Influence of dispersed reinforcement parameters on the high-strength steel fiber concrete creep perfomance

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Introduction. At the present time, in the construction of nuclear power plants (NPP), non-removable formwork made of high-strength steel fibre concrete (SFRC) is used. Due to improved physical and mechanical properties and high adhesion to monolithic concrete, the SFRC formwork is a load-bearing element. The result is a structure with combined reinforcement in the form of bar reinforcement and high-strength SRFC layers. The calculation of the actual stress-strain state of such structures requires knowing the design characteristics of used materials. High-strength SFRC is understudied material, and research of its properties, especially under long-term loads, is a crucial task.Materials and methods. Experimental studies of the effect of dispersion reinforcement parameters (type of steel fibre and its volume) on the creep value of SFRC made on a high-strength cement-sand matrix have been carried out. The research was carried out on the same matrix composition for three types of steel fibres suitable for the manufacture of 30 mm formwork sheets with a thickness of 30 mm, and most commonly found the in Russian market. A volumetric fibre content of up to 6 % was considered in the study. The load level is 0.3 of the breaking strength (prism strength).Results. The actual values of the SFRC creep parameters required to carry out the calculations of structures with combined reinforcement.Conclusions. It is found that the introduction of steel fiber up to 6 % provides a reduction of ultimate creep measure up to 20 % as compared to a fine-grained matrix. However, with up to 1.5 % volumetric content of fibre, an increase of up to 10 % in creep may also occur as a result of matrix decompaction. In the view of the large number of factors affecting the properties of SFRC, the calculated characteristics should be determined experimentally.

About the authors

Dmitriy E. Kapustin

Moscow State University of Civil Engineering (National Research University) (MGSU)

Email: kde90@bk.ru
SPIN-code: 6645-1159

References

  1. Рабинович Ф.Н. Композиты на основе дисперсно армированных бетонов // Вопросы теории и проектирования, технология, конструкции : монография. М. : Изд-во АСВ, 2011. 642 с.
  2. Дорф В.А., Красновский Р.О., Капустин Д.Е. На пути к реализации технологии возведения зданий и сооружений АЭС из армоблоков с несъемной сталефибробетонной опалубки // Строительство в атомной отрасли. 2020. № 1. С. 47–54. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=21641326
  3. Капустин Д.Е. Прочностные и деформационные характеристики несъемной сталефибробетонной опалубки как несущего элемента железобетонных конструкций : дис. … канд. техн. наук. М., 2015. 211 с.
  4. Тамразян А.Г. Жесткость изгибаемых железобетонных элементов с учетом нелинейной ползучести высокопрочного бетона на основе вязко-упругой модели наследственного старения // Вестник МГСУ. 2011. № 2 (1). С. 121–126. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=17586454
  5. Домарова Е.В. Влияние ползучести на напряженно-деформированное состояние железобетонных многоэтажных зданий // Строительство и реконструкция. 2022. № 3 (101). С. 14–22. URL: https://construction.elpub.ru/jour/article/view/475
  6. Bourne-Webb P.J. The role of concrete creep under sustained loading, during thermo-mechanical testing of energy piles // Computers and Geotechnics. 2020. Vol. 118. P. 103309. doi: 10.1016/j.compgeo.2019.103309
  7. Torres P.P., Ghorbel E., Wardeh G. Towards a new analytical creep model for cement-based concrete using design standarts approach // Buildings. 2021. Vol. 11. P. 155. doi: 10.3390/buildings11040155
  8. Yuqi Zhou, Weiyi Chen, Peiyu Yan. Measurement and modeling of creep property of high-strength concrete considering stress relaxation effect // Journal of Building Engineering. 2022. Vol. 56. Issue 9. P. 104726. doi: 10.1016/j.jobe.2022.104726
  9. Wang Hui, Wang Yue. Review on self-compacting concrete creep // IOP Conference Series Earth and Environmental Science. 2021. Vol. 634. P. 012112. doi: 10.1088/1755-1315/634/1/012112
  10. Моисеенко Г.А. Изменение призменной прочности и модуля упругости высокопрочного сталефибробетона и его матрицы в зависимости от возраста // Строительные материалы. 2020. № 6. С. 13–17. doi: 10.31659/0585-430X-2020-781-6-13-17
  11. Безгодов И.М. Исследования физико-механических характеристик высокопрочных бетонов // Технологии бетонов. 2022. № 4 (183). С. 31–36.
  12. Vijaya kumar Setti, Dean kumar B., Swami B.L.P. Creep strain behaviour of triple-blended steel fiber self-compacting concrete // IOP Conference Series Earth and Environmental Science. 2022. Vol. 982. Issue 1. P. 012010. doi: 10.1088/1755-1315/982/1/012010
  13. Muller H.S. Constitutive models for creep of concrete — from the past to the future // Промышленное и гражданское строительство. 2019. № 3. С. 55–69. doi: 10.33622/0869-7019.2019.03.55-69
  14. Карпенко Н.И., Каприелов С.С., Петров А.Н. Исследование физико-механических и реологических свойств высокопрочных сталефибробетонов из самоуплотняющихся смесей // Фундаментальные, поисковые и прикладные исследования РААСН по научному обеспечению развития архитектуры, градостроительства и строительной отрасли российской федерации в 2017 году : сб. науч. тр. Российской академии архитектуры и строительных наук. Т. 2. М., 2018. С. 237–246. doi: 10.22337/9785432302663-237-246
  15. Каприелов С.С., Чилин И.А. Сверхвысокопрочный самоуплотняющийся фибробетон для монолитных конструкций // Строительные материалы. 2013. № 7. С. 28–30.
  16. Смирнов Д.А., Харлаб В.Д. Линейная ползучесть зрелого фибробетона // Вестник гражданских инженеров. 2010. № 4 (25). С. 56–60. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=15633247
  17. Смирнов Д.А. Расчет сталефибробетонных статически неопределимых конструкций с учетом ползучести // Вестник гражданских инженеров. 2011. № 3 (28). С. 51–54. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=17333079
  18. Mangat P.S., Azari M.M. A theory for the creep of steel fibre reinforced cement matrices under compression // Journal of Material Science. 1985. Vol. 20. Pp. 1119–1133. doi: 10.1007/BF00585757
  19. Elzaigh W.A. Steel concrete reinforced concrete ground slab // University of Pretoria. 2001. Vol. 2. Pp. 2-1–2-25.
  20. Nakov D. Experimental and analytical analysis of creep of steel fibre reinforced concrete // Periodica Polytechnica Civil Engineering. 2018. Vol. 62. Issue 1. Pp. 226–231. doi: 10.3311/PPci.11184
  21. Balaguru P., Ramakrishnan V. Properties of fiber reinforced concrete: workability, behaviour under long-term loading and air-void characteristics // ACI Materials Journal. 1988. Vol. 85. Issue 3. Pp. 189–196. URL: http://www.concrete.org/Publications/InternationalConcreteAbstractsPortal.aspx.aspx?m=details&i=1849

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».