Technique and technology of silicates Technique and technology of silicates Техника и технология силикатов 2076-0655 99210 10.62980/2076-0655-2025-91-100 nqelwc ОСНОВНАЯ РУБРИКА MAIN RUBRIC ОСНОВНАЯ РУБРИКА IMPACT OF GLASS COMPOSITE FIBER ON THE PHYSICO-MECHANICAL PROPERTIES OF HEAVY CONCRETE ВЛИЯНИЕ СТЕКЛОКОМПОЗИТНОЙ ФИБРЫ НА ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ТЯЖЕЛОГО БЕТОНА Соловьев Вадим Геннадьевич Solovev Vadim Gennadievich s_vadim_g@mail.ru

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 Сизяков И. Д. Sizyakov I. D. sid89152578878@yandex.ru ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет» Москва Россия National Research Moscow State University of Civil Engineering Moscow Russian Federation Московский государственный строительный университет Moscow State University of Civil Engineering 06 06 2025 06 06 2025 32 1 91 100 05 03 2025 19 03 2025 https://tsilicates.ru/en/nauka/article/99210/view

Получение бетонов с заданными свойствами позволяет решать большинство конструкторских задач. Применения стеклокомпозитной фибры в качестве дисперсного армирования тяжёлых бетонов позволит не только полу-чить материалы с повышенными эксплуатационными характеристиками и вязким разрушением, но и материалы со специальными свойствами такими как радиопрозрачность, повышенные диэлектрические свойства. В исследования определялись физико-механические и энергетические характеристики фибробетонов со стеклокомпозитной фиброй. С помощью ортогонального центрально-композиционного планирования получены 4 зависимости от рецептурных параметров дисперсно-армированного бетона. По результатам анализа полученных функций выделены оптимальные параметры концентраций стеклокомпозитной фибры и её геометрических параметров. С точки зрения прочности на растяжение-сжатие оптимальным составом фибробетона является прямолинейная фибра с шагом навивки 4 мм и объемным содержанием 2%. С точки зрения энергетических характеристик оптимум будет находиться с прямо-линейной фиброй с шагом навивки 5,5 мм и объемным содержанием (1,8-2,0) %. В этом случае энергия на разрушение образца увеличивается более чем в 2 раза в сравнении минимальными значениями функции отклика в области варьирования.

The development of concrete with predefined properties makes it possible to solve most structural design challenges. The use of glass composite fiber as dispersed reinforcement in heavy concrete allows the production of materials not only with enhanced performance characteristics and increased fracture toughness, but also with special properties such as radio transparency and elevated dielectric strength. In this study, the physical, mechanical, and energy-related properties of fiber-reinforced concrete containing glass composite fiber were evaluated. Using an orthogonal central composite design (CCD), four response functions were obtained based on formulation parameters of dispersed-reinforced concrete. Analysis of these functions revealed optimal values for both the concentration and geometric parameters of the glass com-posite fiber. From the standpoint of tensile-compressive strength, the optimal composition includes straight fibers with a helix pitch of 4 mm and a volumetric content of 2%. In terms of energy characteristics, the optimum is achieved with straight fibers having a helix pitch of 5.5 mm and a fiber content of 1.8–2.0%. In this case, the energy required for specimen fracture increases by more than twofold compared to the minimum values of the response function within the experimental range.

 фибра стеклокомпозитная фибра стеклопластиковая фибра математическое планирование вязкость разрушения трещиностойкость остаточная прочность дисперсное армирование fiber glass composite macrofiber fiber-reinforced concrete residual tensile strength design of experiments Работа выполнена в НИУ МГСУ в рамках реализации Программы развития университета «ПРИОРИТЕТ 2030». Проект 3.1 «Научный прорыв в строительной отрасли – новые технологии, новые материалы, новые методы». The work was carried out at NIU MSCU within the framework of the University Development Program “PRIORITY 2030”. Project 3.1 “Scientific breakthrough in the construction industry - new technologies, new materials, new methods”

Ю.М. Баженов, Чернышев Е.М., Коротких Д.Н. Конструиро-вание структур современных бетонов: определяющие принци-пы и технологические платформы // Строительные материалы. 2014. № 3. С. 6–14. Yu.M. Bazhenov, Chernyshev E.M., Korotkih D.N. Konstruiro-vanie struktur sovremennyh betonov: opredelyayuschie princi-py i tehnologicheskie platformy // Stroitel'nye materialy. 2014. № 3. S. 6–14. Tang J. et al. A Review on Multi-Scale Toughening and Regulat-ing Methods for Modern Concrete: From Toughening Theory to Practical Engineering Application // Research. 2024. Vol. 7. Pp. 0518. DOI: 10.34133/research.0518. Tang J. et al. A Review on Multi-Scale Toughening and Regulat-ing Methods for Modern Concrete: From Toughening Theory to Practical Engineering Application // Research. 2024. Vol. 7. Pp. 0518. DOI: 10.34133/research.0518. Yang W. et al. Effect of Glass Fiber on Flexural Performance of Gfrp-Rc Beams Under Sustained Loading and Alkaline Environ-ment: Experimental, Numerical and Analytical Investigations. 2024. DOI: 10.2139/ssrn.4712786. Yang W. et al. Effect of Glass Fiber on Flexural Performance of Gfrp-Rc Beams Under Sustained Loading and Alkaline Environ-ment: Experimental, Numerical and Analytical Investigations. 2024. DOI: 10.2139/ssrn.4712786. Yuan H., Fan Y.C., You X.M., Fu B., Zou Q.Q. Pullout behavior of recycled macro fibers in the cementitious matrix: Analytical model and experimental validation // Composite Structures. 2024. Vol. 328. Pp. 117690. DOI: 10.1016/j.compstruct.2023.117690. Yuan H., Fan Y.C., You X.M., Fu B., Zou Q.Q. Pullout behavior of recycled macro fibers in the cementitious matrix: Analytical model and experimental validation // Composite Structures. 2024. Vol. 328. Pp. 117690. DOI: 10.1016/j.compstruct.2023.117690. Hoffman I.S., Piva J.H., Wanderlind A., Antunes E.G.P. Rein-forced concrete beams coated with fiberglass-reinforced polymer-ic profiles as partial substitutes for the transverse reinforcement // Rev. IBRACON Estrut. Mater. 2020. Vol. 13, № 6. Pp. e13608. DOI: 10.1590/s1983-41952020000600008. Hoffman I.S., Piva J.H., Wanderlind A., Antunes E.G.P. Rein-forced concrete beams coated with fiberglass-reinforced polymer-ic profiles as partial substitutes for the transverse reinforcement // Rev. IBRACON Estrut. Mater. 2020. Vol. 13, № 6. Pp. e13608. DOI: 10.1590/s1983-41952020000600008. Barbhuiya S., Das B.B., Kanavaris F. A review of fracture prop-agation in concrete: fundamentals, experimental techniques, modelling and applications // Magazine of Concrete Research. 2024. Vol. 76, № 10. Pp. 482–514. DOI: 10.1680/jmacr.23.00143. Barbhuiya S., Das B.B., Kanavaris F. A review of fracture prop-agation in concrete: fundamentals, experimental techniques, modelling and applications // Magazine of Concrete Research. 2024. Vol. 76, № 10. Pp. 482–514. DOI: 10.1680/jmacr.23.00143. Сизяков И.Д., Веселов В.К. Влияние стеклопластиковой фиб-ры на свойства бетонных смесей // Традиции и инновации в строительстве и архитектуре. Самара, 2024. С. 810–816. Sizyakov I.D., Veselov V.K. Vliyanie stekloplastikovoy fib-ry na svoystva betonnyh smesey // Tradicii i innovacii v stroitel'stve i arhitekture. Samara, 2024. S. 810–816. Сизяков И.Д. Трещиностойкость бетона со стеклопластико-вой и стальной фиброй // Инженерный вестник Дона. 2024. Т. 5, № 113. С. 379–387. Sizyakov I.D. Treschinostoykost' betona so stekloplastiko-voy i stal'noy fibroy // Inzhenernyy vestnik Dona. 2024. T. 5, № 113. S. 379–387. Соловьев В.Г., Сизяков И.Д. Физико-механические свойства бетонов со стеклопластиковой фиброй // Сборник материалов III Всероссийской научной конференции, посвящённой девя-ностолетию кафедры Строительного материаловедения. Москва: Национальный исследовательский Московский госу-дарственный строительный университет, 2023. С. 278–283. Solov'ev V.G., Sizyakov I.D. Fiziko-mehanicheskie svoystva betonov so stekloplastikovoy fibroy // Sbornik materialov III Vserossiyskoy nauchnoy konferencii, posvyaschennoy devya-nostoletiyu kafedry Stroitel'nogo materialovedeniya. Moskva: Nacional'nyy issledovatel'skiy Moskovskiy gosu-darstvennyy stroitel'nyy universitet, 2023. S. 278–283. Хозин В.Г., Гиздатуллин А.Р. Совместимость полимерком-позитной арматуры с цементным бетоном в конструкциях // Строительные материалы. 2017. № 11. С. 30–38. Hozin V.G., Gizdatullin A.R. Sovmestimost' polimerkom-pozitnoy armatury s cementnym betonom v konstrukciyah // Stroitel'nye materialy. 2017. № 11. S. 30–38. Başsürücü M., Fenerli̇ C., Kina C., Akbaş Ş.D. Effect of Fiber Type, Shape and Volume Fraction on Mechanical and Flexural Properties of Concrete // Journal of Sustainable Construction Materials and Technologies. 2022. Vol. 7, № 3. Pp. 158–171. DOI: 10.47481/jscmt.1137088. Başsürücü M., Fenerli̇ C., Kina C., Akbaş Ş.D. Effect of Fiber Type, Shape and Volume Fraction on Mechanical and Flexural Properties of Concrete // Journal of Sustainable Construction Materials and Technologies. 2022. Vol. 7, № 3. Pp. 158–171. DOI: 10.47481/jscmt.1137088. Abd Elmoaty A.E.M., Morsy A.M., Harraz A.B. Effect of Fiber Type and Volume Fraction on Fiber Reinforced Concrete and Engineered Cementitious Composite Mechanical Properties // Buildings. 2022. Vol. 12, № 12. Pp. 2108. DOI: 10.3390/buildings12122108. Abd Elmoaty A.E.M., Morsy A.M., Harraz A.B. Effect of Fiber Type and Volume Fraction on Fiber Reinforced Concrete and Engineered Cementitious Composite Mechanical Properties // Buildings. 2022. Vol. 12, № 12. Pp. 2108. DOI: 10.3390/buildings12122108. Александрова О.В., Мацеевич Т.А., Кирьянова Л.В., Соловь-ев В.Г. Статистические методы решения технологических за-дач: учебное пособие. Москва: НИУ МГСУ, 2017. 154 с. Aleksandrova O.V., Maceevich T.A., Kir'yanova L.V., Solov'-ev V.G. Statisticheskie metody resheniya tehnologicheskih za-dach: uchebnoe posobie. Moskva: NIU MGSU, 2017. 154 s. Задорожная Е.А. Теория планирования эксперимента. Че-лябинск: Издательский центр ЮУрГУ, 2018. 92 с. Zadorozhnaya E.A. Teoriya planirovaniya eksperimenta. Che-lyabinsk: Izdatel'skiy centr YuUrGU, 2018. 92 s. Дворкин Л.И., Ковальчук Т.В. Проектирование составов фибробетона с использованием экспериментально-статистических моделей // Технологии бетонов. 2016. № 11–12. С. 29–35. Dvorkin L.I., Koval'chuk T.V. Proektirovanie sostavov fibrobetona s ispol'zovaniem eksperimental'no-statisticheskih modeley // Tehnologii betonov. 2016. № 11–12. S. 29–35.