Текстиль — бетоны и современное строительство

Введение

Текстиль-бетоны — это большая группа строительных материалов, развитие которой началось во второй половине ХХ века. Материалы могут быть различного состава, структуры и функционального назначения, но общим для них является наличие минеральной матрицы на основе мелкозернистого бетона и армирование как правило синтетическими или минеральными волокнами. Армирующий компонент может распределяться в объеме бетонной смеси равномерно (дисперсное армирование), или укладываться в материал полотнами (тканными или неткаными). Результатом является получение изделий, имеющих высокую прочность при изгибе и высокие эксплуатационные характеристики [1-3].

Разновидностью тестиль-бетона является бетонное полотно. Это композиционный материал, состоящий из обкладочного материала и сердечника, который по своим характеристикам можно рассматривать как дисперсно-армированный мелкозернистых бетон (рис. 1). Это гибкий тканевой материал, который укладывается в конструкцию; после орошения водой вяжущее гидратируется и формируется тонкий и плотный слой затвердевшего огнестойкого материала.

Бетонное полотно используют при строительстве гидротехнических сооружений, усилении откосов дорог, прокладываемых в горной местности, при строительстве быстровозводимых зданий и пр.

Изделия из бетонного полотна укладывают в конструкцию, закрепляют, последующий полив полотна водой обеспечивает твердение гидравлического связующего и формирование жёсткого изделия. [4, 5]. Эксплуатационные свойства изделия в конструкции обеспечивают нормативные условия эксплуатации. Наиболее изученным вариантом, имеющим широкое внедрение, является применение является применение бетонного полотна при изготовлении на строительной площадке открытых лотков, каналов, систем водоотвода (рис. 2).

Свойства бетонного полотна определяются условиями взаимодействия трех групп факторов. Во-первых, свойством материалов, формирующих внешнюю и внутреннюю оболочку изделия. Во-вторых, условиями соединения (прошивкиО этих оболочек. В-третьих, свойствами вяжущего вещества, формирующего сердечник изделия. В качестве вяжущего используют алюминатные цементы, представляет интерес использование портландцемента (с модифицирующими добавками). А также сульфоалюминатных вяжущих.

Целью исследований, изложенных в статье, была разработка основ состава мелкозернистого бетона как основы бетонного полотна.

Методы исследований и результаты

Натурный эксперимент проводился с использованием цифровых методик [6, 7], основанных на статистическом планировании эксперимента и математической обработке результатов эксперимента, также включающих проверку статистических гипотез, аналитическую оптимизацию результатов и инженерную интерпретацию полученных результатов.

В качестве варьируемых факторов приняты прочность мелкозернистого бетона при сжатии (У1) и его средняя плотность (У2); в качестве варьируемых фактор принимались: расходы портландцемента (Х1, 400-480 кг/м3), пластификатора (Х2, 0,4-0,8 % к расходу воды) и армирующего компонента (Х3, 4-6 кг/м3). Обработка результатов в программе Statistika позволила получить следующие уравнения регрессии:
для прочности при сжатии:

У1 = 36,1 + 3,6Х1 + 1,5Х2+1,9Х3 +1,7Х5 + 1,2X1X2 — 1,0Х32 (1)

для средней плотности:

У2 = 1682 + 46Х1 +24Х2 + 2ОХ3 +19Х1Х3 (2)

Аналитическая оптимизация проводилась дифференцированием алгебраической функции (1) по Х3. В результате установлен оптимальный расход дисперсно-армирующего компонента 5,9-6,0 кг/м3. Осуществлена графическая интерпретацию функций У1 = f1 (Х1, Х2) и У2 = f2 (Х1, Х2), представленная на рис. 3 в виде номограммы.

Номограмма состоит из двух секторов и может быть использована для прогнозирования свойств мелкозернистого бетона как основы бетонного полотна. В секторе I проводится оценка по прочности при сжатии, в секторе II — оценка средней плотности. В качестве параметра оптимизации может рассматриваться коэффициент конструктивного качества, равный отношению прочности при сжатии материала к его средней плотности.

Бетонное полотно имеет следующие характеристики: среднюю плотность 1400-1440 кг/м3; прочность при сжатии на менее 40 МПа, прочность на прокол -не менее 3 кН. Толщина полотна 5-20 мм. Свойства отвержденного бетонного полотна во многом определяются свойствами используемого вяжущего.

Заключение

Бетонное полотно является строительным изделием, имеющим перспективы применения на строительных объектах, при реконструкции зданий, а также при строительстве гидротехнических сооружений. Свойства бетонного полотна определяются тремя группами факторов: свойствами геосинтетического материала, формирующего наружную и внутреннюю поверхности полотна, условиями их соединения и свойствами связующего, расположенного в сердечнике бетонного полотна. В качестве связующего может использоваться мелкозернистый бетон с применением модифицированного портландцемента. С применением цифровых методов разработаны основы способа прогнозирования свойств бетонного полотна в зависимости от состава основных компонентов модифицированного гидравлического вяжущего

Библиографический список:

1. Лесовик В.С. Строительные материалы. Настоящее и будущее. Вестник МГСУ. 2017.Том 12. № 1 (100), с. 9-16
2. В Лесовик. С., Д Попов. Ю., Глаголев Е. С. Текстиле-бетон-эффективный армированный ком-напротив будущего. 2017. № 3. с. 81 — 84.
3. Efimov Boris , Isachenko Sergey, Kodzoev Mukhamad-Basir, Dosanova Gulzar and
   Ekaterina Bobrova. Dispersed reinforcement in concrete technology 01032 Published online: 09 August 2019 DOI: https://doi.org/10.1051/e3sconf/201911001032.
4. I. Bessonov, A. Zhukov, E. Shokod’ko, A. Chernov. Optimization of the technology for the production of foam glass aggregate // TPACEE 2019, E3S Web of Conferences, Vol.164, 14016
   (2020). Published online: 05 May 2020 DOI: https://doi .org/10.1051/e3sconf/202016414016
5. Gudkov Pavel , Kagan Pavel, Pilipenko Anton , Zhukova E.Yu., Zinovieva E.A.and Ushakov N.A. Usage of thermal isolation systems for low-rise buildings as a component of information models 01039.Published online: 29 May 2019. DOI: https://doi.org/10.1051/e3sconf/20199701039
6. Бессонов И.В., Жуков А.Д., Поудел Р.С., Маторин А.А. Влияние структуры и состава на свойства бетонного полотна // Строительные материалы. 2023. № 6. С. 27-32. DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2023-814-6-27-32
7. А/D. Zhukov, M. B. Caddo, I. I. Popov, Poudel Ravi Sagar. Composite materials as the basis of a concrete canvas // Russian Journal of Building Construction and Architecture Issue № 2 (62), 2024. DOI 10.36622/2542-0526.2024.62.2.005

Авторы:

• М.С. Босхаев1, обучающийся магистратуры 2го года
• А.Д. Жуков (Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет) , доцент к-т. техн. наук, доцент

Строительное материаловедение: настоящее и будущее : сборникматериалов IV Всероссийской научной конференции (г. Москва, 13-14 ноября 2025 г.) / Министерство науки и высшего образования Российской Федерации, Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет, Институт строительства и архитектуры, кафедра строительного материаловедения. — Москва : Издательство МИСИ — МГСУ, 2026. — URL:  https://mgsu.ru/resources/izdatelskaya-deyatelnost/izdaniya/izdaniya-otkr-dostupa/. — Загл. с титул. экрана. — Текст : электронный. ISBN 978-5-7264-3784-2