Визначення впливу кількості поліпропіленової фібри та пластифікатору на міцність і зносостійкість бетонів жорстких дорожніх покриттів

Автор(и)

  • Сергій Олексійович Кровяков Одеська державна академія будівництва та архітектури, Україна https://orcid.org/0000-0002-0800-0123
  • Олег Ігорович Фіногенов Одеська державна академія будівництва та архітектури, Україна https://orcid.org/0009-0005-3631-4786
  • Андрій Васильович Ігнатенко Одеська державна академія будівництва та архітектури, Україна https://orcid.org/0000-0001-9222-1051

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2025.322590

Ключові слова:

поліпропіленова фібра, пластифікатор, жорстке дорожнє покриття, міцність бетону, зносостійкість бетону, експериментально-статистичне моделювання

Анотація

Об’єктом дослідження є модифіковані пластифікатором лігносульфонатного типу бетони і фібробетони жорстких дорожніх покриттів з поліпропіленової фіброю. Вирішується проблема  отримання бетонів з підвищеною міцністю і зносостійкістю. У проведеному за D-оптимальним планом експерименті варіювалися 3 фактори складу: кількість цементу (300–380 кг/м3), пластифікатору на базі лігносульфонатів (0,6–1,0 %), поліпропіленової фібри з довжиною волокон 39 мм (0–3 кг/м3). Всі бетонні суміші мали рухомість S1.

Розраховано комплекс експериментально-статистичних моделей. Встановлено, що при підвищенні кількості пластифікатору В/Ц суміші знижується на 12–15 % а введення фібри несуттєво впливає на В/Ц. За рахунок введення фібри міцність бетонів на стиск у проєктному віці зростає приблизно на 3,5 МПа, рання міцність на стиск практично не змінюється, міцність на розтяг при згині зростає на 0,5–0,6 МПа, стиранність знижується на 0,07–0,08 г/см2 (17–19 %). Найбільш відчутні зміни властивостей відбуваються при введенні фібри у кількості 2–2,5 кг/м3. При збільшенні кількості цементу підвищується міцність та зносостійкость бетонів, а також ефективність використання дисперсного армування.

При підвищенні кількості пластифікатору з 0,6 до 0,9 % міцність бетонів на стиск у віці 3 діб зростає приблизно на 2 МПа, у проєктному віці зростає приблизно на 5 МПа, обмежено зростає міцність на розтяг при згині та знижується стиранність бетонів (підвищується зносостійкість).

За рахунок дисперсного армування і використання раціональної кількості пластифікатору отримано бетони дорожніх покриттів з необхідною для заданої категорії дороги міцністю та підвищеною зносостійкістю при зниженій витраті в’яжучого, які можуть використовуватися на практиці

Біографії авторів

Сергій Олексійович Кровяков, Одеська державна академія будівництва та архітектури

Доктор технічних наук, професор, проректор з наукової роботи

Кафедра автомобільних доріг та аеродромів

Олег Ігорович Фіногенов, Одеська державна академія будівництва та архітектури

Аспірант

Кафедра автомобільних доріг та аеродромів

Андрій Васильович Ігнатенко, Одеська державна академія будівництва та архітектури

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра автомобільних доріг та аеродромів

Посилання

  1. Radovskiy, B., Nahaichuk, V. (2020). World experience and modern approaches to the use of cement concrete pavement. Dorogi i Mosti, 21, 188–200. https://doi.org/10.36100/dorogimosti2020.21.188
  2. DBN V.2.3-4:2015. Highways. Part I. Design. Part II. Building.
  3. Murph, D., Liu, J., Liu, J. (2022). Designs of Abrasion Resistant and Durable Concrete Pavements Made with SCMs for Cold Climates. Journal of Transportation Engineering, Part B: Pavements, 148 (2). https://doi.org/10.1061/jpeodx.0000360
  4. Al Harki, B. Q. K., Al Jawahery, M. S., Abdulmawjoud, A. A. (2022). Hybrid Steel Fiber of Rigid Pavements: A 3D Finite Element and Parametric Analysis. Coatings, 12 (10), 1478. https://doi.org/10.3390/coatings12101478
  5. Salman, A., Hassan, A., Galal, S., Hassan, A. (2024). Effect of Carbon Nanotubes and Steel Fibers on the Rigid Pavement Reinforced with Steel Bars and GFRP Bars. Proceedings of the ICSDI 2024 Volume 1, 89–97. https://doi.org/10.1007/978-981-97-8712-8_12
  6. Kos, Ž., Kroviakov, S., Kryzhanovskyi, V., Grynyova, I. (2022). Research of Strength, Frost Resistance, Abrasion Resistance and Shrinkage of Steel Fiber Concrete for Rigid Highways and Airfields Pavement Repair. Applied Sciences, 12 (3), 1174. https://doi.org/10.3390/app12031174
  7. Spyridis, P., Mellios, N. (2022). Tensile Performance of Headed Anchors in Steel Fiber Reinforced and Conventional Concrete in Uncracked and Cracked State. Materials, 15 (5), 1886. https://doi.org/10.3390/ma15051886
  8. Surianinov, M., Andronov, V., Otrosh, Y., Makovkina, T., Vasiukov, S. (2020). Concrete and Fiber Concrete Impact Strength. Materials Science Forum, 1006, 101–106. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/msf.1006.101
  9. Sikandar, A., Ali, M. (2023). Composition of Engineered Cementitious Composite with Local Materials, Composite Properties and Its Utilization for Structures in Developing Countries. IOCBD 2023, 16. https://doi.org/10.3390/iocbd2023-15179
  10. Santhosh, J. C., Samal, S. R., Ganesh, V. N., Pavani, D., Sridhar, R. S. (2022). Experimental Investigation on the Effect of Polypropylene Fibers with Respect to the Fatigue Behavior of Rigid Pavement. Recent Developments in Sustainable Infrastructure (ICRDSI-2020) – GEO-TRA-ENV-WRM, 383–395. https://doi.org/10.1007/978-981-16-7509-6_31
  11. Julon, L., Zarate, B., Silvera, M., Campos, F., Silvera, M., Palacios-Alonso, D. (2023). Evaluation of the influence of polypropylene fiber on the flexural strength of rigid pavements. Proceedings of the 21th LACCEI International Multi-Conference for Engineering, Education and Technology (LACCEI 2023): “Leadership in Education and Innovation in Engineering in the Framework of Global Transformations: Integration and Alliances for Integral Development.” https://doi.org/10.18687/laccei2023.1.1.491
  12. Spyra, J., Mellios, N., Borttscheller, M., Spyridis, P. (2024). Influence of Polymer Fibre Reinforcement on Concrete Anchor Breakout Failure Capacity. Polymers, 16 (15), 2203. https://doi.org/10.3390/polym16152203
  13. Fawzi, R. Q., Awad, H. K. (2023). The Influence of Polypropylene Fiber and Silica Fume on the Mechanical Properties of No-Fine Concrete with Recycled Aggregate. E3S Web of Conferences, 427, 02002. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202342702002
  14. Sanytsky, M., Kropyvnytska, T., Vakhula, O., Bobetsky, Y. (2023). Nanomodified Ultra High-Performance Fiber Reinforced Cementitious Composites with Enhanced Operational Characteristics. Proceedings of CEE 2023, 362–371. https://doi.org/10.1007/978-3-031-44955-0_36
  15. Kryzhanovskyi, V., Umbach, C., Orlowsky, J., Middendorf, B., Auras, M., Grillich, P. (2024). Denkmalkonforme Instandsetzung der Beton‐Glas‐Fenster der St.‐Mauritius‐Kirche. Bautechnik, 101 (5), 299–308. https://doi.org/10.1002/bate.202300117
  16. Ubair Ul Islam, S., Chopra, A., Tiwary, A. K. (2023). Finite Element Analysis of High-Strength Concrete Pavement Made With The Addition Of Fibres. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 1110 (1), 012025. https://doi.org/10.1088/1755-1315/1110/1/012025
  17. Volchuk, V. M., Kotov, M. A., Plakhtii, Y. G., Tymoshenko, O. A., Zinkevych, O. H. (2025). Investigation of the influence of the heterogeneous structure of concrete on its strength. Results in Materials, 25, 100659. https://doi.org/10.1016/j.rinma.2025.100659
  18. Kroviakov, S. O., Finohenov, O. I. (2024). Comparison of the effectiveness of superplasticizers in concretes for rigid pavement. Modern Construction and Architecture, 8, 65–71. https://doi.org/10.31650/2786-6696-2024-8-65-71
  19. Kos, Ž., Kroviakov, S., Kryzhanovskyi, V., Hedulian, D. (2022). Strength, Frost Resistance, and Resistance to Acid Attacks on Fiber-Reinforced Concrete for Industrial Floors and Road Pavements with Steel and Polypropylene Fibers. Materials, 15 (23), 8339. https://doi.org/10.3390/ma15238339
  20. Dvorkin, L., Ribakov, Y. (2012). Mathematical Experiments Planning in Concrete Technology. Nova Science Publishers, 172.
  21. Lyashenko, T. V., Voznesensky, V. A. (2017). Composition-Process Fields Methodology in Computational Building Materials Science. Оdesa: Astroprint, 168.
  22. BS EN 12350-2:2019. Testing fresh concrete - Slump test.
  23. BS EN 12390-3:2009. Testing hardened concrete - Compressive strength of test specimens.
  24. BS EN 12390-5:2009. Testing hardened concrete - Flexural strength of test specimens.
  25. ASTM C944/C944M-19. Standard test method for abrasion resistance of concrete or mortar surfaces by the rotating-cutter method. ASTM International. Available at: https://cdn.standards.iteh.ai/samples/104586/827f54b874d44a55a45b20b7b93c1690/ASTM-C944-C944M-19.pdf
  26. Dvorkin, L. Y., Zhytkovskyi, V. V., Bordiuzhenko, O. M., Marchuk, V. V., Rubtsova, Yu. O. (2021). Betony novoho pokolinnia. Rivne: Nats. un-t vod. hosp-va ta pryrodokorystuvannia, 316.
  27. Lin, C., Kanstad, T., Jacobsen, S., Ji, G. (2023). Bonding property between fiber and cementitious matrix: A critical review. Construction and Building Materials, 378, 131169. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2023.131169
Визначення впливу кількості поліпропіленової фібри та пластифікатору на міцність і зносостійкість бетонів жорстких дорожніх покриттів

##submission.downloads##

Опубліковано

2025-04-30

Як цитувати

Кровяков, С. О., Фіногенов, О. І., & Ігнатенко, А. В. (2025). Визначення впливу кількості поліпропіленової фібри та пластифікатору на міцність і зносостійкість бетонів жорстких дорожніх покриттів. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2(6 (134), 53–60. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2025.322590

Номер

Том 2 № 6 (134) (2025): Технології органічних та неорганічних речовин

Розділ

Технології органічних та неорганічних речовин

Ліцензія

Авторське право (c) 2025 Sergii Kroviakov, Oleh Finohenov, Andrii Ihnatenko

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.