости, ГПа 50-53 55 58-64 50-60

Коэффициент Пуассона 0,20 0,21 н/д 0,22-0,26

Марка по морозостойкости н/д н/д н/д ^1000

Марка по водонепроницаемости н/д н/д н/д W20

Стальная фибра1 156(2,0) 858(11,0) _2 195(2,5) 150 _ 350(1,9 _ 4,5)

13/0,2 20/0,3 н/д

Примечание: 1 - в числителе a(b), где a - масса фибры, кг/м3; Ь - объем фибры, %. В знаменателе - где c - длина фибры, мм; d - диаметр фибры, мм; 2 - фибра различной длины (5-25 мм) и диаметра (0,15-0,3 мм).

Пешеходный мост Шербрук, построенный в 1997 году в Квебеке, Канада, является первым в мире сооружением с применением СВФБ, из которого были изготовлены ребристые плиты толщиной всего 100 мм [35]. В 1997-1998 годах на градирнях атомных электростанций Каттеном и Сиво (Франция) были установлены балки из СВФБ, армированного стальной фиброй и двумя стальными канатами. Несмотря на внешние агрессивные условия, прочность при сжатии увеличилась с 207,8 до 237,7 МПа после 20 лет непрерывной эксплуатации [36, 37], что является ярким примером высокой долговечности данного вида бетонов. Первый в мире автодорожный мост из СВФБ был построен в г. Бур-ле-Валанс во Франции в 2001 году [38]. По результатам испытаний образцов-кернов, отобранных спустя 12 лет эксплуатации, было установлено увеличение прочности на сжатие до 20% и отсутствие признаков коррозии стальной фибры [39].

Первые проекты с применением СВФБ подтвердили перспективность данного материала, прогнозируемую на основе многочисленных лабораторных испытаний, что послужило поводом для разработки национальных стандартов по проектированию конструкций и правилам контроля качества СВФБ [40, 41]. В последующее десятилетие был реализован ряд проектов в таких странах как США, Германия, Австрия, Швейцария, Чехия, Южная Корея, Китай, Япония,

Малайзия, в которых СВФБ использовался как основной материал для изготовления сборных пролетных строений пешеходных и автомобильных мостов [42] или стеновых панелей [43]. СВФБ широко используется как материал для устройства дорожной одежды, который совмещает в себе функции усиления и гидроизоляции конструкции основания [44]. Также распространено использование СВФБ для заполнения стыков между сборными элементами, что позволяет сократить ширину шва, уменьшить расход арматурной стали и увеличить жесткость конструкции [45]. Вследствие высоких деформативных и прочностных характеристик СВФБ также может применяться для изготовления оснований промышленного оборудования взамен чугуна или полимербетона [46].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Матюшин Евгений Валерьевич, 2025 год

- С. 7.

27. Капустин Д.Е. Зависимость полных диаграмм деформирования сталефибробетонов при осевом растяжении от параметров фибрового армирования // Инженерный вестник Дона. - 2021.

- № 7. - C.13.

28. Красновский Р.О., Капустин Д.Е., Рогачев К.В. Зависимость усадки сталефибробетона с цементно-песчаной матрицей от типа фибры и процента армирования // Интернет-вестник ВолгГАСУ. - 2012. - № 4. - C.6.

29. Дорф В.А., Красновский Р.О., Капустин Д.Е., Султыгова П.С. Эффект пуццоланизации при высоких температурах высокопрочной цементно-песчаной матрицы сталефибробетонов // Вестник гражданских инженеров. - 2017. - № 2. - С. 178-183.

30. Красновский Р.О., Капустин Д.Е., Султыгова П.С., Травкин П.В. Изменение модуля упругости при нагреве сталефибробетонов с высокопрочной цементно-песчаной матрицей // Вестник гражданских инженеров. - 2019. - № 5. - С. 144-152.

31. Chanvillard G., Riguad S., Complete characterisation of tensile properties of Ductal UHPFRC according to the French recommendations // 4th International RILEM workshop High Performance Fiber Reinforced Cementitious Composites (HPFRCC4). - Ann Arbor, 2003. - Pp. 23-34.

32. Versuche zum Tragverhalten von ultra hochfestem Beton - Teil 1 Materialversuche / Jungwirth J., Muttoni A. - Palaiseau: École Polytechnique, 2004. - 69 S.

33. E. Parant. Mécanismes dédommagement et comportements mécaniques d'un composite cimentaire fibre multi-échelles sous sollicitations sévères: fatigue, choc, corrosion: PhD thesis. - Paris, 2003. - 249 p.

34. Инженерный сверхпрочный фибробетон ЦЕМЕНТАЛЬ® // URL: https://cementum.ru/catalog/inzhenernyy-ductal/ (дата обращения: 19.04.2025).

35. Blais P.Y., Couture M. Precast, Prestressed pedestrian bridge - World's First Reactive Powder Concrete Structure // PCI J. - 1999. - Vol. 44. - Pp. 60-71.

36. Toutlemonde F., Terrade B., Pons, T., Guirado F., Billo J., Renaud J.-C., Vidal, T., Nicot P., Fourré M., Simon A. 20-Years Field Durability Experience of Oldest UHPFRC Structural Elements // Proceedings of the Hipermat. - Kassel, 2020. - P.

37. Toutlemonde F., Bernadi S., Brugeaud Y., Siman A. Twenty years-long French experience in UHPFRC application and paths opened from the completion of the standards for UHPFRC // 2nd International Conference on UHPC Materials and Structures. - Fuzhou, China, 2018. - 24 p.

38. Hajar Z., Simon A., Lecointre D., Petitjean J. Construction of the first road bridges made of ultra-high-performance concrete // 3rd International symposium on HPC. - Orlando, 2003. - 18 p.

39. Toutlemonde F., Roenelle P., Hajar Z., Simon A., Lapeyrere R., Martin R.P., Ramanich S., Baron L. Long-term material performance checked on world'soldest uhpfrc road bridges at bourg-les-valence // RILEM-fib-AFGC Int. Symposium on Ultra-High Performance Fibre-Reinforced Concrete,UHPFRC.

- Marseille, 2013.

40. Islam M.M., Zhang Q., Jin Q. A review of existing codes and standards on design factors for UHPC placement and fiber orientation // Construction and Building Materials. - 2022. - Vol. 345.

41. Mechanical Properties of Ultra-High-Performance Concrete with Steel and PVA Fibers // Materials. - 2024. - Vol. 17.

42. Xue J., Briseghella B., Huang F., Nuti C., Tabatabai H., Chen B. Review of ultra-high performance concrete and its application in bridge engineering // Construction and Building Materials.

- 2020. - Vol. 260. - P. 12.

43. Mazzacane P., Ricciotti R., Teply F., Tollini E., Corvez D. MUCEM: The Builder's Perspective // RILEM-fib-AFGC Int. Symposium on Ultra-High Performance Fibre-Reinforced Concrete. -Marseille, 2013. - Pp. 3-16.

44. Abellan-Garcia J., Carvajal-Munoz J.S., Ramirez-Munevar R. Application of ultra-highperformance concrete as bridge pavement overlays: Literature review and case studies // Construction and Building Materials. - 2024. - Vol. 410. - P. 20.

45. Jiang H., Tu W., Li M., Liang W., Gao X. Flexural performance of UHPC-filled narrow joints between precast concrete bridge slabs // Case Studies in Construction Materials. - 2024. - Vol. 20. - P. 23.

46. Neunzig C. Zementgebundener Beton für Werkzeugmaschinengestelle: PhD thesis. - Aachen, 2018. - 308 p.

47. Гимназия Хорошкола [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://albes.ru/portfolio/reechnye-potolki/kuboobraznyy-dizayan/gimnaziya-khoroshkola/

48. Первое применение СПФБ для объекта Москва-Сити ТТК [Электронный ресурс]. -Режим доступа: https://rutube.ru/video/726bffd956c3c415f125d7bebc0073fd/?playlist=678502

49. Марченко М.С., Чилин И.А., Селютин Н.М. Опыт применения сверхвысокопрочного сталефибробетона в элементах усиления железобетонных конструкций // Вестник НИЦ «Строительство». - 2021. - Том 30. - № 3. - С. 41-50.

50. Капустин Д.Е., Рогачев К.В., Капустин А.Е. О применении несъемной сталефибробетонной опалубки // Региональная архитектура и строительство. - 2014. - № 2. - С. 102-109.

51. Pyo S., Wille K., El-Tawil S., Naaman A.E. Strain rate dependent properties of ultra high performance fiber reinforced concrete (UHP-FRC) under tension // Cement and Concrete Composites.

- 2015. - Vol. 56. - Pp. 15-24.

52. Wille K., El-Tawil S., Naaman A.E. Properties of strain hardening ultra high performance fiber reinforced concrete (UHP-FRC) under direct tensile loading // Cement and Concrete Composites. -2014. - Vol. 48. - Pp. 53-66.

53. Naaman A.E. Tensile strain-hardening FRC composites: Historical evolution since the 1960 // Proceedings of international workshop on advanced construction materials. - Berlin: Springer-Verlag, 2007. - Pp. 181-202.

54. Qi J., Wu Z., John Ma Z., Wang J. Pullout behavior of straight and hooked-end steel fibers in UHPC matrix with various embedded angles // Construction and Building Materials. - 2018. - Pp. 764774.

55. Yoo D.Y., Kim S. Comparative pullout behavior of half-hooked and commercial steel fibers embedded in UHPC under static and impact loads // Cement and Concrete Composites. - 2019. - Vol. 97. - Pp. 89-106.

56. Abrishambaf A., Pimentel M., Nune S. A meso-mechanical model to simulate the tensile behaviour of ultra-high performance fibre-reinforced cementitious composites // Composite Structures. - 2019. - Vol. 222. - P. 17.

57. Tao Z., Qiu M., Wille K., Zhu Y., Pan R., Li Z., Shao X. Effects of specimen thickness and fiber length on tensile and cracking behavior of UHPFRC: Uniaxial tensile test and micromechanical modeling // Cement and Concrete Composites. - 2025. - Vol. 155.

58. Shen X., Brühwiler E. Influence of local fiber distribution on tensile behavior of strain hardening UHPFRC using NDT and DIC // Cement and Concrete Research. - 2020. - Vol. 132. - P. 15.

59. Fantilli A.P., Mihashi H., Vallini P. Multiple cracking and strain hardening in fiber-reinforced concrete under uniaxial tension // Cement and Concrete Research. - 2009. - Vol. 39. - Pp. 1217-1229.

60. Pfyl T. Tragverhalten von Stahlfaserbeton: PhD thesis. - Zürich, 2003. - 148 P.

61. Cheng S., He H., Chen Y., Lan B. Capacity prediction and crack width calculation of RC beam strengthened with textile and modified concrete // Journal of Building Engineering. - 2023. - Vol. 69. -P. 22.

62. Wille K., Kim D.J., Naaman A.E. Strain-hardening UHP-FRC with low fiber contents // Materials and Structures. - 2011. - Vol. 44. - Pp. 583-598.

63. Abellan-Garcia J. Tensile behavior of recycled-glass-UHPC under direct tensile loading // Case Studies in Construction Materials. - 2022. - Vol. 17. - P. 16.

64. Yang J., Chen B., Wu X., Xu G. Quantitative analysis of steel fibers on UHPFRC uniaxial tensile behavior using X-CT and UTT // Construction and Building Materials. - 2023. - Vol. 368. - P. 15.

65. Park S.H., Kim D.J., Ryu G.S., Koh T.H. Tensile behavior of Ultra High Performance Hybrid Fiber Reinforced Concrete // Cement and Concrete Composites. - 2012. - Vol. 34. - Pp. 172-184.

66. Chidiac S. E., Moutassem F., Mahmoodzadeh F. Compressive strength model for concrete // Magazine of Concrete Research. - 2013. - Vol. 65. - Pp. 557-572.

67. Ковшар С.Н., Гольшани М., Бабицкий В.В. Оценка и прогнозирование морозостойкости бетона и коррозионной стойкости стальной арматуры в бетоне при действии агрессивных сред. -Минск: БНТУ, 2021. - 208 с.

68. Bezgodov I.M., Kaprielov S.S., Sheynfeld A.V. Relationship between strength and deformation characteristics of high-strength self-compacting concrete // International Journal for Computational Civil and Structural Engineering. - 2022. - Vol. 18. - Pp. 175-183.

69. Kaprielov S.S., Sheynfeld A.V., Selyutin N.M. Control of heavy concrete characteristics affecting structural stiffness // International Journal for Computational Civil and Structural Engineering. - 2022. - Vol. 18. - Pp. 24-39.

70. Alsalman A., Dang C.N., Prinz G.S., Hale W.M. Evaluation of modulus of elasticity of ultrahigh performance concrete // Construction and Building Materials. - 2017. - Vol. 153. - Pp. 918-928.

71. Маилян Д.Р., Несветаев Г.В. Регулирование жесткости и прочности железобетонных балок варьированием модуля упругости бетона // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. - 2018. - № 4. - С. 86-93.

72. Yu R., Spiesz P., Brouwers H.J.H. Mix Design and Properties Assessment of Ultra-High Performance Fibre Reinforced Concrete (UHPFRC) // Cement and Concrete Research. - 2014. - Vol. 56. - Pp. 29-39

73. Yang J., Chen B., Nuti C. Influence of Steel Fiber on Compressive Properties of Ultra-High Performance Fiber-Reinforced Concrete // Construction and Building Materials. - 2021. - Vol. 302.

74. Prabha L.S., Dattatreya J.K., Neelamegan M., Shehagiri Rao M.V. Study on stress-strain properties of reactive powder concrete under uniaxial compression // International Journal of Engineering Science and Technology. - 2010. - Vol. 2. - Pp. 6408-6418.

75. Pourbaba M., Asefi E., Sadaghian H., Mirmiran A. Effect of Age on the Compressive Strength of Ultra-High-Performance Fiber-Reinforced Concrete. Construction and Building Materials. - 2018. -Vol. 175. - Pp, 402-410.

76. Savino V., Lanzoni L., Tarantino A.M., Viviani M. Simple and Effective Models to Predict the Compressive and Tensile Strength of HPFRC as the Steel Fiber Content and Type Changes // Composites Part B: Engineering. - 2018. Vol. 137. - Pp. 153-162.

77. Abbas S., Soliman A.M., Nehdi M.L. Exploring mechanical and durability properties of ultrahigh performance concrete incorporating various steel fiber lengths and dosages // Construction and Building Materials. - 2015. - Vol. 75. - Pp. 429-441.

78. Roy M., Hollmann C., Wille K. Influence of volume fraction and orientation of fibers on the pullout behavior of reinforcement bar embedded in ultra high performance concrete // Construction and Building Materials. - 2017. - Vol. 146. - Pp. 582-593.

79. Yoo D.Y., Lee J.H., Yoon Y.S. Effect of fiber content on mechanical and fracture properties of ultra high performance fiber reinforced cementitious composites [Journal] // Composite Structures. -2013. - Vol. 106. - Pp. 742-753.

80. Yoo D.Y., Kim S., Kim J.J., Chun B. An experimental study on pullout and tensile behavior of ultra-high- performance concrete reinforced with various steel fibers // Construction and Building Materials. - 2019. - Vol. 206. - Pp. 46-61.

81. Hu A., Liang X., Yu J., Shi Q. Tensile characteristics of ultra-high-performance concrete // Magazine of Concrete Research. - 2018. - Vol. 70. - Pp. 314-324.

82. Abrishambaf A., Pimentel M., Nunes S. Influence of fibre orientation on the tensile behaviour of ultra-high performance fibre reinforced cementitious composites // Cement and Concrete Research. -2017. - Vol. 97. - Pp. 28-40.

83. Maca P., Sovjak R. Resistance of ultra high performance fibre reinforced concrete to projectile impact // WIT Transactions on The Built Environment. - Vol. 126. - 2013. - P. 261-272.

84. Paschalis S., Lampropoulos A. Fiber content and curing time effect on the tensile characteristics of ultra high performance fiber reinforced concrete // Structural concrete. - 2017. - Vol. 18. - Pp. 577588.

85. Donnini J., Lancioni G., Chiappini G., Corindaldesi V. Uniaxial tensile behavior of ultra-high performance fiber-reinforced concrete (uhpfrc): Experiments and modeling // Composite Structures. -2021. - Vol. 258. - P. 18.

86. Campos R. Effect of fiber content on tensile strength of non-proprietary ultra-high performance concrete: M.S. thesis. - Oklahoma, 2020. - 111 p.

87. Savino V., Lanzoni L., Tarantino A.M., Viviani M. An extended model to predict the compressive, tensile and flexural strengths of HPFRCs and UHPFRCs: Definition and experimental validation // Composites Part B: Engineering. - 2019. - Vol. 163. - Pp. 681-689.

88. Lagier F., Massicotte B., Charron J.P. Behaviour of tension lap splice specimens in UHPRFC // 9th RILEM International Symposium on Fiber Reinforced Concrete - BEFIB. - 2016, Vancouver, Canada. - Pp. 1-19.

89. Ren G.M., Wu H., Fang Q., Liu J.Z. Effects of steel fiber content and type on static mechanical properties of UHPCC // Construction and Building Materials. - 2018. - Vol. 163. - Pp. 826-839.

90. Hoang A.L., Fehling E. Influence of steel fiber content and aspect ratio on the uniaxial tensile and compressive behavior of ultra high performance concrete // Construction and Building Materials. -2017. - Vol. 153. - Pp. 790-806.

91. Kim D.J., Wille K., Naaman A.E., El-Tawil S. Strength Dependent Tensile Behavior of Strain Hardening Fiber Reinforced Concrete. In: High Performance Fiber Reinforced Cement Composites 6 / ed. by Parra-Montesinos G.J., Reinhardt H.W., Naaman A.E. — Dordrecht : Springer, 2012. — Pp. 310.

92. Van Mier J.G.M., Ruiz G., Andrade C., Yu R.C., Zhang X.X. Properties of ultra high performance concrete (uhpc) in tension at high strain rates // VIII International Conference on Fracture Mechanics of Concrete and Concrete Structures. - Toledo, 2013. - P. 13.

93. Maca P., Sovjak R., Konvalinka P. Mix design of UHPFRC and its response to projectile impact // International Journal of Impact Engineering. - 2014. - Vol. 63. - Pp. 158-163.

94. Tran N.T., Tran T.K., Jeon J.K., Par J.K., Kim D.J. Fracture energy of ultra-high-performance fiber-reinforced concrete at high strain rates // Cement and Concrete Research. - 2016. - Vol. 79. - Pp. 169-184.

95. Tran N.T., Tran T.K., Kim D.J. High rate response of ultra-high-performance fiber-reinforced concretes under direct tension // Cement and Concrete Research. - 2015. - Vol. 69. - Pp. 72-87.

96. Park S.H., Kim D.J., Ryu G.S., Koh T.H. Tensile behavior of Ultra High Performance Hybrid Fiber Reinforced Concrete [Journal] // Cement and Concrete Composites. - 2012. - Vol. 34. - Pp. 172184.

97. Pan R., Song X., He W., Qin L. Direct shear strength of UHPC considering size effect: Theoretical model and experimental verification [Journal] // Journal of Building Engineering. - 2023. -Vol. 71. - P. 15.

98. Yoo D.Y., Soleimani-Dashtaki S., Oh T., Chun B., Banthia N., Lee S.J., Yoon Y.S. Strain-hardening effect on the flexural behavior of ultra-high-performance fiber-reinforced concrete beams with steel rebars // Developments in the Built Environment. - 2024. - Vol. 17. - P. 16.

99. Zhang L., Zhao J., Fan C., Wang Z. Effect of Surface Shape and Content of Steel Fiber on Mechanical Properties of Concrete // Advances in Civil Engineering. - 2020. - Vol. 6. - Pp. 1-11.

100. Markovic I. High-performance Hybrid-Fibre Concrete: Development and Utilisation: PhD thesis. - Delft, 2006. - 228 p.

101. Teng L., Huang H., Khayat K.H., Gao X. Simplified analytical model to assess key factors influenced by fiber alignment and their effect on tensile performance of UHPC // Cement and Concrete Composites. - 2022. - Vol. 127. - P. 15.

102. Huang H., Gao X., Li L., Wang H. Improvement effect of steel fiber orientation control on mechanical performance of UHPC // Construction and Building Materials. - 2018. - Vol. 188. - Pp. 709-721.

103. Zhou B., Uchida Y. Relationship between fiber orientation/distribution and post-cracking behaviour in ultra-high-performance fiber-reinforced concrete (UHPFRC) // Cement and Concrete Composites. - 2017. - Vol. 83. - Pp. 66-75.

104. Huang H., Gao X., Khayat K.H. Contribution of fiber alignment on flexural properties of UHPC and prediction using the Composite Theory // Cement and Concrete Composites. - 2021. - Vol. 118. -P. 11.

105. Zhan J., Denarie E., Bruhwiler E. Elastic limit tensile stress of UHPFRC: Method of determination and effect of fiber orientation // Cement and Concrete Composites. - 2023. - Vol. 140. -P. 17.

106. Xue J., Mao S., Xu W., Aloisio A., Zhengxian Y., Contento A. Briseghella B. Experimental characterization of prefabricated link slabs with randomly oriented and oriented-fibres UHPC under multiple geometric configurations // Engineering Structures. - 2025. - Vol. 323. - P. 20.

107. Young A.B. The Effect of Orientation and Distribution on the Material and Structural Behaviour of Ultra-High-Performance Fibre-Reinforced Concrete: M.S. thesis. - Toronto, 2022. - 157 p.

108. Рабинович Ф.Н. Композиты на основе дисперсно армированных бетонов. Вопросы теории и проектирования, технология, конструкции: Монография - М: Издательство АСВ, 2004. - 560 с.

109. Dupont D., Vandewalle L. Distribution of steel fibres in rectangular sections // Cement and Concrete Composites. - 2005. - Vol. 27. - Pp. 391-398.

110. Tao Z., Qiu M., Wille K., Zhu Y., Pan R., Li Z., Shao X. Effects of specimen thickness and fiber length on tensile and cracking behavior of UHPFRC: Uniaxial tensile test and micromechanical modeling // Cement and Concrete Composites. - 2025. - Vol. 155. - P. 20.

111. Grunewald S. Performance-based design of self-compacting fibre reinforced concrete: PhD thesis. - Delft, 2004. - 233 p.

112. Ferrara L., Tregger N., Shah S.P. Flow-Induced Fiber Orientation in SCSFRC: Monitoring and Prediction. In: Design, Production and Placement of Self-Consolidating Concrete / ed. by Khayat K.H., Feys D. - Dordrecht: Springer, 2010. — Pp. Pp. 417-429.

113. Raju R.A., Lim S., Akiyama M., Kageyama T. Effects of concrete flow on the distribution and orientation of fibers and flexural behavior of steel fiber-reinforced self-compacting concrete beams // Construction and Building Materials. - 2020. - Vol. 262. - P. 24.

114. Laranjeira F., Aguado A., Molins C., Grunewald S., Walraven J., Cavalaro S. Framework to predict the orientation of fibers in FRC: A novel philosophy // Cement and Concrete Research. - 2012. - Vol. 42. - Pp. 752-768.

115. Zhang Y., Zhu Y., Qu S., Kumar A., Shao X. Improvement of flexural and tensile strength of layered-casting UHPC with aligned steel fibers // Construction and Building Materials. - 2020. - Vol. 251. - P. 18.

116. Teng L., Huang H., Du J., Khayat K.H. Prediction of fiber orientation and flexural performance of UHPC based on suspending mortar rheology and casting method // Cement and Concrete Composites.

- 2021. - Vol. 122. - P. 15.

117. Mu R., Chen J., Chen X., Diao C., Wang X., Qing L. Effect of the orientation of steel fiber on the strength of ultra-high-performance concrete (UHPC) // Construction and Building Materials. - 2023.

- Vol. 406. - P. 8.

118. Xiong Y., Yang M., Zhang Y., Shi H., Zhao J., Yuan Y. Study on the electromagnetic field aligning steel fibres in UHPC reinforced beams: Effect, mechanism and flexural behavior // Cement and Concrete Composites. - 2023. Vol. 143. - P. 15.

119. Zhang H., Ji T., Lin X. Pullout behavior of steel fibers with different shapes from ultra-high performance concrete (UHPC) prepared with granite powder under different curing conditions // Construction and Building Materials. - 2019. - Vol. 211. - Pp. 688-702.

120. Deng F., Ding X., Chi Y., Xu L., Wang L. The pull-out behavior of straight and hooked-end steel fiber from hybrid fiber reinforced cementitious composite: Experimental study and analytical modelling // Composite Structures. - 2018. - Vol. 206. - Pp. 693-712.

121. Tai Y.S., El-Tawil S. Computational investigation of twisted fiber pullout from ultra-high performance concrete // Construction and Building Materials. 2019. - Vol. 222. - Pp. 229-242.

122. Yoo D.Y., Choi H.J., Kim S. Bond-slip response of novel half-hooked steel fibers in ultra-highperformance concrete // Construction and Building Materials. - 2019. - Vol. 224. - Pp. 743-761.

123. Wang X., Xu B., Luan K., Mu R., Chen J. Optimization of the Shape of Hooked-End Steel Fiber Based on Pulling Out and Reinforcing Cementitious Composites // Materials. - 2024. - Vol. 17. - P. 13.

124. Pi Z., Xiao H., Liu R., Liu M., Li H. Effects of brass coating and nano-SiO2 coating on steel fiber-matrix interfacial properties of cement-based composite // Composites Part B: Engineering. -2020. - Vol. 189. - P. 13.

125. Li V.C., Stang H. Interface property characterization and strengthening mechanisms in fiber reinforced cement based composites // Advanced Cement Based Materials. - 1997. - Vol. 6. - Pp. 1-20.

126. Stengel T. Effect of Surface Roughness on the Steel Fibre Bonding in Ultra High Performance Concrete (UHPC) // Nanotechnology in Construction 3. - Berlin, Heidelberg: Springer. - 2009. - Pp. 371-376

127. Yoo D.Y., Chun B., Kim J.J. Bond performance of abraded arch-type steel fibers in ultra-highperformance concrete // Cement and Concrete Composites. - 2020. - Vol. 109. - P. 12.

128. Chun B., Yoo D.Y., Banthia N. Achieving slip-hardening behavior of sanded straight steel fibers in ultra-high-performance concrete // Cement and Concrete Composites. - 2020. - Vol. 113. - P. 17.

129. Stengel T. Verbundverhalten und mechanische Leistungsfähigkeit von Stahlfasern in ultrahochfestem Beton: PhD thesis. - München, 2013. - 246 p.

130. Chun B., Kim S., Yoo D.Y. Benefits of chemically treated steel fibers on enhancing the interfacial bond strength from ultra-high-performance concrete // Construction and Building Materials.

- 2021. - Vol. 294. - P. 14.

131. Du J., Wang Y., Guo P., Meng W. Tailoring of steel fiber surface by coating cellulose nanocrystal for enhanced flexural properties of UHPC // Cement and Concrete Composites. - 2024. - Vol. 154. - P. 19.

132. Oh T., You I., Banthia N., Yoo D.Y. Deposition of nanosilica particles on fiber surface for improving interfacial bond and tensile performances of ultra-high-performance fiber-reinforced concrete // Composites Part B: Engineering. - 2021. - Vol. 221. - P. 18.

133. Kim S., Choi S., Yoo D.Y. Surface modification of steel fibers using chemical solutions and their pullout behaviors from ultra-high-performance concrete // Journal of Building Engineering. - 2020. -Vol. 32. - P. 10.

134. Yoo D.Y., Park J.J., Kim S.W. Fiber pullout behavior of HPFRCC: Effects of matrix strength and fiber type // Composite Structures. - 2017. - Vol. 174. - Pp. 263-276.

135. Kim J.J., Yoo D.Y. Effects of fiber shape and distance on the pullout behavior of steel fibers embedded in ultra-high-performance concrete // Cement and Concrete Composites. - 2019. - Vol. 103.

- Pp. 213-223.

136. Lowke D., Stengel T., Schießl P., Gehlen C. Control of Rheology, Strength and Fibre Bond of UHPC with Additions - Effect of Packing Density and Addition Type // Ultra-High Performance Concrete and Nanotechnology in Construction. - Kassel, 2012. - P.10.

137. Stengel T., Lowke D., Mazanec O., Schießl P., Gehlen C. UHPC mit alternativen Zusatzstoffen

- Rheologie und Faserverbund // Beton- und Stahlbetonbau. - 2011. - Vol. 106. - Pp. 31-38.

138. Kim J.J., Kim D.J., Kang S.T., Lee J.H. Influence of sand to coarse aggregate ratio on the interfacial bond strength of steel fibers in concrete for nuclear power plant // Nuclear Engineering and Design. - 2012. - Vol. 252. - Pp. 1-10.

139. Wille K., Naaman A. Bond stress-slip behavior of steel fibers embedded in ultra high performance concrete // 8th European Conference on Fracture: Fracture of Materials and Structures from Micro to Macro Scale. - 2010. - P. 111.

140. Wille K., Naaman A. Effect of Ultra-High-Performance Concrete on Pullout Behavior of High-Strength Brass-Coated Straight Steel Fibers // ACI Materials Journal. - 2013. - Vol. 110. - Pp. 451-461.

141. Kang S.H., Ahn T.H., Kim D.J. Effect of grain size on the mechanical properties and crack formation of HPFRCC containing deformed steel fibers // Cement and Concrete Research. - 2012. -Vol. 42. - Pp. 710-720.

142. Xu M., Hollinan B., Wille K. Effect of loading rates on pullout behavior of high strength steel fibers embedded in ultra-high performance concrete // Cement and Concrete Composites. - 2016. - Vol. 70. - Pp. 98-109.

143. Cao Y.Y.Y., Yu Q.L. Effect of inclination angle on hooked end steel fiber pullout behavior in ultra-high performance concrete // Composite Structures. - 2018. - Vol. 201. - Pp. 151-160.

144. Tai Y.S., El-Tawil S., Chung T.H. Performance of deformed steel fibers embedded in ultra-high performance concrete subjected to various pullout rates // Cement and Concrete Research. - 2016. -Vol. 89. - Pp. 1-13.

145. Valcuende M., Lliso-Ferrando J.R., Roig-Flores M., Gandia-Romero J.M. Porous Structure of Ultra-High-Performance Fibre-Reinforced Concretes // Materials. - 2021. - Vol. 14. - P. 18.

146. Abdulkareem O.M., Ben Fraj A., Bouasker M., Khouchaf L., Khelidj A. Microstructural investigation of slag-blended UHPC: The effects of slag content and chemical/thermal activation // Construction and Building Materials. -2021. - Vol. 292. - P. 11.

147. Im S., Jee H., Suh H., Kanematsu M., Morooka S., Choe H., Yuhei N., Michada A., Kim J., Lim S., Bae S. Insight on the mechanical properties of hierarchical porous calcium-silicate-hydrate pastes according to the Ca/Si molar ratio using in-situ synchrotron X-ray scattering and nanoindentation test // Construction and Building Materials. - 2023. - Vol. 365. - P. 18.

148. Pi Z., Xiao H., Du J., Li C., Cai W., Liu M. Effect of the water/cement ratio on the improvement of pullout behaviors using nano-SiO2 modified steel fiber and the micro mechanism // Construction and Building Materials. - 2022. - Vol. 338. - P.14.

149. Abdallah S., Fan M., Zhou X. Pull-Out Behaviour of Hooked End Steel Fibres Embedded in Ultra-high Performance Mortar with Various W/B Ratios // International Journal of Concrete Structures and Materials. - 2017. - Vol. 11. - No. 2. - Pp. 301-313.

150. Chen J.J., Kwan A.K.H., Ng P.L., Li L.G. Packing Density Improvement through Addition of Limestone Fines, Superfine Cement and Condensed Silica Fume // Journal of Materials Science and Chemical Engineering. - 2016. - Vol. 4. - Pp. 29-36.

151. Suda Y., Tsuchida S. Saeki T. Study on specific surface area of hydration products in hardened cement paste // Cement Science and Concrete Technology. - 2011. - Vol. 65. - Pp. 103-110.

152. Liu S., Cui S., Guo H., Wang Y., Zheng Y. Adsorption of Lead Ion from Wastewater Using Non-Crystal Hydrated Calcium Silicate Gel // Materials. - 2021. - Vol. 14. - No. 4. - P. 12.

153. Harutyunyan V.S., Kirchheim A.P., Monteiro P.J.M., Aivazyan A.P., Fischer P. Investigation of early growth of calcium hydroxide crystals in cement solution by soft X-ray transmission microscopy // Journal of Materials Science. 2009. Vol. 44. Pp. 962-969.

154. Zhang Z., Geng G. Measuring the surface cohesion of calcium silicate hydrate // Cement and Concrete Research. - 2024. - Vol. 175. - P. 19.

155. Rossen J.E., Lothenbach B., Scrivener K.L. Composition of C-S-H in pastes with increasing levels of silica fume addition // Cement and Concrete Research. - 2015. - Vol. 75. - Pp. 14-22.

156. Aspenes G., Hoiland S., Barth T., Askvik K.M., Kini R.A., Larsen R. Petroleum hydrate deposition mechanisms: The influence of pipeline wettability // 6th International Conference on Gas Hydrates. - 2008, Vancouver. - P. 10.

157. Wu Z., Shi C., Khayat K.H. Influence of silica fume content on microstructure development and bond to steel fiber in ultra-high strength cement-based materials (UHSC) // Cement and Concrete Composites. - 2016. - Vol. 71. - Pp. 97-109.

158. Chan Y.W., Chu S.H. Effect of silica fume on steel fiber bond characteristics in reactive powder concrete // Cement and Concrete Research. - 2004. - Vol. 34. - No. 7. - Pp. 1167-1172.

159. Pi Z., Xiao H., Li H. Influence of interfacial microstructure on pullout behavior and failure mechanism of steel fibers embedded in cement-based materials // Construction and Building Materials.

- 2021. - Vol. 304. - P. 14.

160. Bentur A., Mindess S. Fibre Reinforced Cementitious Composites. - London: CRC Press, 1990.

- 624 p.

161. Stang H. Significance of shrinkage-induced clamping pressure in fiber-matrix bonding in cementitious composite materials // Advanced Cement Based Materials. - 1996. - Vol. 4. - №. 3-4. -Pp. 106-115.

162. Zhang Y., Pan Y., Ren T., Liang H., Zhang J., Zhang D. The Application of Calcium-Based Expansive Agents in High-Strength Concrete: A Review // Buildings. - 2024. - Vol. 14. - P. 24.

163. Панченко А.И., Харченко И.Я., Васильев С.В. Долговечность бетонов с компенсированной химической усадкой // Строительные материалы. - 2019. - № 8. - С. 48-53.

164. Пискунов А.А., Харченко И.Я., Харченко А.И., Петрякова Е.А., Мазур Е.В., Карпухина А.А., Галабурда И.А. Мелкозернистый самоуплотняющийся бетон с компенсированной усадкой для строительства транспортных сооружений // Транспортные сооружения. - 2024. - № 2. - Т. 11. - С. 1-24.

165. Самченко С.В., Казаков С.А. Безусадочные цементы с сульфоалюминатной добавкой // Техника и технология силикатов. - 2010. Т. 17. - №1. - С. 8-12.

166. Влияние сульфоалюмината кальция на формирование структуры цементного камня расширяющегося цемента // Успехи современной науки. - 2016. - Т. 8. - № 12. - С. 84-87.

167. Yoo D.Y., Chun B., Kim J.J. Effect of calcium sulfoaluminate-based expansive agent on rate dependent pullout behavior of straight steel fiber embedded in UHPC // Cement and Concrete Research.

- 2019. - Vol. 122. - Pp. 196-211.

168. Yoo D.Y., Kim J.J., Chun B. Dynamic pullout behavior of half-hooked and twisted steel fibers in ultra-high-performance concrete containing expansive agents // Composites Part B: Engineering. -2019. - Vol. 167. - Pp. 517-532.

169. Park S.H., Ryu G.S., Koh K.T., Kim D.J. Effect of shrinkage reducing agent on pullout resistance of high-strength steel fibers embedded in ultra-high-performance concrete // Cement and Concrete Composites. - 2014. - Vol. 49. Pp. 59-69.

170. Park J.K., Park S.H., Kim D.J. Effect of matrix shrinkage on rate sensitivity of the pullout response of smooth steel fibers in ultra-high-performance concrete // Cement and Concrete Composites.

- 2018. - Vol. 94. - Pp. 226-237.

171. Yoo D.Y., Kim S., Lee J.Y., You I., Lee S.J. Implication of calcium sulfoaluminate-based expansive agent on tensile behavior of ultra-high-performance fiber-reinforced concrete // Construction and Building Materials. 2019. - Vol. 217. - Pp. 679-693.

172. Bao S., Zhang Y., Li C., Zhang W., Zeng K. Interfacial bonding behavior of steel fibers when using fine glass powder as partial substitution of silica fume/cement // Construction and Building Materials. - 2024. - Vol. 411. - P.12.

173. Wu Z., Khayat K.H., Shi C. Effect of nano-SiO2 particles and curing time on development of fiber-matrix bond properties and microstructure of ultra-high strength concrete // Cement and Concrete Research. - 2017. - Vol. 95. - Pp. 247-256.

174. Li M., Sun J., Li Lei., Meng L., Wang S., Wei J., Mao J. Effect of nanosilica on fiber pullout behavior and mechanical properties of strain hardening ultra-high performance concrete // Construction and Building Materials. - 2023. - Vol. 367.

175. Hendrix D., Huey B.D., Wille K. Nanosilica enhanced ultra-high performance concrete through hydrochloride acid or polyethylene glycol stabilization // Construction and Building Materials. - 2024.

- Vol. 425. - P. 13.

176. Wu Z., Shi C., Khayat K.H. Multi-scale investigation of microstructure, fiber pullout behavior, and mechanical properties of ultra-high performance concrete with nano-CaCO3 particles // Cement and Concrete Composites. - 2018. - Vol. 86. - Pp. 255-265.

177. Oh T., Chun B., Lee S.K., Kim G.W., Banthia N., Yoo D.Y. Effect of high-volume substituted nanosilica on the hydration and mechanical properties of Ultra-High-Performance Concrete (UHPC) // Cement and Concrete Research. - 2024. - Vol. 175.

178. Choi H.J., Oh T., Yoo D.Y. Enhancing fiber-matrix interfacial bond in ultra-high-performance concrete containing titanium dioxide // Materials Letters. - 2020. - Vol. 280.

179. Sbia L.A., Peyvandi A., Lu J., Abideen S., Weerasiri R.R., Balachandra A.M., Soroushian P. Production methods for reliable construction of ultra-high-performance concrete (UHPC) structures // Materials and Structures. - 2017. - Vol. 50. - No. 7. - P. 20.

180. Wille K., Loh K.J. Nanoengineering Ultra-High-Performance Concrete with Multiwalled Carbon Nanotubes // Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board. - 2010. -Vol. 2142. - Pp. 119-126.

181. Qi J., Yao Y., Wang J., Han F., Lv J. Effect of Sand Grain Size and Fibre Size on Macro-Micro Interfacial Bond Behaviour of Steel Fibres and UHPC Mortars. - Magazine of Concrete Research. -2021. - Vol. 73. - Pp. 228-239.

182. Kang S.H., Kim J.J., Kim D.J., Chung Y.S. Effect of sand grain size and sand-to-cement ratio on the interfacial bond strength of steel fibers embedded in mortars // Construction and Building Materials.

- 2013. - Vol. 47. - Pp. 1421-1430.

183. Igarashi S., Bentur A., Mindess S. The Effect of Processing on the Bond and Interfaces in Steel Fiber Reinforced Cement Composites. // Cement and Concrete Composites. - 1996. - Vol. 18. - Pp. 312-322.

184. Kim G.W., Oh T., Lee S.K., Banthia N., Yoo D.Y. Development of Ca-Rich Slag-Based Ultra-High-Performance Fiber-Reinforced Geopolymer Concrete (UHP-FRGC): Effect of Sand-to-Binder Ratio // Construction and Building Materials. - 2023. - Vol. 370. - P. 12

185. Zhou Y., Guo D., Xing F., Guo M. Multiscale Mechanical Characteristics of Ultra-High Performance Concrete Incorporating Different Particle Size Ranges of Recycled Fine Aggregate // Construction and Building Materials. - 2021. - Vol. 307. - P. 15.

186. Alsalman A., Dang C.N., Hale W.M. Development of Ultra-High Performance Concrete with Locally Available Materials // Construction and Building Materials. - 2017. - Vol. - 133. - Pp. 135145.

187. Ibrahim M., Farhat M., Issa M.A., Hasse J. Effect of Material Constituents on Mechanical and Fracture Mechanics Properties of Ultra-High-Performance Concrete // ACI Materials Journal. - 2017. -Vol. 114. - Pp. 453-465.

188. Yujing L., Wenhua Z., Fan W., Peipei W., Weizhao Z., Fenghao Y. Static mechanical properties and mechanism of C200 ultra-high performance concrete (UHPC) containing coarse aggregates // Science and Engineering of Composite Materials. - 2020. - Vol. 27. - Pp. 186-195.

189. Liu J., Han F., Cui G., Zhang Q., Lv J., Zhang L., Yang Z. Combined effect of coarse aggregate and fiber on tensile behavior of ultra-high performance concrete // Construction and Building Materials.

- 2016. - Vol. 121. - Pp. 310-318.

190. Ghanbari A., Karihaloo B.L. Prediction of the plastic viscosity of self-compacting steel fibre reinforced concrete // Cement and Concrete Research. - 2009. - Vol. 39. - №. 12. - Pp. 1209-1216.

191. Deeb R., Karihaloo B.L. Mix proportioning of self-compacting normal and high-strength concretes // Magazine of Concrete Research. - 2013. - Vol. 65. - №. 9. - Pp. 546-556.

192. Dhaheer M.S.A., Al-Rubaye M.M., Alyhya W.S., Karihaloo B.L., Kulesagaram S. Proportioning of self-compacting concrete mixes based on target plastic viscosity and compressive strength: Part I -mix design procedure // Journal of Sustainable Cement-Based Materials. - 2016. - Vol. 5. - Pp. 199216.

193. Asaga K., Roy D.M. Rheological properties of cement mixes: IV. Effects of superplasticizers on viscosity and yield stress // Cement and Concrete Research. - 1980. - Vol. 10. - №. 2. - Pp. 287-295.

194. Баженов Ю.М. Технология бетона. - АСВ, 2003. - 500 с.

195. Li G.L., Kwan A.K.H. Concrete mix design based on water film thickness and paste film thickness // Cement and Concrete Composites. - 2013. - Vol. 39. - Pp. 33-42.

196. Kwan A.K.H., Li L.G. Combined effects of water film thickness and paste film thickness on rheology of mortar // Materials and Structures. - 2012. - Vol. 45. - Pp. 1359-1374.

197. Liu H., Sun X., Du H., Lu H., Ma Y., Shen W., Tian Z. Effects and threshold of water film thickness on multi-mineral cement paste // Cement and Concrete Composites. - 2020. - Vol. 112. - P. 17.

198. Fung W.W.S., Kwan A.K.H. Role of water film thickness in rheology of CSF mortar // Cement and Concrete Composites. - 2010. - Vol. 32. - №. 4. - Pp. 255-264.

199. Li L.G., Kwan A.K.H. Effects of superplasticizer type on packing density, water film thickness and flowability of cementitious paste // Construction and Building Materials. - 2015. - Vol. 86. - Pp. 113-119.

200. Laranjeira F. Design-oriented constitutive model for steel fiber reinforced concrete: PhD thesis. - Barcelona, 2010. - 218 p.

201. Суханов А.В. расчёт прочности фиброармированных элементов на основе дифференцированного учёта сопротивления бетона и фибр: дис. ... канд. техн. наук. - Ростов-на-Дону, 2025. - 165 с.

202. Shi C., Mo Y.L. High-performance construction materials: science and applications. - Singapore: World Scientific Pub Co Inc, 2008. - 431 p.

203. Zhou Z., Qiao P. Tensile behavior of ultra-high performance concrete: Analytical model and experimental validation // Construction and Building Materials. - 2019 - Vol. 202. - P. 10.

204. Que Z., Tang J., Wei H., Zhou A., Wu K., Zou D., Yang J., Liu T., Schutter G.D. Predicting the tensile strength of ultra-high performance concrete: New insights into the synergistic effects of steel fiber geometry and distribution // Construction and Building Materials. - 2024. - Vol. 444. - P. 13.

205. Hiew S.Y., Teoh K.B., Raman S.N., Hung C.C., Chaen Y.X., Kong D., Hafezolghorani M. A unified tensile constitutive model for mono/hybrid fibre-reinforced ultra-high-performance concrete (UHPC) // Cement and Concrete Composites. - 2024. - Vol. 150. - P. 24.

206. Liang L., Wang Q., Shi Q. Hybrid mechanism and tensile constitutive model of hybrid steel fiber reinforced ultra-high performance concrete // Construction and Building Materials. - 2025. - Vol. 474.

- P. 18.

207. Соловьев В.Г., Матюшин Е.В. Методика проектирования составов ультра высокофункциональных бетонов с заданной подвижностью // Техника и технология силикатов.

- 2020. - Т. 27. - № 4. - С. 107-113.

208. Material Property Characterization of Ultra-High Performance Concrete: technical report / Graybeal B.A. - Fairfax: Federal Highway Administration, 2006. - 188 P.

209. Макридин Н.И., Максимова И.Н. Структура и механические свойства цементных дисперсных систем: монография. - Пенза: ПГУАС, 2013. - 340 с.

210. Xu M., Wille K. Fracture energy of UHP-FRC under direct tensile loading applied at low strain rates // Composites Part B: Engineering. - 2015. - Vol. 80. Pp. 116-125.

211. de Larrard, F. Concrete Mixture Proportioning: A Scientific Approach. - London: E. & F.N. Spon, 1999. - 448 p.

212. Moutassem F. Assesment of Packing Density Models and Optimizing Concrete Mixtures // International Journal of Civil, Mechanical and Energy Science. - 2016. - Vol. 2. - №.4. - Pp. 29-36.

213. Van Der Putten J., Dils J., Minne P., Boel V., de Schutter G. Determination of packing profiles for the verification of the compressible packing model in case of UHPC pastes // Materials and Structures. - 2017. - Vol. 59. - P. 14.

214. Lecomte A., Mechling J. M., Diliberto C. Compaction index of cement paste of normal consistency // Construction and Building Materials. - 2009. - Vol. 23. - Pp. 3279-3286.

215. Королев Е.В., Иноземцев А.С., Иноземцев С.С. комплексный подход для технико-экономического обоснования внедрения новых строительных материалов // Вестник ПГТУ. -2019. - №4. - С. 8-18.

216. Соловьев В.Г., Матюшин Е.В. Механические свойства сверхвысокопрочного фибробетона с различными видами стальной фибры // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. - 2024. №9. - С. 2639.

217. Li V.C. A simplified micromechanical model of compressive strength of fiber-reinforced cementitious composites // Cement and Concrete Composites. - 1992. - Vol. 14. - №. 2. - Pp. 131-141.

218. Park J.J., Yoo D.Y., Park G.J., Kim S.W. Feasibility of Reducing the Fiber Content in Ultra-High-Performance Fiber-Reinforced Concrete under Flexure // Materials. - 2017. - Vol. 10. - P. 14.

219. Матюшин Е.В., Соловьев В.Г. Влияние заполнителя на прочность сцепления стальной волновой фибры с сверхвысокопрочным бетоном // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. - 2025. - № 4. - С. 8-26.

220. Матюшин Е.В., Соловьев В.Г. Прочность сцепления стальной волновой фибры с сверхвысокопрочным бетоном различного состава // В сборнике: Теория и практика повышения эффективности строительных материалов. Материалы XIX Международной научно-технической конференции молодых учёных, посвященной памяти профессора В.И. Калашникова. Пенза, 2024.

- С. 83-88.

221. Whitney D.L., Broz M., Cook R.F. Hardness, toughness, and modulus of some common metamorphic minerals // American Mineralogist. - 2007. - Vol. 92. - Pp. 281-288.

222. Alwan J., Naaman A., Guerrero P. Effect of mechanical clamping on the pull-out response of hooked steel fibers embedded in cementitious matrices // Concrete Science and Engineering. - 1999. -Vol.1. - Pp. 15-25.

223. Wille K., Naaman A. Pullout Behavior of High-Strength Steel Fibers Embedded in Ultra-HighPerformance Concrete // ACI Materials Journal. - 2012. - Vol. 109. - No. 4. - Pp. 479-488.

224. Wang X., Xu B., Luan K., Mu R., Chen J. Optimization of the Shape of Hooked-End Steel Fiber Based on Pulling Out and Reinforcing Cementitious Composites // Materials. - 2024. - Vol. 17. - P.13.

225. Abdallah S., Fan M., Rees D.W.A. Analysis and modelling of mechanical anchorage of 4D/5D hooked end steel fibres // Materials & Design. - 2016. - Vol. 112. - Pp. 539-552.

226. Liu Y., Huang Y. Analytic solution of pull-out failure on bond-slip relationship between deformed rebar and ultra-high-performance concrete // Engineering Structures. - 2024. - Vol. 305.

227. Le H.V., Moon D., Kim D.J. Effects of ageing and storage conditions on the interfacial bond strength of steel fibers in mortars // Construction and Building Materials. - 2018. - Vol. 170. - Pp. 129141.

228. Pompo A., Stupak P.R., Marchese B. Analysis of Steel Fibre Pull-Out from a Cement Matrix Using Video Photography // Cement and Concrete Composites. - 1996. - Vol. 18. - № 1. - Pp. 3-8.

229. Deng F., Ding X., Chi Y., Xu L., Wang L. The pull-out behavior of straight and hooked-end steel fiber from hybrid fiber reinforced cementitious composite: Experimental study and analytical modelling // Composite Structures. - 2018. - Vol. 206. - Pp. 693-712.

230. Shannag M.J., Brincker R., Hansen W. Pullout behavior of steel fibers from cement-based composites // Cement and Concrete Research. - 1997. - Vol. 27. - №. 6. - Pp. 925-936.

231. Matiushin E., Sizyakov I., Shvetsova V., Soloviev V. The Properties and Behavior of Ultra-HighPerformance Concrete: The Effects of Aggregate Volume Content and Particle Size // Buildings. - 2024.

- Vol. 14. - №. 9.

232. Faber K. T. and Evans, A. G., Drory, M. D. A Statistical Analysis of Crack Deflection as a Toughening Mechanism in Ceramic Materials // Fracture mechanics of ceramics. - 1983. - № 6. - pp. 77-91.

233. Faber K. T. Evans A. G. Crack-Growth Resistance of Microcracking Brittle Materials // Journal of the American Ceramic Society. - 1983. - №4. - Vol. Vol.67. - Pp. 255-260.

234. Budianski B. O'Connell R. Elastic Moduli of a Cracked Solid // International Journal of Solids and Structures. - 1976. - Vol.12. - Pp. 81-97.

235. Victor C. Li Huang J. Crack Trapping and Bridging as Toughening Mechanisms in High Strength Concrete // International Conference on micromechanics of Quasi-Brittle Materials. - Albuquerque, 1990. - pp. 579-588.

236. Zhu H., Hu W.H., Mehthel M., Vilette T., Vidal O.S., Nasser W.N., Li V.C. Engineered cementitious composites (ECC) with a high volume of volcanic ash: Rheological, mechanical, and micro performance // Cement and Concrete Composites. - 2023. - Vol. 139. - P.15.

237. Li V.C., Wang S., Wu C. Tensile Strain-Hardening Behavior of Polyvinyl Alcohol Engineered Cementitious Composite (PVA-ECC) // ACI Materials Journal. - 2001. - Vol. 98. - Pp. 483-492.

238. Yu Z., Liang W., An M., Wang Y. Ultra-High-Performance Concrete Crack Propagation Based on Fiber Random Distribution Model // Frontiers in Materials. - 2022. - P. 15.

239. Saqif M.A., El-Tawil S. Characterization of the Tension Softening Behavior of UHPC // Construction and Building Materials. - 2023. - Vol. 409. - P. 13.

240. Соловьев В.Г., Матюшин Е.В., Ефишов Л.И. Влияние объемного содержания стальной фибры и заполнителя на свойства ультра высокофункциональных фибробетонов // Техника и технология силикатов. - 2022. - Т.29. - №1. - С. 16-26.

241. Соловьев В.Г., Матюшин Е.В., Веселов В.К. Изучение влияния вида и объемного содержания заполнителя на свойства сверхвысокопрочного мелкозернистого бетона // Техника и технология силикатов. 2022. -Т.29. - №4. - С. 317-325.

242. Grace J.R., Ebneyamini A. Connecting particle sphericity and circularity // Particuology. - 2021. - Vol. 54. - Pp. 1-4.

243. Liu E.J., Cashman K.V., Rust A.C. Optimising shape analysis to quantify volcanic ash morphology // GeoResJ. - 2015. - Vol. 8. - Pp. 14-30.

244. Tasdemir, M.A., Karihaloo, B.L. Effect of Type and Volume Fraction of Aggregate on the Fracture Properties of Concrete // Fracture Mechanics of Concrete Structures. - 2001. - Pp. 123-129.

245. Stock, A.F., Hannant, D.J. and Williams, R.I.T. The effect of aggregate concentration upon the strength and modulus of elasticity of concrete // Magazine of Concrete Research. - 1979. Vol. 31. - №. 109. - Pp. 225-234.

246. Lange-Kornbak D., Karihaloo B.L. Design of Fiber-Reinforced DSP Mixes for Minimum Brittleness // Advanced Cement Based Materials. - 1998. - Vol. 7. - №. 3-4. - Pp. 89-101.

247. Gora J., Szafriniec M. Influence of Maximum Aggregate Grain Size on the Strength Properties and Modulus of Elasticity of Concrete // Applied Sciences. - 2010. - Vol. 10. - P. 13.

248. Su J.K., Cho S.W., Yang C.C., Huang R. Effect of Sand Ration on the Elastic Modulus of Self-Compacting Concrete // Journal of Marine Science and Technology. - 2002. - Vol. 10. - №.1. - Pp. 813.

249. Allos A.E., Martin L.H. Factors Affecting Poisson's Ratio for Concrete // Building and Environment. - 1981. - Vol. 16. - №. 1. - Pp. 1-9.

250. Mangat P.S., Motamedi Azari M. A theory for the free shrinkage of steel fibre reinforced cement matrices // Journal of Materials Science. - 1984. - Vol. 19. - Pp. 2183-2194.

251. Chiang Y., Chang S.W. Bridging the gap between NMR measured mean silicate chain length and nano-scale silicate polymorphism of calcium silicate hydrates // Cement and Concrete Research. -2021. - Vol. 140. - P. 11.

252. Kunther W., Ferreiro S., Skibsted J. Influence of the Ca/Si ratio on the compressive strength of cementitious calcium-silicate-hydrate binders //Journals of Materials Chemistry A. - 2017. - Vol. 2017. - Pp. 17401-17412.

253. Ouyamg X., Koleva D.A., Ye G., van Breugel K. Understanding the adhesion mechanisms between C-S-H and fillers // Cement and Concrete Research. - 2017. - Vol. 100. - Pp. 275-283.

254. Матюшин Е.В., Соловьев В.Г. Свойства сверхвысокопрочного фибробетона с различными видами стальной фибры при осевом растяжении // Строительные материалы. - 2025. - № 1-2. -С. 45-53.

255. Yoo D.Y., Sohn H.K., Borgers P.H.R., Fediuk R., Kim S. Enhancing the tensile performance of ultra-high-performance concrete through strategic use of novel half-hooked steel fibers // Journal of Materials Research and Technology. - 2020. - Vol. 9. - №. 3. - Pp. 2914-2925.

256. Shi H., Lei T., Chen T. Experimental and finite element analysis on pullout behavior of steel fibers embedded in cement grouting material // Journal of Building Engineering. - 2024. - Vol. 98. - P. 23.

257. Yoo D.Y., Kim S., Kim J.J., Chun B. An experimental study on pullout and tensile behavior of ultra-high-performance concrete reinforced with various steel fibers // Construction and Building Materials. - 2019. - Vol. 206. - Pp. 46-61.

258. Lu C., Sonoda Y. An Analytical Study on the Pull-Out Strength of Anchor Bolts Embedded in Concrete Members by SPH Method // Applied Sciences. - 2021. - Vol. 11. - P. 20.

259. Fang C., Ali M., Xie T., Visintin P., Sheikh A.H. The influence of steel fibre properties on the shrinkage of ultra-high performance fibre reinforced concrete // Construction and Building Materials. -2020. - Vol. 242. - P. 10.

260. Liu L., Lei M., Gong C., Gan S., Yang Z., Kamg L., Jia C. A robust mix design method for self-compacting concrete // Construction and Building Materials. - 2022. - Vol. 352. - P. 18.

261. Liu J., An M., Wang Y., Han S., Yu Z. Research on the Relation between Slump Flow and Yield Stress of Ultra-High Performance Concrete Mixtures // Materials. - 2022. - Vol. 15. - P. 15.

262. Roussel N. Correlation between yield stress and slump: Comparison between numerical simulations and concrete rheometers results // Materials and Structures. - 2006. - Vol. 39. - Pp. 501509.

263. Koutny O., Snoeck D., Vurst F.V.D., Belie N.D. Rheological behaviour of ultra-high performance cementitious composites containing high amounts of silica fume // Cement and Concrete Composites. - 2018. - Vol. 88. - Pp. 29-40.

264. Gong C., Kang L., Liu L., Lei M., Ding W., Yang Z. A novel prediction model of packing density for single and hybrid steel fiber-aggregate mixtures // Powder Technology. - 2023. - Vol. 418. - P. 11.

265. Chu S.H., Jiang Y., Kwan A.K.H. Effect of rigid fibres on aggregate packing // Construction and Building Materials. - 2019. - Vol. 224. - Pp. 326-325.

266. Hoy C.W. Mixing and mix proportioning of fibre reinforced concrete: PhD thesis. - Paisley, 1998. - 303 p.

267. Li P.P., Qu Q.L., Brouwers H.J.H., Yu R. Fresh behaviour of ultra-high performance concrete (UHPC): an investigation of the effect of superplasticizers and steel fibres // 9th International Concrete Conference 2016, Environment, Efficiency and Economic Challenges for Concrete. -Dundee, 2016. -Pp. 635-644.

268. Song Q., Yu R., Shui Z., Wang X., Rao S., Lin Z. Optimization of fibre orientation and distribution for a sustainable Ultra-High Performance Fibre Reinforced Concrete (UHPFRC): Experiments and mechanism analysis // Construction and Building Materials. - 2018. - Vol. 169. - Pp. 8-19.

269. Soloviev V., Matiushin E., Mihailov V., Efishov L. Effect of mixture flowability on strength and fiber distribution of ultra high-performance fiber reinforced concrete // В сборнике: E3S Web of Conferences. XXVI International Scientific Conference "Construction the Formation of Living Environment" (F0RM-2023). EDP Sciences, 2023. С. 01012.

270. Soloviev V., Matiushin E. Computational-experimental method for determining the height of steel fiber sedimentation in Ultra-High Performance Self-Compacting Concrete // В сборнике: International Scientific and Practical Symposium "The Future of the Construction Industry: Challenges and Development Prospects". E3S Web of Conferences. Volume 457 (2023). Les Ulis, 2023. С. 01010.

271. Shihada S., Arafa M. Effects of Silica Fume, Ultrafine and Mixing Sequences on Properties of Ultra High Performance Concrete // Asian Journal of Materials Science. - 2010. - Vol. 2. - №. 3. - Pp. 137-146.

272. Paredes J.A., Galvez J.C., Enfedaque A., Alberti M.G. Matrix Optimization of Ultra High Performance Concrete for Improving Strength and Durability // Materials. - 2021. - Vol. 14. - P. 17.

273. Toutanji H.A., El-Korchi T. The influence of silica fume on the compressive strength of cement paste and mortar // Cement and Concrete Research. - Vol. 25. - №. 7. - Pp. 1591-1602.

274. Smarzewski P. Influence of Silica Fume on Mechanical and Fracture Properties of High Performance Concrete // Procedia Structural Integrity. - 2019. - Vol. 17. - Pp. 5-12.

275. Nili M., Ehsani A. Investigating the effect of the cement paste and transition zone on strength development of concrete containing nanosilica and silica fume // Materials & Design. - 2015. - Vol. 75. - Pp. 174-183.

276. Zhang Y., Chang J., Zhao Q., Lam W.L., Shen P., Sun Y., Zhao D., Poon C.S. Effect of dosage of silica fume on the macro-performance and micro/nanostructure of seawater Portland cement pastes prepared with an ultra-low water-to-binder ratio // Cement and Concrete Composites. - 2022. - Vol. 133. - P. 13.

277. Xu D., Tang J., Hu X., Zhou Y., Yu C., Han F., Liu J. Influence of silica fume and thermal curing on long-term hydration, microstructure and compressive strength of ultra-high performance concrete (UHPC) // Construction and Building Materials. - 2023. - Vol. 395. - P. 14.

278. Соловьев В.Г., Матюшин Е.В. Фактор эффективности микрокремнезема в сверхвысокопрочных бетонах // Техника и технология силикатов. 2023. - Т. 30. - № 2. - С. 162 -177.

279. Graybeal B., Davis M. Cylinder or Cube: Strength Testing of 80 to 200 MPa (11.6 to 29 ksi) Ultra-High-Performance Fiber-Reinforced Concrete // ACI Materials Journal. - 2008. - Vol. 105. - №. 6. - Pp. 603-609.

280. Basaldella M., Oneschkow N., Lohaus L. Influence of the specimen production and preparation on the compressive strength and the fatigue resistance of HPC and UHPC // Materials and Structures. -2021. - Vol. 54.

281. Ouyang X., Shi C., Wu Z., Li K., Shan B., Shi J. Experimental investigation and prediction of elastic modulus of ultra-high performance concrete (UHPC) based on its composition // Cement and Concrete Research. - 2020. - Vol. 138. - P. 11.

282. Soloviev V., Matiushin E. The Effects of Corrugated Steel Fiber on the Properties of Ultra-High Performance Concrete of Different Strength Levels // Buildings. - 2023. - Vol. 13. - № 10.

283. Liu C., Shen D., Yang X., Shao H., Tang H., Cai L. Early-age properties and shrinkage induced stress of ultra-high-performance concrete under variable temperature and uniaxial restrained condition // Construction and Building Materials. - 2023. - Vol. 384. - P. 14.

284. Каприелов С.С., Шейнфельд А.В., Чилин И.А., Дондуков В.Г., Селютин Н.М. Модифицированные бетоны: реальность и перспективы // Вестник НИЦ «Строительство». -2024. - Т. 40. - № 1. - С. 92-104.

285. Riedel P. Leutbecher T. Effect of specimen size on the compressive strength of ultra-high performance concrete // AFGC-ACI-fib-RILEM Int. Symposium on Ultra-High Performance Fibre-Reinforced Concrete. - Montpellier, France, 2017.

286. Fladr J. Bily P. Specimen size effect on compressive and flexural strength of high-strength fibre-reinforced concrete containing coarse aggregate // Composites Part B: Engineering. - 2018. - Vol. 138.

- Pp. 77-86.

287. Ming-Zhe A. ZHANG Li-Jun Z., Quan-Xin Y. Size effect on compressive strength of reactive powder concrete // Journal of China University of Mining and Technology. - 2008. - Vol. 18. - Pp. 279282.

288. Zhang C. Wu Z., Luo C., Hu X., Li K., Shi C., Banthia N. Size effect of ultra-high-performance concrete under compression: effects of steel fiber characteristics and water-to-binder ratio // Construction and Building Materials. - 2022. - Vol. 330. - P. 12.

289. Fang H., Gu M., Zhang S., Jiang H., Fang Z., Hu J. Effects of Steel Fiber and Specimen Geometric Dimensions on the Mechanical Properties of Ultra-High-Performance Concrete // Materials.

- 2022. - Vol. 15. - P. 24.

290. Соловьев В.Г., Ефишов Л.И., Матюшин Е.В. Исследование влияния различных типов стальной фибры и их содержания на остаточную прочность современных особо прочных бетонов // В сборнике: Физико-механические испытания, прочность и надежность современных конструкционных и функциональных материалов. Материалы XIV Всероссийской конференции по испытаниям и исследованиям свойств материалов "ТестМат". Москва, 2022. С. 530-539.

291. Соловьев В.Г., Матюшин Е.В. Влияние объемного содержания и вида стальной фибры на прочность сверхвысокопрочного сталефибробетона при сжатии // В сборнике: Строительное материаловедение: настоящее и будущее. Сборник материалов III Всероссийской научной конференции, посвящённой девяностолетию кафедры Строительного материаловедения. Москва, 2023. С. 273-277.

292. Матюшин Е.В., Соловьев В.Г. Влияние состава бетонной матрицы на свойства сверхвысокопрочного фибробетона // В сборнике: Современные проблемы материаловедения. Сборник научных трудов V Международной научно-практической конференции. Липецк, 2024. С. 243-253.

293. Матюшин Е.В., Соловьев В.Г. Физико-механические характеристики сверхвысокопрочного фибробетона с прямой стальной фиброй различного диаметра // В сборнике: Традиции и инновации в строительстве и архитектуре. Строительство и технологии. - 2024. Сборник статей 81-ой Всероссийской научно-технической конференции. Самара, 2024. С. 756764.

294. Соловьев В.Г., Матюшин Е.В., Ефишов Л.И. Влияние вида и объемного содержания стальной фибры на прочность сверхвысокопрочного сталефибробетона при сжатии // Строительные материалы. - 2023. - №11. - С. 20-27.

295. Wille K., Naaman A.E., El-Tawil S., Parra-Montesinos G.J. Ultra-high performance concrete and fiber reinforced concrete: achieving strength and ductility without heat curing // Materials and Structures. - 2012. - Vol. 45. Pp. 309-324.

Приложение А - Рекомендации по проектированию составов СВФБ с волновой

стальной фиброй

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИИ СОВЕТ

УТВЕРЖДАЮ Проректор артиросян с * 2025 г.

по проектированию составов сверхвысокопрочных бетонов с волновой стальной

фиброй

1. Общие положения

1.1 Рекомендации распространяются на метод проектирования составов самоуплотняющихся сверхвысокопрочных бетонов с волновой стальной фиброй классов по прочности на сжатие В^ 120-5^160 (далее - СВФБ).

1.2 Рекомендации содержат требования к исходным сырьевым компонентам, порядок расчета состава, указания по приготовлению сталефибробетонной смеси и контролю основных свойств смеси и фибробетона.

2. Исходные материалы

2.1 Рекомендации распространяются на сверхвысокопрочные фибробетоны, изготовленные на портландцементе типа ЦЕМ I классов по прочности не ниже 42,5, соответствующих требованиям ГОСТ 31108. В качестве заполнителя следует применять промытые фракционированные кварцевые пески с содержанием пылеватых и глинистых частиц не более 0,1% по массе. Максимальный размер частиц заполнителя следует ограничивать 0,8-1,6 мм. В качестве активной минеральной добавки (АМД) следует применять микрокремнезем конденсированный уплотненный (МКУ) и микрокремнезем конденсированный неуплотненный (МК) с содержанием аморфного диоксида кремния не менее 85% и соответствующий требованиям ГОСТ Р 58894. В качестве инертной

минеральной добавки (ИМД) допускается применять молотый кварцевый песок (кварцевая мука) или мрамор (микрокальцит) с удельной поверхностью не менее 200 м2/кг. В качестве суперпластификатора следует применять добавки на основе эфиров поликарбоксилатов (рекомендуемые коммерчески доступные добавки - Sika ViscoCrete 24НЕ, Sika ViscoCrete E35; средняя дозировка указанных добавок составляет 2-3% от массы цемента). Рекомендации распространяются на составы, содержащую стальную волновую фибру длиной до 22 мм, диаметром до 0,3 мм, изготовленную из проволоки с временным сопротивлением разрыву не менее 2700 МПа.

3. Проектирования составов

3.1 Задание на проектирование

При осевом растяжении СВФБ могут быть получены два значения напряжения, как схематически показано на диаграмме рисунка 1 : напряжение в момент образования первой трещины (<7СС) и максимальное напряжение после образования первой трещины (стрс). При соблюдении неравенства асс < арс фибробетон является деформационно упрочняющимся. К преимуществам таких фибробетонов относят более высокую энергию разрушения по сравнению с обычными (деформационно-разупрочняющимися) фибробетонами, а также высокую предельную относительную деформацию при осевом растяжении, значение которой может превышать деформацию предела текучести арматурной стали. Таким образом, проектирование состава СВФБ необходимо вести исходя из двух условий: 1) обеспечение требуемой прочности СВФБ при сжатии (/?^й т); 2) обеспечение у = — > 1,1.

3.2 Назначение содержания активных и инертных минеральных добавок Содержание микрокремнезема (в процентах от массы цемента) рекомендуется принимать в зависимости от проектируемого класса по прочности на сжатие: для класса Bf 120 - 10%, для классов Bf 130, Bf 140, Bf 150 - 20% и для класса Bf 160 - 30%. Количество инертной минеральной добавки рекомендуется принимать не менее 20% от массы цемента.

Рисунок 1. Диаграмма «напряжение-относительная деформация» деформационно-

упрочняющегося СВФБ.

Оптимальное соотношение между НМД и может быть установлено экспериментально, для чего следует определить диаметр расплыва теста с постоянным объемным содержанием твердой части, фиксированном значении МК/Ц и различным значением ИМД/Ц. В качестве оптимального варианта выбирается состав с наибольшим диаметром расплыва.

3.3 Порядок проектирования

Исходными данными для проектирования являются: активность портландцемента (К„), длина и диаметр стальной фибры (If, df), плотность упаковки частиц заполнителя (Ф), удельная поверхность заполнителя (53), содержание микрокремнезема и инертной минеральной добавки в процентах от массы цемента (МК/Ц, ИМД/Ц), истинные плотности портландцемента, заполнителя, микрокремнезема, инертного наполнителя и стальной фибры (рц, р3, рмк, рн, pf), а также модули упругости заполнителя, наполнителя и стальной фибры (Е3, Ен, Ef). При отсутствии экспериментальных данных рекомендуется принимать следующие значения истинной плотности: рц = 3100 кг/м3, р3 = 2650 кг/м3, рмк = 2200 кг/м3, рн = 2650 кг/м3, p¡ = 7800 кг/м3; и модуля упругости: Е3 = 70 ГПа, Ен = 70 ГПа, Ef = 200 ГПа. Коэффициент ориентации фибры, а0, для самоуплотняющихся смесей принимается равным 0,6 вне зависимости от геометрических размеров формуемого изделия, для которого проектируется состав СВФБ. При необходимости влияние геометрических размеров изделия и фибры могут быть учтены по соответствующим формулам (Laranjeira F., Aguado A., Molins С., Grünewald S., Walraven J., Cavalaro S. Framework to predict the orientation of Fibers in FRC: A novel philosophy // Cement and Concrete Research. 2012. Vol. 42. Pp. 752-768).

3.3.1 Расчет требуемой прочности СВФБ заданного класса по прочности на сжатие:

Rfb.r = ^ [МПа] (1)

3.3.2 Расчет объема заполнителя:

К = drfhs3] i-* [м3] (2)

106 Ф

где dT - толщина прослойки избыточного теста на поверхности частиц заполнителя,

м км.

Величину dT рекомендуется принимать в зависимости от требуемой марки самоуплотняющейся бетонной смеси по удобоукладываемости в соответствии с ГОСТ Р 59714: РК1 - 30 мкм, РК2 - 40 мкм, РКЗ - 60 мкм. Максимально допустимый диаметр расплыва сталефибробетонной смеси (по конусу Абрамса) с фиброй с заданными геометрическими размерами следует определять по формуле:

. 388

РКто* = (-р-+115) -2 [мм]

(3)

1 /"К

где й[ед - эквивалентный диаметр стальной фибры {й^ея = (1,5 ■ 1Г ■ ), мм.

Если рассчитанное по формуле 3 значение диаметра расплыва превышает среднее значение для требуемой марки по удобоукладываемости, принимается марка ниже на одну ступень.

3.3.3 На данном этапе расчета задаются начальным объемным содержанием стальной фибры, Уг о, которое рекомендуется принимать равным 1%. Затем рассчитывают водоцементное соотношение:

0,39 • Яц

- • I I -+- К• п I

(4)

В/Ц =

(1 + 0,001 33,2

' (1 + ке„ ■ р)

где: хг ~ фактор фибры (хг = ■ 1г/с1г), %;

р - доля микрокремнезема в составе смешанного вяжущего (р =

^егг ~ фактор эффективности микрокремнезема = -0,99 ■ 1п(р) + 0,034). Если по результатам расчета оказалось, что В/Ц < 0,2, то следует использовать другой портландцемент с более высоким значением активности /?ц, так как при В/Ц < 0,2 проблематично получить самоуплотняющуюся сталефибробетонную смесь. Если В/Ц > 0,2, то переходят к следующему шагу. 3.3.4 Определяют прочность бетонной матрицы на сжатие:

= 0,39

в/цЭфф

- 33,2 [МПа]

(5)

где В/ЦЭфф - эффективное водоцементное соотношение, учитывающее влияние

микрокремнезема на прочность (В/ЦЭфф =

В/ц

1+Р'ке/у

3.3.5 Определяют прочность бетонной матрицы на осевое растяжение:

йм = (0,016 ■ Дь + 1,64) • (1 + 2,38 • И,) [МПа] (6)

3.3.6 Для дальнейших расчетов необходимо знать модуль упругости бетонной матрицы Еь, для чего рассчитывается состав бетонной матрицы по массе и объему, исходя из полученных на предыдущих этапах соотношений между компонентами. Масса цемента определяется по формуле:

1-й,_ г п

(7)

4 ( 1 I В/Ц| МК/Ц| н/ц [кг]

л_ п.... п.. '

Рц Рв Рмк Рн '

Масса воды, микрокремнезема и наполнителя определяются по формулам:

В = Ц • В/Ц [кг]

(В)

. (0,5 + 1,7 ■ е-°'62 ш, ш > 2,0

^ (1,0, ш < 2,0 К '

где ш —параметр, который вычисляется по формуле:

со = 1Г -пг [1/мм2] (21)

где -относительное содержание фибр на единицу площади поперечного сечения:

пГ= ¿^Еед/мм2] (22)

3.3.11 Рассчитывается напряжение арс по формуле:

V = «о " «1" 0 ' V ' ' [МПа] (23)

3.3.12 Рассчитывается соотношение между арс и стсс:

У = ^ (24)

Если по результатам проведенного расчета у < 1,1, то следует увеличить объемное содержание стальной фибры на 0,2% и провести расчет по формулам 4-23 с новым значением

Если у > 1,1, то определяют окончательный расход компонентов на 1 м3 сталефибробетонной смеси:

Цф = Ц • (1000 - Уг ■ 10)/1000 [кг] (25)

Вф = В ■

(1000 - Уг ■ 10)/1000 [кг] (26)

МКф = МК • (1000 - V, ■ 10)/1000 [кг] (27)

Нф = Н ■ (1000 - Уг ■ 10)/1000 [кг] (28)

Зф = 3 ■ (1000 - Уг ■ 10)/1000 [кг] (29)

СФ = Г^Мкг] (30)

3.3.13 Определяется модуль упругости сталефибробетона:

Е,ь =Еь-( 1- Уг/100) + Е{ ■ 1^/100 [ГПа] (31)

3.3.14 Определяются относительные деформации при напряжениях, соответствующих асс и арс (см. рисунок 1):

гсс=^-100 [%] (32)

£рс = 1ДЗ ■ 1п{ррс1асс) + 0,13 [%] (33)

Так как предлагаемый метод проектирования подразумевает несколько итераций, каждая из которых включает в себя большое количество формул, рекомендуется рассчитывать состав бетона при помощи ЭВМ. Алгоритм для программы представлен на

рисунке 2. На рисунке отображены только основные этапы, которые требуют также дополнительных промежуточных расчетов, формулы для которых могут быть найдены по тексту выше.

X"

В в оо исходных данных

.......&.......

Расчет ЯЬЛт Уравнение(1)

........г.......

.......±.......

Расчет Уг Уравнение(2)

:::;::х::::::

Расчет РК„1Я,3 Уравнение(3)

х:::г:х

Расчет В/Ц Уравнение(4)

А.

Увеличить активность цемента Яц

ВЦ> 0.2?

Расчет Kh Уравнение(5)