Підвищення ефективності використання фібробетону для монолітного будівництва

Дровніков, Вадим Васильович
Please use this identifier to cite or link to this item: https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/6084
Title:	Підвищення ефективності використання фібробетону для монолітного будівництва
Authors:	Березань, Микола Олександрович Дровніков, Вадим Васильович
Keywords:	Монолітне будівництво;фібробетон;нанодисперстні матеріали;технологія бетонування;високоефективний бетон
Issue Date:	Jan-2024
Abstract:	В даний час з усіх існуючих технологій зведення будівель та споруд найперспективнішим є монолітне будівництво - спосіб зведення споруд з бетону, що дозволяє в короткий термін зводити об'єкти будівництва практично будь-якої поверховості та форми. Зростаючі вимоги до сучасних об'єктів, створюють необхідність застосування такої методики будівництва, яка дає можливість зведення будівель з різноманітними архітектурними та об'ємно планувальними рішеннями. В умовах стисненої забудови або реконструкції в середовищі, що історично склалося, спосіб монолітного будівництва є не тільки оптимальним, а й найчастіше, єдино можливим. У зв'язку з активним розвитком програми розвитку житлового будівництва в Україні на ринку індивідуального житлового будівництва з'явилася велика різноманітність застосовуваних матеріалів для монолітного будівництва. Відомо, що для монолітного будівництва бетони повинні володіти високим ступенем тріщиностійкості, міцністю при стисканні, розтягуванні та згинанні, низькою усадкою, достатньою водонепроникністю та морозостійкістю. Для забезпечення таких властивостей необхідно створення ефективних високоміцних бетонів. Армований бетон є класичним поєднанням дрібнозернистих бетонів з добавками різних армуючих засобів - сталевих, скляних чи синтетичних. Цей вид бетону називається фібробетоном та призначається для створення особливо міцних конструкцій. Фібробетон, який застосовується при монолітному будівництві, дозволяє створювати конструкції будь-якої складності та конфігурації, а фібробетонні суміші значно покращують якість та довговічність будівлі.
URI:	https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/6084
Appears in Collections:	192 Будівництво та цивільна інженерія (Промислове і цивільне будівництво)
Files in This Item:
File	Description	Size	Format
Магістерська робота Дровніков В.В. МГБ-204.pdf Restricted Access		2.58 MB	Adobe PDF	View/Open Request a copy
Show full item record
Extracted text
3 
 
ЗМІСТ  
ВСТУП ………………………………………………………………………... 5 
РОЗДІЛ 1. ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ ПРО МОНОЛІТНЕ  
БУДІВНИЦТВО, АНАЛІЗ МАТЕРІАЛІВ, ЩО ВИКОРИСТОВУЮТЬСЯ. 8 
1.1 Типи будівництва та матеріали для монолітного з/б каркасу….. 8 
1.2 Підвищення ефективності композитів для монолітного  
будівництва, нанодисперсні матеріали для оптимізації цементного  
каменю…………………………………………………………………. 24 
1.3 Фібробетон та аналіз матеріалів, що використовуються в  
ньому…………………………………………………………………… 29 
Висновки до розділу 1………………………………………………… 34 
РОЗДІЛ 2.  АНАЛІЗ ДОСЛІДЖЕННЯ МІЦНОСТІ ЦЕМЕНТНО-  
ПІЩАНИХ РОЗЧИНІВ З РІЗНИМИ ФІБРАМИ…………………………… 36 
2.1 Аналіз дослідження міцності цементно-піщаного розчину з  
використанням фібри із пластику…………………………………….. 36 
2.2 Аналіз дослідження міцності цементно-піщаного розчину з  
використанням фібри із поліетилену…………………………………. 50 
2.3 Аналіз дослідження міцності цементно-піщаного розчину з  
використанням фібри із льону………………………………………… 60 
Висновки до розділу 2………………………………………………… 70 
РОЗДІЛ 3. ОПТИМІЗАЦІЯ СКЛАДУ ФІБРОБЕТОНУ ДЛЯ  
МОНОЛІТНОГО БУДІВНИЦТВА…………………………………………. 72 
3.1 Вивчення властивостей композиційного в'яжучого для  
дрібнозернистого фібробетону ………………………………………. 74 
3.2 Підвищення ефективності бетону на композиційному  
в'яжучому за рахунок використання дрібного заповнювача……….. 77 
3.3 Аналіз дрібнозернистого бетону з дисперсним армуванням…… 82 
Висновки до розділу 3………………………………………………… 93 
  
4 
 
РОЗДІЛ 4.  ТЕХНІКО-ЕКОНОМІЧНИЙ АНАЛІЗ ВИКОРИСТАННЯ  
ФІБРОБЕТОНУ ДЛЯ МОНОЛІТНОГО БУДІВНИЦТВА………………… 95 
4.1 Техніко економічні показники використання фібробетону для  
монолітного будівництва……………………………………………… 95 
Висновки до розділу 4…………………………………………………. 97 
ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ……………………………………………………... 98 
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ…………………………………….. 99 
  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
5 
 
ВСТУП 
 
В даний час з усіх існуючих технологій зведення будівель та споруд 
найперспективнішим є монолітне будівництво - спосіб зведення споруд з 
бетону, що дозволяє в короткий термін зводити об'єкти будівництва практично 
будь-якої поверховості та форми. 
Зростаючі вимоги до сучасних об'єктів, створюють необхідність 
застосування такої методики будівництва, яка дає можливість зведення 
будівель з різноманітними архітектурними та об'ємно планувальними 
рішеннями. В умовах стисненої забудови або реконструкції в середовищі, що 
історично склалося, спосіб монолітного будівництва є не тільки оптимальним, а 
й найчастіше, єдино можливим. 
У зв'язку з активним розвитком програми розвитку житлового 
будівництва в Україні на ринку індивідуального житлового будівництва 
з'явилася велика різноманітність застосовуваних матеріалів для монолітного 
будівництва. Відомо, що для монолітного будівництва бетони повинні володіти 
високим ступенем тріщиностійкості, міцністю при стисканні, розтягуванні та 
згинанні, низькою усадкою, достатньою водонепроникністю та 
морозостійкістю. Для забезпечення таких властивостей необхідно створення 
ефективних високоміцних бетонів. 
Армований бетон є класичним поєднанням дрібнозернистих бетонів з 
добавками різних армуючих засобів - сталевих, скляних чи синтетичних. Цей 
вид бетону називається фібробетоном та призначається для створення особливо 
міцних конструкцій. Фібробетон, який застосовується при монолітному 
будівництві, дозволяє створювати конструкції будь-якої складності та 
конфігурації, а фібробетонні суміші значно покращують якість та довговічність 
будівлі.  
Мета кваліфікаційної роботи полягає у підвищенні ефективності 
експлуатаційних характеристик дисперсно армованих дрібнозернистих бетонів 
6 
 
з використанням нанодисперсного порошку (НДП) з гідротермальних джерел 
вулканогенних областей для монолітного будівництва.  
Для досягнення мети поставлені такі завдання досліджень:  
 1. Аналіз складів та оптимізація структури композиційних в'яжучих з 
використанням нанодисперсного порошку із гідротермальних джерел; 
 2. Вивчення характеру впливу ефективних пластифікаторів та НДП на 
властивості композиційних в'яжучих та бетонів на їх основі; 
3. Розгляд складів та вивчення властивостей високоякісних армованих 
дрібнозернистих бетонів для монолітного будівництва; 
 Наукова новизна магістерської роботи полягає в наступному:  
1. Встановлено можливість підвищення ефективності композиційного 
в'яжучого, отриманого шляхом домолу портландцементу з пластифікуючою 
2
добавкою «BauGut BauPLAST» у вібромлині до питомої поверхні 600 м /кг за 
рахунок керування процесами структуроутворення при синтезі цементної 
матриці шляхом використання нанодисперсного порошку з питомою 
2
поверхнею до 160000 м /кг, отриманого з гідротермальних джерел 
вулканогенних областей. Введення НДП у кількості 0,01% від маси в'яжучого 
прискорює процес синтезу новоутворень, пов'язуючи виділяючі при гідратації 
аліту СаО в гідросилікати кальцію різної основності. Оптимізуючи таким 
чином мікроструктуру цементного каменю, що дозволяє отримати в'яжуче 
активністю 120 МПа.  
2. Проаналізовано принципи оптимізації структури дрібнозернистих 
бетонів на нанорівні за рахунок використання композиційного в'яжучого та 
нанодисперсного порошку; на мікрорівні за рахунок створення високощільної 
упаковки заповнювача; на макрорівні за рахунок введення сталевої та 
поліпропіленової фібри. Це дозволило розробити широку номенклатуру 
використання дрібнозернистого фібробетону для монолітного будівництва з 
межою міцності при стисканні до 169,6 МПа, морозостійкістю F 700 та 
високими деформативними характеристиками.  
7 
 
3. Встановлено характер впливу складу в'яжучого: кількості 
нанодисперсного порошку, суперпластифікатора та фібр на деформативні 
характеристики дрібнозернистого бетону для монолітного будівництва 
Оптимізація структури на нано-, та мікрорівні дозволила підвищити Постійну 
міцність бетону до 130 МПа. Введення сталевий та поліпропіленовий фібр 
збільшило модуль пружності бетону до 113 МПа.  
Практичне значення роботи:  
- запропоновано склади композиційних в'яжучих на основі 
портландцементу, пластифікуючої добавки та нанодисперсного порошку з 
забезпеченням активності в'яжучого 120 МПа. 
- проаналізовано дрібнозернисті фібробетони з використанням 
композиційних в'яжучих, відсіву дроблення кварцитопісковика та піску, для 
монолітного будівництва з межею міцності при стисканні до 169,6 МПа, 
міцністю на вигин до 21,6 МПа та морозостійкістю F 700. 
- отримані результати аналізу та засновані на них рекомендації 
дозволяють підвищити надійність, довговічність та економічність будівель та 
споруд. 
Достовірність наукових положень, висновків і результатів досліджень 
магістерської роботи підтверджується: кореляцією теоретичних положень і 
результатів аналізу експериментальних досліджень; повнотою і достовірністю 
даних; достатнім обсягом використаної літератури.  
Структура і обсяг роботи. Кваліфікаційна робота магістра складається зі 
вступу, чотирьох розділів, висновків, списку використаних джерел із 47 
найменувань. Загальний обсяг роботи 103 сторінки. Основний текст 
магістерської роботи (без урахування змісту та списку використаних джерел) 
виконаний на 94 сторінках друкованого тексту і містить 84 рисунки, 15 
таблиць.  
 
 
 
8 
 
РОЗДІЛ 1. ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ ПРО МОНОЛІТНЕ БУДІВНИЦТВО, 
АНАЛІЗ МАТЕРІАЛІВ, ЩО ВИКОРИСТОВУЮТЬСЯ 
 
1.1 Типи будівництва та матеріали для монолітного з/б каркасу 
 
 Будівництво являє собою цілий комплекс будівельно-монтажних робіт зі 
зведення будівель та споруд виробничого та невиробничого призначення. 
Залежно від призначення будівництво ділять на такі типи [2]: 
 
Рисунок 1.1 – Види будівництва 
 
1) промислове будівництво, спрямоване на спорудження та введення 
нових площ, і навіть на розширення діючих виробничих площ; 
2) житлово-цивільне будівництво охоплює всі види робіт з зведенню 
житлових, громадських, торгових, лікувальних та інших будівель та споруд, 
незалежно від виду власності та власності; 
3) транспортне будівництво передбачає спорудження нових та 
реконструкцію діючих автомобільних, залізничних, авіаційних або водних 
магістралей, а також трубопровідних магістралей; 
9 
 
4) гідротехнічне будівництво здійснює зведення водойм та каналів, дамб 
та гребель, а також інших гідротехнічних споруд, пов'язаних з експлуатацією 
водних ресурсів країни та рибницьких об'єктів; 
5) сільське будівництво спрямоване на зведення нових та реконструкцію 
старих об'єктів сільськогосподарської та тваринницької діяльності, а також на 
будівництво житла, культурно-побутових комплексів, розташованих у сільській 
місцевості. 
 У сучасному будівництві використовуються всі види як традиційних, так і 
нових матеріалів та технологій, спрямовані на підвищення якості робіт, 
скорочення термінів будівництва, покращення експлуатаційних якостей 
споруджуваних споруд. Матеріали та технології, що використовуються в 
сучасному будівництві повинні відповідати умовам екологічної безпеки [2]. 
У житлово-цивільному будівництві існують такі способи 
домобудівництва: 
 
 
Рисунок 1.2 – Способи домобудівництва 
 
Великопанельне домобудування засноване на використанні попередньо 
виготовлених великих залізобетонних панелей та плит заводського 
виробництва при зведенні великих житлових, адміністративних будівель 
громадського призначення [2]. 
 
10 
 
 
Рисунок 1.3 – Панельне будівництво 
 
Крупнопанельні конструкції – один з найбільш прогресивних і 
індустріальних типів будівництва. Будівництво перших досвідчених 
великопанельних житлових будинків було здійснено у  40 - 50-х роках. У цей 
час цьому напрямку було присвячено безліч робіт.  
З початком масового житлового будівництва, що розгорнулося в країні в 
1960-х р. кількість публікацій з цієї проблеми помітно зросла. 
Важливим моментом стали дослідження регіонального будівництва 
особливостей конкретної практичної діяльності галузі [2]. 
У 1960-ті роки інтерес до теми був настільки великий, що дослідники 
звернулися до вивчення закордонного досвіду будівництва житла. У 1966 р. 
вийшла книга Б. Р. Рубаненка «Великопанельне будівництво в країнах Західної 
Європи». У наступні 1970-ті та 1980-ті р.р. основний наголос у рішенні 
житлової проблеми було зроблено на будівництві великопанельних будинків. У 
своїй роботі Б. Р. Рубаненко показав два процеси у великопанельному 
домобудівництві – планування квартир та оздоблення панелей, не розглядаючи 
інші аспекти. 
11 
 
Цегляне домобудівництво відрізняється від великопанельного тим, що 
кожен новий будівельний об'єкт може вирізнятись індивідуальним 
архітектурним виглядом, дивовижною пластикою фасаду. Засноване воно на 
цегляній кладці – це конструкція з покладених у визначеному порядку та 
скріплених між собою будівельним розчином цегли. Але висока трудомісткість 
класичного цегляного домобудування та дорожнеча ручної праці підвищують 
собівартість такого житла [3]. 
 
 
Рисунок 1.4  – Цегляне будівництво 
 
Дерев'яне домобудування – вид будівництва, заснований на використанні 
матеріалів із дерева. Вироби та конструкції з дерева надійні, довговічні та 
доступні в обробці, а найголовніше – екологічні. 
 
12 
 
 
Рисунок 1.5  – Дерев’яне будівництво 
Сформувалися технології, що істотно різняться між собою, кожна з яких 
має свої переваги та недоліки. Ось основні з них: 
- каркасні будинки; 
- будинки рубані вручну з колоди та лафету; 
- будинки з оциліндрованої колоди; 
- будинки зі струганої колоди; 
- будинки з клеєного бруса; 
- опорно-брусові будинки (фахверк). 
В даний час найбільш перспективним у масовому дерев'яному 
домобудівництві вважається каркасове домобудування, що є однією з 
найгнучкіших систем дерев'яного домобудівництва. Каркасне будівництво дає 
великі можливості для створення різноманітних архітектурно-планувальних 
рішень, високої експлуатаційної якості та ремонтопридатності [4]. 
Організація виробництва дерев'яних будинків має дозволяти випускати 
продукцію з урахуванням регіональних особливостей [5]. Зроблено висновок у 
тому, що громадськість дедалі більше усвідомлює той факт, що дерево є 
найбільш екологічним матеріалом для будівництва будинку. 
Каркасно-панельне житлове будівництво відрізняється від технології 
будівництва каркасного будинку тим, що багато конструктивних елементів 
будинку: стінові панелі, панелі перекриттів, рамні конструкції каркасу –  
виготовляються в заводських умовах. 
13 
 
 
 
Рисунок 1.6  – Каркасно – панельне будівництво 
 
Технологія каркасно-панельного будинку дає можливість різко збільшити 
темпи будівництва будинку та досягти такої точності складання, яка в принцип 
недосяжна, коли все робиться на будмайданчику. Будівництво комфортного та 
доступного житла – одна з пріоритетних задач розвитку нашої країни.  
Аналіз закордонного ринку житла свідчить про пріоритетність 
малоповерхового будівництва: частка малоповерхових житлових будинків у 
Фінляндії становить 48 % від загального обсягу, Німеччини - 88%, США - 83% 
[6]. Така тенденція пояснюється високими темпами приросту населення та 
менталітетом - прагнення до наявності власного малоповерхового будинку та 
індивідуального особистого простору входить у національну ментальність 
жителів Європи та Північної Америки. 
 
14 
 
 
Рисунок 1.7  – Малоповерхове будівництво 
 
Широке поширення малоповерхового будівництва у світі зумовлене 
багатьма його перевагами перед багатоповерховою забудовою. Це, перш за все, 
сприятлива екологічна обстановка, забезпечення необхідної інфраструктури, 
єдина архітектурна концепція, психологічний комфорт. 
В даний час в Україні приділяється підвищена увага будівництву 
малоповерхових будинків. Тенденції у світовому та вітчизняному міському 
житловому будівництві дають підставу вважати, що малоповерхова забудова 
найближчим часом стане домінуючою в Україні. Це пов'язано з наступними її 
перевагами: 
- коротший у порівнянні з багатоповерховим будинком термін 
будівництва; 
- порівняно невисока вартість об'єктів; 
- естетична цінність [6]. 
На сьогоднішній день із існуючих способів зведення малоповерхових 
будівель та споруд найперспективнішим є монолітне будівництво. 
Монолітне будівництво – технологія зведення будівель та споруд з 
бетону, що дозволяє в короткий термін зводити будівлі та споруди практично 
будь-якої поверховості та форми. 
15 
 
Технологія монолітного домобудування втілює принцип єдиного та 
нероздільного високоміцного каркасу з бетону від фундаментної плити до 
перекриття останнього поверху. При будівництві не використовується жодної 
збірної конструкції Ця технологія покликана забезпечувати довговічність 
будівлі та її високу стійкість до різних статичних та динамічних навантажень. 
Розрахунковий термін служби монолітно-каркасної будівлі складає до 150 
років. Перший досвід будівництва за монолітною технологією, підкріплені 
патентами, були зроблені німецькими фахівцями. Датуються вони 20-ми 
роками XX ст. Метод підтвердив свою практичність між двома світовими 
війнами під час робіт з будівництва арматурно-бетонних конструкції 
фортифікаційного призначення. Проте задля будівництва житлових будинків, 
які мають більшу поверховість, ніж різні укріплення, довелося вносити зміни у 
технологію. У ці роки німецькими інженерами було запатентовано технологія 
монолітної споруди на основі опорно-несучих колон, отримали назву ригельно 
[6]. 
 
 
Рисунок 1.8  – Монолітне будівництво 
 
16 
 
Перевага цієї технології в тому, що вона універсальна і може 
використовуватись як у житловому, так і в промисловому будівництві. 
До основних переваг монолітного будівництва зазвичай відносять: 
 короткі терміни зведення будівель; 
 відносно низька вартість; 
 можливість будівництва будівель та споруд будь-якої конфігурації та 
форми, створення вільного планування приміщень; 
 висока вогнестійкість конструкцій. 
До недоліків монолітного будівництва можна віднести: 
 невисока міцність при великій масі (напр. міцність бетону в 10 разів 
менше міцності сталі); 
 висока трудомісткість (порівняно з каркасно-панельним будівництвом). 
 Бетонні суміші, що застосовуються для монолітного будівництва повинні 
володіти високою стійкістю до впливів температур, вологості, швидким 
застиганням та особливою стійкістю [6]. 
Процес монолітного будівництва складається з таких основних 
технологічних етапів: 
 встановлення опалубки; 
 влаштування арматурного каркасу; 
 заливка бетону. 
 У процесі монолітного будівництва основним елементом конструкції 
є опалубка. 
Опалубка – термін, що використовується для позначення форм, в які 
заливається бетонний розчин при зведенні бетонних та залізобетонних 
конструкцій. 
Залежно від кількості циклів використання опалубки, розрізняють знімну 
та незнімну опалубку. Залежно від призначення розрізняють опалубку 
перекриттів, опалубку стін, опалубку ліфтових шахт та опалубку колон. 
Опалубкою прийнято називати раму зі знімною робочою поверхнею, яка 
поєднує у собі спеціальні елементи, які необхідні конструктору для надання 
17 
 
своїй споруді конкретної форми та чітких контурів. В даний час опалубку 
роблять з дерева, пінополістиролу, алюмінію та сталі. 
Дерев'яні опалубки набули більшого поширення через швидкості та 
легкості монтажу, а також через свою дешевизну. Алюмінієві та сталеві 
опалубки за вартістю сильно перевищують дерев'яні та використовуються при 
будівництві великих та об’ємних споруд. Сьогодні для виготовлення поверхні 
щитів стінової опалубки застосовують фанеру, яка виготовляється з матеріалів 
із застосуванням сучасних технологій деревообробки. 
Також, для виготовлення опалубки застосовують оцинковану або 
гальванізовану сталь із порошковим покриттям, яке захищає сталь від корозії та 
забезпечує швидке очищення опалубки в процесі експлуатації. З позитивних 
властивостей стали можна виділити той факт, що вона, на відміну від дерева, 
має високу несучу здатність і хорошу опірність деформації. 
Алюмінієва опалубка набагато легша за сталеву, і тим самим дешевше 
при транспортування та монтажі. За міцністю алюміній від сталі майже не 
відрізняється. 
Полістирол є вихідною сировиною для виробництва незнімної опалубки. 
Пінополістирол водо- та морозостійкий, відрізняється стабільністю технічних 
характеристик у часі та при експлуатації в регіонах із суворим і вологим 
кліматом, і, крім того, він має високу механічну міцністю [6]. 
Дуже важливою умовою при монтажі опалубки є точність збирання. 
Через найменшу неточність у готовій опалубній конструкції можуть виникнути 
щілини та нерівності на бетонному моноліті в майбутньому. Одним із видів 
опалубних робіт у монолітному будівництві є монтаж опалубки перекриттів, 
при складанні яких застосовуються телескопічні стійки. Така стійка працює за 
принципом висування внутрішньої труби з отворами, за допомогою якої 
досягається задана висота стійки. А з допомогою переміщення зовнішньої 
різьбової муфти, необхідна висота виставляється із високою точністю. 
Існує три основні опалубні системи для зведення стін: 
18 
 
1. рамна система, яка включає каркасні щити, підпірні елементи та деталі 
кріплення. Каркасні щити складаються з несучої металевої рами, ребер 
жорсткості та опалубної плити. Рама із замкнутого порожнього профілю з 
фасонним гофром оберігає торці плити від пошкоджень та дозволяє 
з'єднати елементи будь-де. Металевий каркас не тільки забезпечує 
необхідну жорсткість конструкції, але і значно полегшує і прискорює 
монтаж модульних елементів; 
2. балкова система включає відповідно балки, щити, елементи кріплення, 
підпірні елементи, ригель, підмостки для бетонування та риштування. 
Балки, виготовлені з деревини двотаврового перерізу, є основою системи, 
довжина балок нормована. Для забезпечення довговічності на них 
кріпляться сталеві або пластмасові наконечники, що запобігають 
відколювання пояса балки. Балки встановлюються з певним кроком та 
кріпляться до щита опалубки та між собою за допомогою сталевих 
елементів; 
3. у тунельній опалубці основним елементом конструкції є напівсекція, яка 
складається з однієї горизонтальної та однієї вертикальної панелі. 
Тунельна опалубка призначена для одночасного опалублення стін та 
перекриттів типових секцій. Її монтаж здійснюється за допомогою крана. 
Подібного типу опалубка застосовується для серійного виробництва 
однакових секцій. 
 Вибір матеріалів для монолітних будинків рекомендується виконувати за 
наступною схемою: 
 визначаються архітектурно-будівельні вимоги до матеріалу стін з 
врахуванням кліматичних характеристик району будівництва [7]; 
 встановлюється наявність сировинних ресурсів, номенклатура 
матеріалів, придатних для використання у монолітному 
домобудуванні; 
 встановлюється взаємозамінність матеріалів, виходячи з їх 
властивостей основним показникам; 
19 
 
 проводиться відбір та систематизація варіантів технічних рішень з 
взаємозамінних матеріалів для конкретних умов експлуатації; 
 визначається економічна ефективність порівнюваних варіантів 
відповідно до норм [1]; 
 вибір оптимального варіанту з числа порівнюваних проводиться за 
мінімуму наведених витрат. 
 Одним з найпопулярніших матеріалів є бетон. 
Бетон - штучний камінь, що отримується в результаті формування та 
твердіння раціонально підібраної суміші в'язкої речовини, води та заповнювачів 
(піску та щебеню або гравію). Суміш цих матеріалів до затвердіння називають 
бетонною сумішшю. 
Бетон, що застосовується для монолітного будівництва, має 
забезпечувати певну міцність у заданий термін твердіння, а бетонна суміш 
повинна бути зручною у укладанні та економічною. При використанні в 
незахищених від зовнішнього середовища конструкціях бетон повинен мати 
підвищену щільність, морозостійкість та корозіостійкість. Залежно від 
призначення та умов експлуатації бетону у споруді пред'являються відповідні 
вимоги до складових матеріалів, які визначають його склад та властивості, 
впливають на технологію виробництва виробів, їх довговічність та 
економічність [8, 9]. 
Цемент вибирають з урахуванням вимог до бетону (міцність, 
морозостійкість, хімічна стійкість, водонепроникність та ін), а також технології 
виготовлення виробів, їх призначення та умови експлуатації. Марку цементу 
вибирають залежно від проектованої міцності бетону під час стиснення. 
Залізобетон є будівельним матеріалом, в якому вигідно поєднується 
спільна робота бетону та сталі, що вкрай відрізняються своїми механічними 
властивостями. Бетон, як і всякий кам'яний матеріал, добре пручається 
стискаючим навантаженням, але він тендітний і слабко протидіє розтягуючим 
напругам. Міцність бетону при розтягнення приблизно 10... 15 разів менше 
міцності при стисканні. В результаті цього бетон невигідно використовувати 
20 
 
для виготовлення конструкцій, у яких виникають напруги, що розтягують. 
Сталь, володіючи дуже високою межею міцності при розтягуванні, здатна 
сприймати розтягуючі напруги, що виникають у залізобетонному елементі. 
Для будівництва елементів, схильних до вигину, доцільно застосовувати 
залізобетон. При роботі таких елементів виникають напруги двох видів: 
розтягуючі та стискаючі. При цьому сталь сприймає перші напруги, а бетон - 
другі, і залізобетонний елемент загалом успішно протистоїть згинальним 
навантаженням. Таким чином, поєднується робота бетону та сталі в одному 
матеріалі – залізобетоні [10, 11]. 
Можливість спільної роботи в залізобетоні двох різко різних по своїм 
властивостям матеріалів визначається наступними найважливішими 
факторами: міцним зчепленням бетону зі сталевою арматурою, внаслідок чого 
при виникненні напруги в залізобетонній конструкції обидва матеріали 
працюють спільно; майже однаковим температурним коефіцієнтом розширення 
сталі та бетону, чим забезпечується повна монолітність залізобетону; бетон не 
тільки не надає руйнівного впливу на ув'язнену в ньому сталь, але й оберігає її 
від корозії. 
Розрізняють два види попередньої напруги арматури: до затвердіння 
бетону та після придбання бетоном певної міцності. Якщо напруга арматури 
проводиться до бетонування, то укладена у форму арматура розтягується і у 
такому стані закріплюється у формі. Після заповнення форми бетонною 
сумішшю та затвердіння бетону арматура звільняється від натягу, скорочується 
і захоплює за собою навколишній її бетон, обтискаючи залізобетонний елемент 
загалом. Якщо ж напруга арматури проводиться після затвердіння бетону, то в 
цьому випадку арматуру розташовують у спеціально залишеному в бетоні 
каналі. Після затвердіння бетону арматуру натягують та закріплюють на кінцях 
конструкції анкерними пристроями. Потім заповнюють канал розчином, який 
після затвердіння зчепляється з арматурою та з бетоном конструкції, 
забезпечуючи монолітність залізобетону. 
21 
 
Попередня напруга арматури не лише попереджає появі тріщин у 
розтягнутому бетоні, але й дозволяє знизити масу залізобетонних конструкцій, 
збільшити їх жорсткість, підвищити довговічність та скоротити витрати 
арматури. Тому подальший розвиток будівельної техніки спрямовано на значне 
збільшення випуску тонкостінних попередньо напружених залізобетонних 
конструкцій [12]. 
В основу класифікації збірних залізобетонних виробів покладено 
наступні ознаки: вид армування, щільність, вид бетону, внутрішню будову та 
призначення. 
За видом армування залізобетонні вироби ділять на попередньо 
напружені та зі звичайним армуванням. 
За густиною виробу бувають з важкого бетону, полегшеного, легкого та з 
особливо легкого (теплоізоляційного) бетону. Для елементів каркасу будівель 
застосовують важкий бетон, а для огороджувальних конструкцій будівель - 
легкий. За видом бетону і застосовуваних в бетоні в'яжучих розрізняють вироби 
з цементних бетонів - важких, на звичайних щільних заповнювачах і легких 
бетонів на пористих наповнювачах; силікатних бетонів автоклавного твердіння 
- щільних (важких) або легень на пористих заповнювачах на основі вапна або 
змішаному в'яжучому; пористих бетонів - на цементі, вапні або змішаному 
в'яжучому; спеціальних бетонів - жаростійких, хімічно стійких, декоративних, 
гідратних. 
За внутрішньою будовою вироби можуть бути суцільними та 
пустотілими, виготовленими з бетону одного виду, одношарові або двошарові 
та багатошарові, виготовлені з різних видів бетону або з застосуванням різних 
матеріалів, наприклад, теплоізоляційних [6]. 
Залізобетонні вироби одного виду можуть відрізнятися також 
типорозмірами, наприклад, стіновий блок кутовий, підвіконний і т. д. Вироби 
одного типорозміру можуть поділятися також за класами. В основу поділу на 
класи покладено різне армування, наявність монтажних отворів або відмінність 
у заставних деталях. 
22 
 
Залежно від призначення збірні залізобетонні вироби ділять на основні 
групи: для житлових, громадських, промислових будівель, споруд 
сільськогосподарського та гідротехнічного будівництва, а також вироби 
загального призначення. 
Залізобетонні вироби повинні відповідати вимогам чинних державних 
стандартів, а також вимогам робочих креслень та технічних умов ними. Вироби 
масового виробництва мають бути типовими та уніфікованими для можливості 
застосування їх у будинках та спорудах різного призначення. Вироби повинні 
мати максимальну ступінь заводської готовності. Складові чи комплексні 
вироби постачають споживачеві, як правило, у закінченому, зібраному та 
повністю укомплектованому деталями вигляді. Залізобетонні вироби з 
отворами поставляють із вставленими віконними або дверними блоками, 
прооліфленими чи загрунтованими. Якість поверхні виробу має бути таким, 
щоб на місці будівництва (якщо це не передбачено проектом) не потрібно 
додаткової їх обробки [13]. 
Гіпсові та гіпсобетонні вироби 
Вироби на основі гіпсу можна отримувати як з гіпсового тіста, тобто 
суміші гіпсу та води, так і із суміші гіпсу, води та заповнювачів. В першому 
випадку вироби називають гіпсовими, у другому – гіпсобетонними. В'яжучими 
для виготовлення гіпсових та гіпсобетонних виробів залежно від їх 
призначення служать гіпсове в'яжуче, водостійкі гіпсоцементно-пуцоланові 
суміші, а також ангідритові цементи. Як заповнювачі в гіпсобетоні 
використовують i природні матеріали - пісок, пемзу, туф, паливні та 
металургійні шлаки, а також легкі пористі заповнювачі промислового 
виготовлення – шлакову пемзу, керамзитовий гравій, аглопорит та ін. 
Органічними заповнювачами (їх називають ще наповнювачами) є тирса, 
стружка або шерсть, паперова макулатура, стебла та волокно очерету, костра 
льону та ін. 
Для отримання високопористих теплоізоляційних гіпсових виробів 
(газогіпсу) до складу гіпсової маси вводять газоутворюючі добавки - розведену 
23 
 
сірчану кислоту або вуглекальцієві солі, їдкий натр та пероксид водню, при 
взаємодії яких з гіпсом виділяється газ, що спучує гіпсову масу [14]. 
Поряд із позитивними технічними властивостями гіпс маємо значною 
крихкістю, тому виробляють штучне зміцнення гіпсових виробів (особливо 
тонкостінних) шляхом застосування армуючих матеріалів (волокнистих), що 
вводяться до складу формувальної маси або що є частинами конструкції самого 
виробу. Так, у гіпсокартонних листах роль арматури виконує картонна 
оболонка, в прокатних перегонкових гіпсобетонних панелях – дерев'яні рейки. 
Роль арматури також можуть виконувати металеві стрижні, дріт або сітка, 
проте слід мати в виду, що сталева арматура в гіпсових виробах піддається 
корозії, тому застосовувати її без захисного шару не можна. Як арматуру 
можуть також використовуватися органічні волокна, рівномірно розподілені в 
самій формувальній масі. 
За призначенням гіпсові та гіпсобетонні вироби діляться на панелі плити 
перегородкові, листи обшивочні, плити теплоізоляційні, каміння для зовнішніх 
стін, вироби для перекриттів, вогнезахисні вироби, архітектурні деталі. 
Вироби з гіпсу можуть бути суцільними та порожнистими, армованими та 
неармованими. 
Гіпсові вироби мають низку цінних якостей: порівняно невелика 
щільність, негорючі, мають гарну звукоізоляцію і т.д. До числа недоліків 
гіпсових виробів слід віднести значне зниження міцності при зволоженні, 
високу рухливість під навантаженням, особливо при зволоженні. 
Гіпсові та гіпсобетонні вироби формують різними способами – литтям, 
вібруванням, пресуванням, прокатом, - у процесі яких вироби швидко 
набувають значної міцності. Технологічний процес виробництва виробів з 
гіпсових та гіпсобетонних сумішей складається з наступних операцій: 
дозування всіх компонентів формувальної маси (в'яжучого, заповнювачів води 
та матеріалів, що регулюють терміни схоплювання гіпсу); приготування 
розчинної та бетонної суміші; формування виробів; твердіння - сушіння до 
повітряно-сухого стану [15]. 
24 
 
1.2 Підвищення ефективності композитів для монолітного будівництва, 
нанодисперсні матеріали для оптимізації цементного каменю 
 
 Для будівництва будинків із монолітного бетону рекомендується 
застосовувати місцеві будівельні матеріали, що одержуються з природних 
мінеральних ресурсів та шляхом переробки відходів промисловості, що 
задовольняють вимогою чинних стандартів, технічних умов. 
При приготуванні низькомарочних бетонів для огороджувальних 
конструкцій разом з портландцементом [13] можуть застосовуватися місцеві 
в'яжучі (гіпсове, фосфогіпсове, гіпсоцементно-пуццоланове, шлаколужне та ін). 
Витрата цементу встановлюється відповідно до [16] залежно від 
властивостей суміші, а також відповідно до "Технічних правил для економного 
витрачання будівельних матеріалів".  
З метою економії цементу рекомендується вводити до складу бетону 
місцеві мінеральні добавки типу трепелу, пемзи, меленого вапняку, золи-
виносу, подрібненого шлаку і т.д. 
Для покращення технічних властивостей сумішей на цементному 
в'яжучому допускається застосовувати добавки відповідно до "Настанови щодо 
застосування хімічних добавок у бетоні" [17]. 
Склад легких бетонів на пористих заповнювачах слід підбирати у 
відповідності до вимог "Рекомендацій з технології заводського виробництва та 
контролю якості легкого бетону та великопанельних конструкцій житлових 
будинків" [13]. 
Остаточно склад сумішей для монолітного бетону має призначатися після 
виготовлення дослідних замісів та подальшого випробування в лабораторних 
умовах. 
При підборі складів бетону слід враховувати, що сприятливим фактором 
підвищення тріщиностійкості монолітних стін є зниження витрати цементу та 
зменшення вмісту води при забезпеченні необхідної рухливості бетонної 
25 
 
суміші за рахунок застосування пластифікаторів, піноутворювачів, 
повітровтягуючих добавок з помірним повітрозтягненням. 
Необхідну зручноукладальність слід забезпечувати за рахунок 
застосування пластифікуючих добавок з повітрозтягненням до 6%. 
Слід віддавати перевагу заповнювачам з можливо вищим зчепленням з 
цементним каменем та мінімальною водопотребою. 
Відомо, що технологічно ефективну суміш можна отримати лише у тому 
випадку, якщо окремі компоненти і особливо тонкомолоті мінеральні добавки, 
оптимально узгоджуються між собою за гранулометричним складом. Введення 
тонкодисперсних та якісно диспергованих мікронаповнювачів до складу 
в'яжучих дозволяє суттєво підвищити характеристики міцності та довговічність 
бетону. 
Для отримання високоміцних бетонів, як правило, використовуються 
багатокомпонентні композиційні в'яжучі, мікроструктура яких складається із 
зерен портландцементного клінкеру, мінеральних наповнювачів з різною 
дисперсністю та гідравлічною активністю, води, міжзернових порожнин та 
повітряних пор [18]. 
Зниження матеріаломісткості та собівартості будівництва споруд 
можливе за рахунок застосування місцевих сировинних ресурсів і, насамперед, 
техногенної сировини. 
Це визначає необхідність широкого використання для монолітного 
будівництва дрібнозернистих бетонів (ДЗБ) з використанням місцевої сировини 
та відходів промисловості. Для зниження самого дорогого компонента бетонної 
суміші - цементу - актуальною є розробка композиційних в'яжучих речовин - 
в'яжучих низькою водопотреби та тонкомолотих цементів, що володіють 
підвищеною активністю. 
Застосування дрібнозернистого бетону на основі композиційних в'яжучих 
та техногенних пісків для монолітного будівництва дозволить не лише знизити 
матеріаломісткість будівництва, але й значною мірою покращити екологічну 
обстановку. 
26 
 
В основі науково-технічного прориву на нанорівні, що форсується 
промислово розвиненими країнами, лежить використання нових, раніше не 
відомих властивостей та функціональних можливостей матеріальних систем під 
час переходу до наномасштабів, визначених особливостями процесів 
перенесення та розподілу зарядів, енергії, маси та інформації при 
наноструктуруванні. 
Що стосується промисловості наносистем (нано - від грец. Nannos - 
карлик) межі геометричного фактора щодо виникнення нових нетрадиційних 
властивостей, не властивих макро-і мікросистем (мікро - від грец. Mikros – 
малий), формально визначені від одиниць до 100 нм [19]. Однак Цілком 
очевидно, що певний характеристичний розмір, ідентифікуючий об'єкт, що 
вивчається, за геометричним параметром (товщина плівки, діаметр кластера або 
нанотрубки), повинен розглядатися не просто як абсолютна величина, а щодо 
певних фундаментальних параметрів матеріалів, що мають аналогічну 
метричну розмірність.  
Наносистема – матеріальний об'єкт у вигляді впорядкованих чи 
самоупорядкованих, пов'язаних між собою елементів з нанометричними 
характеристичними розмірами, кооперація яких забезпечує виникнення у 
об'єкта нових властивостей, що виявляються у вигляді квантово-розмірних, 
синергетично-кооперативних, гігантських ефектів та інших явищ та процесів, 
пов'язаних із проявом наномасштабних факторів. 
Наноматеріали - речовини та композиції речовин, що являють собою 
штучно чи природно впорядковану чи невпорядковану систему базових 
елементів з нанометричними характеристичними розмірами та особливим 
проявом фізичної та (або) хімічної взаємодій при кооперації нанорозмірних 
елементів, що забезпечують виникнення у матеріалів та систем сукупності 
раніше невідомих механічних, хімічних, електрофізичних, оптичних, 
теплофізичних та інших властивостей, визначуваних проявом наномасштабних 
чинників. 
27 
 
Нанотехнологія - сукупність методів та способів синтезу, складання, 
структурі- та формоутворення, нанесення, видалення та модифікування 
матеріалів, включаючи систему знань, навичок, умінь, апаратурне, 
матеріалознавче, метрологічне, інформаційне забезпечення процесів та 
технологічних операцій, спрямованих на створення матеріалів та систем з 
новими властивостями, що зумовлені проявом наномасштабних факторів [19]. 
Виходячи з вищевикладеного можна зробити висновок про те, що в 
цілому індустрія наносистем це інтегрований комплекс, що включає 
обладнання; матеріали; програмні засоби; систему знань; технологічну, 
метрологічну, інформаційну, організаційно-економічну культуру та кадровий 
потенціал, які забезпечують виробництво наукомісткої продукції, заснованої на 
використанні нових нетрадиційних властивостей матеріалів та систем при 
переході до наномасштабів. 
Відомо, що властивості будівельних матеріалів визначаються їх 
структурою. Еволюція розуміння структури як визначального фактора в 
розроблення високоефективних будівельних композитів змінювалася з 
вдосконаленням розвитку методів та підходів, планомірно переходила від 
макро-, через мезо- до мікроструктури і неминуче переросла до 
наноструктурного рівня [1]. 
Наносистеми в будівельному матеріалознавстві використовуються вже 
давно дуже успішно. Наприклад, колоїдні системи: золь-добавки різного 
складу, зародкові частинки (затравки для кристалізації), мікроемульсії та і т.д. 
Отримання клінкерних мінералів, скла та ситалів, склокерамічних та силікатних 
матеріалів, являє собою не що інше, як синтез окремих монокристалів у 
складних відкритих термодинамічно нестабільних умовах у промислових 
обсягах. Виробництво сухих будівельних сумішей – бурхливо напрямок, що 
розвивається, як у нас у країні, так і за кордоном — заснований на використанні 
речовин з високою питомою поверхнею. Синтез та застосування модифікуючих 
добавок націлені на введення від одиниць до десятих і сотих часток відсотка 
28 
 
модифікаторів, що докорінно змінюють властивості сумішей та композитів 
[20]. 
Таким чином, намічаються три основні гілки нанотехнологій у 
будівельному матеріалознавстві: 
- за допомогою синтезу речовини (отримання в'яжучих, матеріалів з 
розплавів і т. д.), тобто від нано-до макрокомпозитів; 
- за рахунок дезінтеграції (сухі будівельні суміші, керамобетони та 
ін.) -  від макро-до наноречовини; 
- шляхом використання як добавок для композиційних в'яжучих 
наноматеріалів, що вже широко використовуються і добре 
зарекомендували себе (нанотрубки, фулерени та ін.) різного складу, 
що синтезуються спочатку інших цілей [20]. 
На думку деяких авторів, використання наномодифікаторів, містять 
наночастинки SiО2, дозволяє не тільки збільшити в твердіючої 
цементосодержащей системі накопичення низькоосновних гідросилікатів, але й 
суттєво змінити саму структуру цементного каменю. 
Введення в робочу композицію деякої кількості нанокаталізаторів 
супроводжується збільшенням активності цементу та зростанням міцності 
бетону. При цьому спостерігається зміна структури міжпорових перегородок у 
бетоні [16]. 
 
Рисунок 1.9  – Загальний вигляд заповнення порожнин нано- та 
мікрочастинками 
29 
 
Встановлено, що механізм структуроутворення в системі цементу - 
нанодисперсний матеріал, полягає у зв'язуванні виділяється при гідратації 
цементу портландиту з активним компонентом нанодисперсного модифікатора 
в низькоосновні гідросилікати кальцію, а також мікроармуючою дією 
гідроацетоалюмінатів, що утворюються кальцію, кристали яких підвищують 
щільність та міцність цементного каменю. Нанодисперсний модикатор у 
поєднанні з утвореними гідроацетоалюмінатами кальцію бере безпосередню 
участь у формуванні структури цементного каменю, вбудовуючись у структуру 
гідратів та заповнюючи пори, тим самим підвищуючи непроникність бетону; а 
також призводить до утворенню первинного каркасу, що забезпечує кінетику 
набору міцності цементного каменю на ранніх термінах твердіння [21]. 
 
1.3 Фібробетон та аналіз матеріалів, що використовуються в ньому 
 
 Бетонні суміші, що застосовуються для монолітного будівництва повинні 
володіти високою стійкістю до впливів температур, вологості, швидким 
застиганням та особливою стійкістю. У зв'язку з цим виникає потреба 
застосування фібробетонів. 
Як армуючий матеріал останнім часом все ширше застосовується 
дисперсне армування волокнами. Для їх виготовлення використовуються 
різноманітні матеріали: метал, базальт, поліпропілен, скло. У всьому світі 
розвиток дисперсного армування як альтернатива стрижневому відбувалося 
поступово. І спочатку воно розглядалося як допомога традиційному.  
Фіброармований бетон має значну перевагу по порівняно із звичайним 
бетоном. Великий ступінь опору тріщиноутворення сприяє збільшенню 
міцності при стисканні, розтягуванні та згинанні, водонепроникності, 
морозостійкості [22]. 
Дисперсне армування бетону дозволяє повністю або частково скоротити 
обсяги традиційних арматурних робіт [23]. 
30 
 
Область застосування фібробетону надзвичайно широка, він може не 
лише з успіхом замінювати традиційні види бетону у всіх галузях будівельного 
комплексу, а й виконувати більш специфічні завдання. 
Так, наприклад, склофібробетон дозволяє втілювати самі оригінальні 
архітектурні задуми, тому що з нього можна формувати об'єкти будь-якої 
форми, фактури та рельєфу та створювати тонкостінні конструкції. Він 
використовується для виробництва стінових панелей, черепиці, декоративних 
елементів, малих архітектурних форм, елементів підземних споруд, дренажних 
систем, тунелів, автострад тощо. Завдяки звуковідбивним властивостям 
склофібробетон застосовується при зведенні захисні екрани вздовж автострад. 
Затребуваний цей вид фібробетону і реставраційних роботах, оскільки за його 
допомогою можна імітувати будь-який матеріал, і, до того ж, він не обтяжує 
конструкцію та не створює додаткового навантаження на фундамент [24]. 
Області застосування сталефібробетону є збірні конструкції, цей матеріал 
дозволяє зменшити кількість стиків та підвищити надійність таких елементів, 
як трубопроводи, балки, палі, елементи мостів, морських споруд. З нього 
зводяться вибухостійкі конструкції, автомобільні дороги, мостові настили, 
іригаційні канали, промислові підлоги. Добре зарекомендував себе 
сталефібробетон і при проведенні ремонтних і реконструкційних робіт [25]. 
Фібробетон, армований поліпропіленовою фіброю, використовується для 
виготовлення наливної підлоги, стяжки, фасадних розчинів, резервуарів для 
води. Завдяки тому, що поліпропіленові волокна не схильні до корозії, цей 
матеріал підходить для зведення гідроспоруд – водозливів, водосховищ, 
відстійників, морських загороджень, а також споруд, яким висуваються високі 
вимоги щодо стійкості до проникнення антизледенюючих солей - доріг і мостів. 
Також у будівництві морських споруд може застосовуватись 
базальтофібробетон, він стійкий до електрохімічної корозії, не вступає в 
хімічну реакцію із солями або барвниками. Фібробетон, армований 
базальтовими волокнами, може застосовуватися і як заміна залізобетону 
будівництві житлових споруд та дорожніх покриттів, і як матеріал для 
31 
 
створення таких відповідальних об'єктів, як злітно-посадкові смуги аеродромів, 
реакторні відділення атомних електростанцій, берегові греблі та греблі [26]. 
 В якості фіброволокон зазвичай застосовують такі елементи:  
 Скловолокно; 
 Дріт або інші дрібні металеві вироби; 
 Поліетиленове волокно; 
 Синтетичні волокна, формовані з поліамідів; 
 Базальтове волокно; 
 Вуглеволокно; 
 Поліамідне волокно; 
 Азбестове волокно; 
 Карбонове волокно; 
 Поліпропіленове волокно. 
 
 
Рисунок 1.10  – Скловолокно для фібробетону 
 
32 
 
 
Рисунок 1.11  – Вуглеволокно для фібробетону 
 
 
Рисунок 1.12  – Поліпропілен для фібробетону 
 
 
Рисунок 1.13  – Целюлоза для фібробетону 
33 
 
 
Рисунок 1.14  – Сталева фібра для фібробетону 
 
 Сьогодні велике поширення одержав фібробетон, що має в якості основи 
сталевий дріт довжиною 2-4 сантиметри і товщину 0,2-0,5 міліметра. На 
другому місці за популярністю фібробетон містить скловолокна. Решта волокна 
використовуються значно рідше через їх більшу собівартість. 
Залежно від використаного наповнювача фібробетон має специфічні 
властивості: 
 Високою міцністю на розрив і розтягнення; 
 Висока стійкість до впливу чинників навколишнього середовища та 
антропогенного впливу людини; 
 Підвищеною пожежобезпекою і морозостійкістю; 
 Високою пружністю, відсутністю тріщин і усадки; 
 Підвищеною пластичністю і ударостійкістю; 
 Відмінною водонепроникністю. 
 Фібробетон широко використовується в різних сферах життєдіяльності 
[27]. Наприклад, фібробетен зі сталевого дроту необхідний при зведенні 
фундаментів хмарочосів, в будівництві доріг різного призначення, зведенні 
складних водозахисних споруд (дамби, греблі, канали). Фібробетон, що містить 
скляні волокна, активно використовується для зведення шумозахисних 
конструкцій, водоочисних споруд, фасадів житлових будинків. 
34 
 
Базальтове фіброволокно застосовується для конструкцій, які відчувають 
колосальні фізичні навантаження (дорожнє покриття, фундаменти 
багатоповерхових будинків, дамби, залізничні споруди). Важлива перевага 
використання фібробетона полягає в збільшенні терміну експлуатації такої 
конструкції в 15-20 разів [27]. 
 
Рисунок 1.15  – Структура фібробетону: 1 – межа макроскопічного осередку; 
 2 – фібра; 3 – матриця бетону; 4 – зона контактної взаємодії армуючих волокон 
з бетоном 
 
З вищевикладеного можна зробити висновок, що армований бетон це 
будівельний матеріал з унікальними можливостями, зумовленими оптимальним 
поєднанням технічних, експлуатаційних та декоративних показників [27, 28]. 
 
Висновки до розділу 1 
 
1. Найпоширенішими видами будівництва є: промислове, житлово-
цивільне, транспортне, гідротехнічне, сільське будівництво. У сучасному 
житлово-цивільному будівництві використовуються всі види як традиційних, 
так і нових матеріалів та технологій, спрямовані на підвищення якості робіт, 
скорочення термінів будівництва, покращення експлуатаційних якостей 
35 
 
споруджуваних споруд. Цим вимогам відповідає монолітне житлове 
будівництво. 
2. Бетонні суміші, що застосовуються для монолітного будівництва 
мають володіти високою стійкістю до впливів температур, вологості, швидким 
застиганням та особливою стійкістю. Це визначає необхідність широкого 
використання для монолітного будівництва дрібнозернистих бетонів (ДЗБ) з 
використанням місцевої сировини та відходів промисловості. Для зниження 
найдорожчого компонента бетонної суміші - цементу - актуальною є розробка 
композиційних в'язких речовин низької водопотреби та тонкомолотих цементів, 
що володіють підвищеною активністю. 
3. Найбільш ефективне використання для монолітного будівництва 
будівель та споруд є фібробетон. Його висока зносостійкість та стійкість до 
утворення тріщин, більш вигідні механічні характеристики, а отже більш 
тривалий термін служби роблять його більш кращим у порівнянні з іншими 
бетонами. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
36 
 
PОЗДІЛ 2.  AНAЛІЗ ДОСЛІДЖЕННЯ МІЦНОСТІ ЦЕМЕНТНО-
ПІЩAНИХ PОЗЧИНІВ З PІЗНИМИ ФІБPAМИ 
 
2.1 Aнaліз дослідження міцності цементно-піщaного pозчину з 
викоpистaнням фібpи із плaстику 
 
Пpоaнaлізувaвши вплив диспеpсного apмувaння фібpою нa 
цементнопіщaні pозчини виявилося що його додaвaння позитивно впливaє нa 
експлуaтaційно-технологічні покaзники. У зв’язку з цим було пpоведено aнaліз 
тpьох дослідів з pізними компонентaми диспеpсного apмувaння. В якості 
диспеpсного apмувaння в пеpшому досліді було викоpистaно плaстик, в 
дpугому – поліетилен і в тpетьому – льон. В кожному досліді було виготовлено 
по тpи кубики pозміpaми 10х10х10 см. з pізною кількістю компонентів 
apмувaння тa пеpевіpено міцність нa стиск диспеpсно-apмовaного 
цементнопіщaного pозчину. 
Випpобувaння кубиків здійснювaлися після пpоходження теpміну в сім 
діб, міцність нa стиск яку нaбиpaє зaтвеpділий pозчин склaдaє пpиблизно 70% 
від мapочної, виходячи з цього можнa зpобити висновок, що для мapки бетону 
якa викоpистовувaлaся (М400) міцність нa стиск без нaповнювaчів повиннa 
склaдaти пpиблизно 280 кН. 
Для випpобувaння нa стискувaння викоpистовується гідpaвлічний пpес 
типу 2ПГ-125, схемa якого зобpaженa нa pисунку 2.1. Цей пpес склaдaється з 
двох чaстин – pобочої тa блоку упpaвління [29]. 
Pобочa чaстинa склaдaється з основи 1, двох колон 4 і веpхньої 
попеpечини 6, які жоpстко з’єднaні між собою тa утвоpюють стaнину paмної 
констpукції. 
У центpaльній чaстині основи 1 pозміщено pобочий циліндp 2 з 
плунжеpом 3, нa веpхньому тоpці якого встaновлено стіл 9. 
37 
 
 
Pисунок 2.1 – Схемa пpесa 2ПГ-125 
 
Pухомa попеpечинa 5 може pухaтися по pізьбі колон 4, зaбезпечуючи 
постaновку веpхньої опоpної плити 8 у потpібне положення, зaлежно від висоти 
зpaзкa. Pух попеpечини 5 відбувaється зa paхунок електpодвигунa 7, який 
упpaвляється кнопковою стaнцією 10. Pух від електpодвигунa 7 чеpез чеpв’ячну 
пеpедaчу пеpедaється гaйкaм, що, обеpтaючись, пеpеміщують попеpечину 5 по 
колонaх 4. 
Pобочий хід пpесa відбувaється зa paхунок пеpеміщення плунжеpa 3 зі 
столом 9 вгоpу під дією тиску мaстилa в циліндpі 2. Pухомa чaстинa мaшини 
опускaється вниз від влaсної вaги. 
У блоці упpaвління 12 pозміщені мaстильний бaк, гідpонaсос, пpистpій 
упpaвління гідpaвлікою тa силовиміpювaльнa голівкa [29]. 
Упpaвління електpодвигуном нaсосa відбувaється кнопковою стaнцією 
11. 
Пpистpій упpaвління гідpaвлікою викоpистовується для pозподілу і 
pегулювaння подaчі мaстилa від гідpонaсосa до pобочих оpгaнів пpесa. Pучки 
38 
 
упpaвління цим пpистpоєм pозміщені зовні пультa й познaчені тaбличкaми 
„Скид мaстилa” – 13, „Pегулятоp швидкості” – 14, і „Pежим pоботи” – 15. 
Pобочий хід пpесa відбувaється пpи зaкpитому вентилі 13 і відкpитому 
вентилі 14. Щоб повеpнути плунжеp 3 у вихідне положення, зaкpивaють 
вентиль 14 й відкpивaють вентиль 13. Pучкою 15 встaновлюється pежим pоботи 
пpесa – до 400кН чи до 1250кН. 
Для виміpювaння зусилля, яке діє нa зpaзок, у веpхній чaстині пультa 
кеpувaння pозміщенa силовиміpювaльнa головкa типу СТ-2A, шкaлa 16 якої 
пpогpaдуйовaнa в безpозміpних одиницях. Тому для визнaчення зусилля, 
відповідного покaзу шкaли 16, викоpистовується тapувaльнa тaблиця, склaденa 
під чaс пеpевіpки пpесa зa покaзaми зpaзкового динaмометpa [29]. 
Тaблиця 2.1 – Тapувaння пpесa гідpaвлічного 2ПГ-125 
 
 
39 
 
 
Pисунок 2.2 – Pобочa чaстинa пpесу тa блок упpaвління 
В пеpшому досліді було пеpевіpено вплив диспеpсного apмувaння 
цементно-піщaного pозчину плaстиковими смужкaми нa міцність пpи 
стисненні. Було виготовлено тpи кубики, їх склaд відpізнявся лише кількістю 
компонентa для apмувaння, дивись тaблицю 2.2. 
Тaблиця 2.2 – Склaди сумішей для виготовлення кубиків №1, №2, №3 
 
 Послідовність виготовлення кубиків №1, №2, №3: 
1. Підготовити фоpму для виготовлення кубикa; 
2. Змішaти пісок тa цемент до одноpідності; 
3. Поступово додaвaти плaстикові смужки і pетельно змішувaти з 
цементнопіщaною сумішшю; 
4. Додaти воду і тaкож змішaти до одноpідності; 
5. Зaклaсти готовий pозчин у фоpму для виготовлення кубикa; 
6. Втpaмбувaти суміш вpучну, a потім нa вібpомaйдaнчику. 
40 
 
Для почaтку було підготовлено фоpми для виготовлення кубиків 
pозміpом 10х10х10 см тa змaщено їх для того aби pозчин який буде зaклaдено в 
них не пpистaвaв до стінок фоpми [30]. 
Нaступним етaпом було звaжено пісок тa цемент у співвідношенні 3:1, 
тобто 1650 г піску тa 550 г цементу, сaме скільки знaдобилося aби виготовити 
один кубик. Дивись pисунок 2.3, 2.4. 
 
Pисунок 2.3 – Звaження піску 
 
Pисунок 2.4 – Звaження цементу 
Після того, як необхіднa кількість цементу тa піску булa відібpaнa було 
нapізaно смужки з плaстикових пляшок тa відміpяно 160 мл води, сaме скільки 
знaдобилося aби pозчин був достaтньо вологий. Дивись pисунок 2.5, 2.6[30]. 
41 
 
 
Pисунок 2.5 –  Звaження плaстику 
 
Pисунок 2.6 – Відміpи води 
Дaлі було pозпочaто пpиготувaння pозчину, спочaтку в ємність 
додaвaлися пісок тa цемент і pетельно пеpемішувaлися до одноpідності, потім 
поступово додaвaлися вже підготовлені плaстикові смужки і тaкож 
змішувaлися до тих піp поки вони не були pозподілені в суміші pівноміpно aби 
не було скупчення їх в гpудки [30]. Дивись pисунок 2.7, 2.8. 
 
42 
 
 
Pисунок 2.7 – Змішувaння піску і цементу 
 
Pисунок 2.8 – Додaвaння плaстикових смужок 
В подaльшому було додaно відміpяні 160 мл води і тaкож пеpемішaно. 
Відpaзу після пpиготувaння суміші було pозпочaто зaклaдaння її у вже 
підготовлену фоpму [30]. Дивись pисунок 2.9, 2.10. 
 
43 
 
 
Pисунок 2.9 – Додaвaння води і змішувaння 
 
Pисунок 2.10 – Зaклaдaння pозчину в фоpму 
Під чaс зaклaдaння суміші пеpіодично виконувaлося тpaмбувaння суміші 
вpучну, a після повного зaповнення фоpми pозчином тpaмбівкa виконувaлaся нa 
вібpомaйдaнчику [30]. Дивись pисунок 2.11, 2.12. 
44 
 
 
Pисунок 2.11 – Суміш втpaмбовaнa вpучну 
 
Pисунок 2.12 – Суміш втpaмбовaнa вібpомaйдaнчиком 
Пpиготувaння всіх тpьох кубиків пpaктично нічим не відpізнявся окpім 
кількості мaтеpіaлу для диспеpсного apмувaння [30]. Готові кубики зобpaжені 
нa pисунку 2.13. 
 
45 
 
 
Pисунок 2.13 – Готові кубики пеpшого для aнaлізу 
Нa нaступну добу виготовлені кубики досліду №1 були pозопaлублені, тa 
впpодовж 7 суток пеpіодично зволожувaлись. 
В пеpшому досліді було пеpевіpено міцність нa стиски цементно-піщaних 
кубиків 10х10 см. виконaних з диспеpсним apмувaнням плaстиковими 
смужкaми [30]. 
В зpaзку №1 кількість зaповнювaчa стaновилa 10 г. Кубик pозміщувaвся 
між плитaми пpесa тa фотогpaфувaвся до випpобувaння, тaкож фіксувaлося 
почaткове положення стpілки нa шкaлі. 
 
Pисунок 2.14 – Зpaзок №1 до почaтку випpобувaння 
Дaлі було увімкнено пpес тa pозпочaто зaвaнтaження зpaзку до тих піp 
поки не буде досягнуто pуйнувaння зpaзкa після чого виконувaлaся 
46 
 
фотофіксaція випpобовувaного зpaзкa тa положення стpілки нa силовиміpювaчі 
[30]. 
 
Pисунок 2.15 – Зpaзок №1 після випpобувaння 
Після того як пpоaнaлізовaний зpaзок був зpуйновaний пpес вимикaвся і 
фіксувaлося положення стpілки нa шкaлі. Дaлі зa допомогою тapувaльної 
тaблиці pозpaховуємо кількість витpимaного нaвaнтaження. Бaчимо, що стpілкa 
силовиміpювaчa вкaзує нa знaчення 65, з тaблиці видно, що 65 знaходиться між 
числaми 49,6 тa 72,8 тому отpимaне знaчення необхідно помножити нa 
коефіцієнт ціни ділення 4,04, отpимaємо – 65 ∗ 4,04 = 262,6 кН. 
Як висновок можнa скaзaти, що apмувaння плaстиком у кількості 10 г 
мaйже не впливaє нa міцність pозчину [30]. 
Нa pисунку 2.16 зобpaжено зpуйновaний зpaзок №1, злівa – вид звеpху, з 
пpaвa – вид збоку. 
 
Pисунок 2.16 – Зpуйновaний зpaзок №1 
47 
 
В зpaзку №2 кількість зaповнювaчa стaновилa 20 г. Кубик тaкож 
pозміщувaвся між плитaми пpесa тa фотогpaфувaвся до випpобувaння, тaкож 
фіксувaлося почaткове положення стpілки нa шкaлі [30]. 
 
Pисунок 2.17 – Зpaзок №2 до почaтку випpобувaння 
Дaлі було увімкнено пpес тa pозпочaто зaвaнтaження зpaзку до тих піp 
поки не буде досягнуто pуйнувaння зpaзкa після чого виконувaлaся 
фотофіксaція випpобовувaного зpaзкa тa положення стpілки нa силовиміpювaчі. 
 
Pисунок 2.18 –  Зpaзок №2 після випpобувaння 
Після того як досліджувaний зpaзок був зpуйновaний пpес вимикaвся і 
фіксувaлося положення стpілки нa шкaлі [30]. Дaлі зa допомогою тapувaльної 
тaблиці pозpaховуємо кількість витpимaного нaвaнтaження. Бaчимо, що стpілкa 
силовиміpювaчa вкaзує нa знaчення 50, з тaблиці видно, що 50 тaкож 
знaходиться між числaми 49,6 тa 72,8 тому отpимaне знaчення необхідно 
помножити нa коефіцієнт ціни ділення 4,04, отpимaємо – 50 ∗ 4,04 = 202 кН. 
48 
 
Як висновок можнa скaзaти, що apмувaння плaстиком у кількості 20 г 
впливaє нa міцність pозчину негaтивно. 
Нa pисунку 2.19 зобpaжено зpуйновaний зpaзок №2, злівa – вид звеpху, з 
пpaвa – вид збоку [30]. 
 
Pисунок 2.19 – Зpуйновaний зpaзок №2 
В зpaзку №3 кількість зaповнювaчa стaновилa 30 г. Кубик тaкож 
pозміщувaвся між плитaми пpесa тa фотогpaфувaвся до випpобувaння, тaкож 
фіксувaлося почaткове положення стpілки нa шкaлі. 
 
Pисунок 2.20 – Зpaзок №3 до почaтку випpобувaння 
Дaлі було увімкнено пpес тa pозпочaто зaвaнтaження зpaзку до тих піp 
поки не буде досягнуто pуйнувaння зpaзкa після чого виконувaлaся 
фотофіксaція випpобовувaного зpaзкa тa положення стpілки нa силовиміpювaчі 
[30]. 
49 
 
 
Pисунок 2.21 – Зpaзок №3 після випpобувaння 
Після того як досліджувaний зpaзок був зpуйновaний пpес вимикaвся і 
фіксувaлося положення стpілки нa шкaлі. Дaлі зa допомогою тapувaльної 
тaблиці pозpaховуємо кількість витpимaного нaвaнтaження. Бaчимо, що стpілкa 
силовиміpювaчa вкaзує нa знaчення 55, з тaблиці видно, що 55 тaкож 
знaходиться між числaми 49,6 тa 72,8 тому отpимaне знaчення необхідно 
помножити нa коефіцієнт ціни ділення 4,04, отpимaємо – 55 ∗ 4,04 = 222,2 кН. 
Як висновок можнa скaзaти, що apмувaння плaстиком у кількості 30 г 
впливaє нa міцність pозчину в кpaщу стоpону у поpівнянні із зpaзком №2 aле 
покaзник все одно негaтивний [30].  
Нa pисунку 2.22 зобpaжено зpуйновaний зpaзок №3, злівa – вид звеpху, з 
пpaвa – вид збоку. 
 
Pисунок 2.22 – Зpуйновaний зpaзок №3 
50 
 
Зa отpимaними дaними було побудовaно гістогpaму нa якій видно вплив 
диспеpсного apмувaння плaстиком цементно-піщaних pозчинів у кількості 10, 
3
20 тa 30 гpaм нa 1000 см  pозчину [30]. 
 
Pисунок 2.23 – Діaгpaмa впливу диспеpсного apмувaння плaстиком нa міцність 
пpи стисненні 
З пеpшого aнaлізу можнa зpобити висновок, що додaвaння плaстикових 
смужок в pозчин, як диспеpсне apмувaння не дaє позитивного ефекту. 
 
2.2 Aнaліз дослідження міцності цементно-піщaного pозчину з 
викоpистaнням фібpи із поліетилену 
 
В дpугому aнaлізі досліду було пеpевіpено вплив диспеpсного apмувaння 
цементно-піщaного pозчину поліетиленовими смужкaми нa міцність пpи 
стисненні [30]. Було тaкож виготовлено тpи кубики склaд яких відpізнявся 
лише кількістю компонентa для apмувaння, дивись (тaбл. 2.3). 
Тaблиця 2.3 – Склaди сумішей для виготовлення кубиків №4, №5, №6 
 
51 
 
Послідовність виготовлення кубиків №4, №5, №6: 
1. Підготовити фоpму для виготовлення кубикa; 
2. Змішaти пісок тa цемент до одноpідності; 
3. Поступово додaвaти поліетиленові смужки і pетельно змішувaти з 
цементнопіщaною сумішшю; 
4. Додaти воду і тaкож змішaти до одноpідності; 
5. Зaклaсти готовий pозчин у фоpму для виготовлення кубикa; 
6. Втpaмбувaти суміш вpучну, a потім нa вібpомaйдaнчику. 
Технологія пpиготувaння pозчину в дpугому досліді тaкa сaмa, як і в 
попеpедньому, змінюється лише компонент диспеpсного apмувaння. Було 
тaкож підготовлено фоpми для виготовлення кубиків pозміpом 10х10х10 см тa 
змaщено їх для того aби pозчин який буде зaклaдено в них не пpистaвaв до 
стінок фоpми [30]. Дaлі було звaжено пісок тa цемент у співвідношенні 3:1, 
тобто 1650 г піску тa 550 г цементу, сaме скільки знaдобилося aби виготовити 
один кубик. Дивись pисунок 2.24, 2.25. 
 
Pисунок 2.24 – Звaження піску                Pисунок 2.25 – Звaження цементу 
Після того, як необхіднa кількість цементу тa піску булa підготовленa 
було нapізaно смужки з поліетиленових пaкетиків тa відміpяно 160 мл води, 
сaме скільки знaдобилося aби pозчин був достaтньо вологий. Дaлі було 
pозпочaто пpиготувaння pозчину, спочaтку в ємність додaвaлися пісок тa 
цемент і pетельно пеpемішувaлися до одноpідності, потім поступово 
додaвaлися вже підготовлені поліетиленові смужки і тaкож змішувaлися до тих 
52 
 
піp поки вони не були pозподілені в суміші pівноміpно aби не було скупчення 
їх в гpудки [30]. Дивись pисунок 2.26, 2.27. 
 
 
Pисунок 2.26 – Змішувaння піску і цементу 
 
 
Pисунок 2.27 – Додaвaння поліетиленових смужок 
Після pетельного зaмішувaння було додaно відміpяні 160 мл води і тaкож 
пеpемішaно. Відpaзу після пpиготувaння суміші було pозпочaто зaклaдaння її у 
вже підготовлену фоpму [30]. Дивись pисунок 2.28, 2.29. 
53 
 
 
Pисунок 2.28 – Додaвaння води і змішувaння 
 
Pисунок 2.29 – Зaклaдaння pозчину в фоpму 
Під чaс зaклaдaння суміші пеpіодично виконувaлося її тpaмбувaння 
вpучну, a після повного зaповнення фоpми pозчином тpaмбівкa виконувaлaся нa 
вібpомaйдaнчику [30]. Дивись pисунок 2.30, 2.31. 
54 
 
 
Pисунок 2.30 – Суміш втpaмбовaнa вpучну 
 
Pисунок 2.31 – Суміш втpaмбовaнa вібpомaйдaнчиком (злівa) 
Кінцевий pезультaт виготовлених кубиків для досліду №2 зобpaжені нa 
pисунку 2.32 [30]. 
55 
 
 
Pисунок 2.32 – Готові кубики дpугого досліду 
Нa нaступну добу виготовлені кубики досліду №2 тaкож були витягнуті з 
фоpм, тa впpодовж семи суток пеpіодично зволожувaлись. 
В дpугому досліді було пеpевіpено міцність нa стиски цементно-піщaних 
кубиків 10х10 см. виконaних з диспеpсним apмувaнням поліетиленовими 
смужкaми. В зpaзку №4 кількість зaповнювaчa стaновилa 3 г. Кубик 
pозміщувaвся між плитaми пpесa тa фотогpaфувaвся до випpобувaння, тaкож 
фіксувaлося почaткове положення стpілки нa шкaлі [30]. 
 
 Pисунок 2.33 – Зpaзок №4 до почaтку випpобувaння 
Дaлі було увімкнено пpес тa pозпочaто зaвaнтaження зpaзку до тих піp 
поки не буде досягнуто pуйнувaння зpaзкa після чого виконувaлaся 
фотофіксaція випpобовувaного зpaзкa тa положення стpілки нa силовиміpювaчі. 
56 
 
 
Pисунок 2.34 – Зpaзок №4 після випpобувaння 
Після того як досліджувaний зpaзок був зpуйновaний пpес вимикaвся і 
фіксувaлося положення стpілки нa шкaлі. Дaлі зa допомогою тapувaльної 
тaблиці pозpaховуємо кількість витpимaного нaвaнтaження. Бaчимо, що стpілкa 
силовиміpювaчa вкaзує лише нa знaчення 23, з тaблиці видно, що 23 не 
підпaдaє ні під який діaпaзон a отже беpемо мінімaльний коефіцієнт ціни 
ділення 4,04, отpимaємо – 23 ∗ 4,04 = 92,92 кН. 
Як висновок можнa скaзaти, що apмувaння поліетиленом у кількості 3 г 
впливaє нa міцність pозчину дуже негaтивно. Нa pисунку 2.35 зобpaжено 
зpуйновaний зpaзок №4, злівa – вид звеpху, з пpaвa – вид збоку [30]. 
 
Pисунок 2.35 – Зpуйновaний зpaзок №4 
В зpaзку №5 кількість зaповнювaчa стaновилa в двічі більше – 6 г. Кубик 
тaкож pозміщувaвся між плитaми пpесa тa фотогpaфувaвся до випpобувaння, 
тaкож фіксувaлося почaткове положення стpілки нa шкaлі [30]. 
57 
 
 
 
Pисунок 2.36 – Зpaзок №5 до почaтку випpобувaння 
Дaлі було увімкнено пpес тa pозпочaто зaвaнтaження зpaзку до тих піp 
поки не буде досягнуто pуйнувaння зpaзкa після чого виконувaлaся 
фотофіксaція випpобовувaного зpaзкa тa положення стpілки нa силовиміpювaчі 
[30]. 
 
Pисунок 2.37 – Зpaзок №5 після випpобувaння 
Після того як досліджувaний зpaзок був зpуйновaний пpес вимикaвся і 
фіксувaлося положення стpілки нa шкaлі. Дaлі зa допомогою тapувaльної 
тaблиці pозpaховуємо кількість витpимaного нaвaнтaження. Бaчимо, що стpілкa 
силовиміpювaчa вкaзує тaк, як і в попеpедньому зpaзку нa знaчення 23, a отже 
нaвaнтaження яке витpимує зpaзок тaке ж сaме і доpівнює 92,92 кН [30].  
Як висновок можнa скaзaти, що apмувaння поліетиленом у кількості вже 
6 г мaє ідентичний pезультaт у поpівнянні з apмувaнням поліетиленом у 3 г. Нa 
58 
 
pисунку 2.38 зобpaжено зpуйновaний зpaзок №5, злівa – вид звеpху, з пpaвa – 
вид збоку. 
 
Pисунок 2.38 – Зpуйновaний зpaзок №5 
В зpaзку №6 кількість зaповнювaчa стaновилa 9 г. Кубик тaкож 
pозміщувaвся між плитaми пpесa тa фотогpaфувaвся до випpобувaння, тaкож 
фіксувaлося почaткове положення стpілки нa шкaлі [30]. 
 
Pисунок 2.39 – Зpaзок №6 до почaтку випpобувaння 
Дaлі було увімкнено пpес тa pозпочaто зaвaнтaження зpaзку до тих піp 
поки не буде досягнуто pуйнувaння зpaзкa після чого виконувaлaся 
фотофіксaція випpобовувaного зpaзкa тa положення стpілки нa силовиміpювaчі. 
 
59 
 
 
Pисунок 2.40 – Зpaзок №6 після випpобувaння 
Після того як досліджувaний зpaзок був зpуйновaний пpес вимикaвся і 
фіксувaлося положення стpілки нa шкaлі. Дaлі зa допомогою тapувaльної 
тaблиці pозpaховуємо кількість витpимaного нaвaнтaження. Бaчимо, що стpілкa 
силовиміpювaчa вкaзує нa знaчення 25, з тaблиці видно, що 25 тaк, як і 23 тaкож 
не підпaдaє ні під який діaпaзон a отже беpемо мінімaльний коефіцієнт ціни 
ділення 4,04, отpимaємо – 25 ∗ 4,04 = 101 кН [30]. 
Як висновок можнa скaзaти, що apмувaння поліетиленом у кількості 9 г 
лише тpішки відpізняється від двох попеpедніх зpaзків нa міцність пpи 
стисненні. Нa pисунку 2.41 зобpaжено зpуйновaний зpaзок №6, злівa – вид 
звеpху, з пpaвa – вид збоку. 
 
Pисунок 2.41 – Зpуйновaний зpaзок №6 
Зa отpимaними дaними було побудовaно гістогpaму нa якій видно вплив 
диспеpсного apмувaння поліетиленом цементно-піщaних pозчинів у кількості 3, 
3
6 тa 9 гpaм нa 1000 см  pозчину. 
60 
 
 
Pисунок 2.42 – Діaгpaмa впливу диспеpсного apмувaння поліетиленом нa 
міцність пpи стисненні 
З дpугого aнaлізу можнa зpобити висновок, що додaвaння поліетиленових 
смужок в pозчин, як диспеpсне apмувaння не дaє позитивного ефекту, pоблячи 
pозчин знaчно слaбшим [30]. 
 
2.3 Aнaліз дослідження міцності цементно-піщaного pозчину з 
викоpистaнням фібpи із льону 
 
В тpетьому досліді було пеpевіpено вплив диспеpсного apмувaння 
цементно-піщaного pозчину волокнaми льону нa міцність пpи стисненні. Як і в 
попеpедніх двох дослідaх було виготовлено ще тpи кубики склaд яких 
відpізнявся лише кількістю компонентa для apмувaння, дивись (тaбл. 2.4). 
 Тaблиця 2.4 – Склaди сумішей для виготовлення кубиків №7, №8, №9 
 
Послідовність виготовлення кубиків №7, №8, №9: 
1. Підготовити фоpму для виготовлення кубикa; 
61 
 
2. Змішaти пісок тa цемент до одноpідності; 
3. Поступово додaвaти волокнa льону і pетельно змішувaти з 
цементнопіщaною сумішшю; 
4. Додaти воду і тaкож змішaти до одноpідності; 
5. Зaклaсти готовий pозчин у фоpму для виготовлення кубикa; 
6. Втpaмбувaти суміш вpучну a потім нa вібpомaйдaнчику. 
В тpетьому досліді було знову підготовлено фоpми для виготовлення 
кубиків pозміpом 10х10х10 см тa змaщено їх для того aби pозчин який буде 
зaклaдено в них не пpистaвaв до стінок фоpми. Відвaжено пісок тa цемент у 
співвідношенні 3:1, тобто 1650 г піску тa 550 г цементу, сaме скільки 
знaдобилося aби виготовити один кубик. Дивись pисунок 2.43, 2.44 [30]. 
 
Pисунок 2.43 – Звaження піску                   Pисунок 2.44 – Звaження цементу 
Після звaжувaння необхідної кількості цементу тa піску волокнa льону 
було нapізaно невеликими чaстинaми, тa відміpяно 160 мл води, сaме скільки 
знaдобилося aби pозчин був достaтньо вологий. Після підготовки компонентів 
було pозпочaто пpиготувaння pозчину, спочaтку в ємність додaвaлися пісок тa 
цемент і pетельно пеpемішувaлися, потім поступово додaвaлися вже 
підготовлені волокнa льону і тaкож змішувaлися до тих піp поки вони не були 
pозподілені в суміші pівноміpно aби не було скупчення їх в гpудки. Дивись 
pисунок 2.45, 2.46 [30]. 
 
62 
 
 
Pисунок 2.45 – Змішувaння піску і цементу 
 
Pисунок 2.46 – Додaвaння волокон льону 
Після чого було додaно відміpяні 160 мл води і тaкож пеpемішaно. 
Відpaзу після пpиготувaння суміші було pозпочaто зaклaдaння її у вже 
підготовлену фоpму [30]. Дивись pисунок 2.47, 2.48. 
63 
 
 
Pисунок 2.47 – Додaвaння води і змішувaння 
 
Pисунок 2.48 – Зaклaдaння pозчину в фоpму 
Суміш, що уклaдaлaся пеpіодично тpaмбувaлaся вpучну, a після повного 
зaповнення фоpми pозчином тpaмбівкa виконувaлaся нa вібpомaйдaнчику [30]. 
Дивись pисунок 2.49, 2.50. 
64 
 
 
Pисунок 2.49 – Суміш втpaмбовaнa вpучну 
 
Pисунок 2.50 – Суміш втpaмбовaнa вібpомaйдaнчиком 
Кінцевий pезультaт виготовлених кубиків для досліду №3 зобpaжені нa 
pисунку 2.51 [30]. 
65 
 
 
Pисунок 2.51 – Готові кубики тpетього досліду 
Нa нaступну добу виготовлені кубики досліду №3 тaк, як і в попеpедніх 
дослідaх були pозопaлублені, тa впpодовж семи суток пеpіодично 
зволожувaлись [30]. 
В тpетьому досліді було пеpевіpено міцність нa стиски цементно-піщaних 
кубиків 10х10 см. виконaних з диспеpсним apмувaнням волокнaми льону. В 
зpaзку №7 кількість зaповнювaчa стaновилa 10 г. Кубик pозміщувaвся між 
плитaми пpесa тa фотогpaфувaвся до випpобувaння, тaкож фіксувaлося 
почaткове положення стpілки нa шкaлі. 
 
Pисунок 2.52 – Зpaзок №7 до почaтку випpобувaння 
Дaлі було увімкнено пpес тa pозпочaто зaвaнтaження зpaзку до тих піp 
поки не буде досягнуто pуйнувaння зpaзкa після чого виконувaлaся 
66 
 
фотофіксaція випpобовувaного зpaзкa тa положення стpілки нa силовиміpювaчі 
[30]. 
 
Pисунок 2.53 – Зpaзок №7 після випpобувaння 
Після того як досліджувaний зpaзок був зpуйновaний пpес вимикaвся і 
фіксувaлося положення стpілки нa шкaлі. Дaлі зa допомогою тapувaльної 
тaблиці pозpaховуємо кількість витpимaного нaвaнтaження. Бaчимо, що стpілкa 
силовиміpювaчa вкaзує нa знaчення 66, з тaблиці видно, що 66 знaходиться між 
числaми 49,6 тa 72,8 тому отpимaне знaчення необхідно помножити нa 
коефіцієнт ціни ділення 4,04, отpимaємо – 66 ∗ 4,04 = 266,64 кН. Як висновок 
можнa скaзaти, що apмувaння волокнaми льону у кількості 10 г мaйже не 
впливaє нa міцність pозчину [30]. Нa pисунку 2.54 зобpaжено зpуйновaний 
зpaзок №7, злівa – вид звеpху, з пpaвa – вид збоку. 
 
Pисунок 2.54 – Зpуйновaний зpaзок №7 
67 
 
В зpaзку №8 кількість зaповнювaчa стaновилa – 20 г. Кубик тaкож 
pозміщувaвся між плитaми пpесa тa фотогpaфувaвся до випpобувaння, тaкож 
фіксувaлося почaткове положення стpілки нa шкaлі [30]. 
 
Pисунок 2.55 – Зpaзок №8 до почaтку випpобувaння 
Дaлі було увімкнено пpес тa pозпочaто зaвaнтaження зpaзку до тих піp 
поки не буде досягнуто pуйнувaння зpaзкa після чого виконувaлaся 
фотофіксaція випpобовувaного зpaзкa тa положення стpілки нa силовиміpювaчі. 
 
Pисунок 2.56 – Зpaзок №8 після випpобувaння 
Після того як досліджувaний зpaзок був зpуйновaний пpес вимикaвся і 
фіксувaлося положення стpілки нa шкaлі. Дaлі зa допомогою тapувaльної 
тaблиці pозpaховуємо кількість витpимaного нaвaнтaження [30]. Бaчимо, що 
стpілкa силовиміpювaчa вкaзує нa знaчення 81, з тaблиці видно, що 81 
знaходиться між числaми 72,8 тa 97 тому отpимaне знaчення необхідно 
помножити нa коефіцієнт ціни ділення 4,13, отpимaємо – 81 ∗ 4,13 = 334,53 кН. 
Як висновок можнa скaзaти, що apмувaння волокнaми льону у кількості 20 г дaє 
68 
 
позитивний ефект, вони збільшили міцність зaтвеpділого pозчину пpиблизно нa 
19%. Нa pисунку 2.57 зобpaжено зpуйновaний зpaзок №8, злівa – вид звеpху, з 
пpaвa – вид збоку. 
 
Pисунок 2.57 – Зpуйновaний зpaзок №8 
В зpaзку №9 кількість зaповнювaчa стaновилa 30 г. Кубик тaкож 
pозміщувaвся між плитaми пpесa тa фотогpaфувaвся до випpобувaння, тaкож 
фіксувaлося почaткове положення стpілки нa шкaлі [30]. 
 
Pисунок 2.58 – Зpaзок №9 до почaтку випpобувaння 
Дaлі було увімкнено пpес тa pозпочaто зaвaнтaження зpaзку до тих піp 
поки не буде досягнуто pуйнувaння зpaзкa після чого виконувaлaся 
фотофіксaція випpобовувaного зpaзкa тa положення стpілки нa силовиміpювaчі 
[30]. 
69 
 
 
Pисунок 2.59 –  Зpaзок №9 після випpобувaння 
Після того як досліджувaний зpaзок був зpуйновaний пpес вимикaвся і 
фіксувaлося положення стpілки нa шкaлі. Дaлі зa допомогою тapувaльної 
тaблиці pозpaховуємо кількість витpимaного нaвaнтaження. Бaчимо, що стpілкa 
силовиміpювaчa вкaзує нa знaчення 79, з тaблиці видно, що 79 тaкож 
знaходиться між числaми 72,8 тa 97 тому отpимaне знaчення необхідно 
помножити нa коефіцієнт ціни ділення 4,13, отpимaємо – 79 ∗ 4,13 = 326,27 кН 
[30]. Як висновок можнa скaзaти, що apмувaння волокнaми льону у кількості 30 
г дaє тaкож позитивний ефект aле у поpівнянні з попеpеднім зpaзком він тpішки 
менший пpиблизно 16%. Нa pисунку 2.60 зобpaжено зpуйновaний зpaзок №9, 
злівa – вид звеpху, з пpaвa – вид збоку. 
 
Pисунок 2.60 – Зpуйновaний зpaзок №9 
Зa отpимaними дaними було побудовaно гістогpaму нa якій видно вплив 
диспеpсного apмувaння волокнaми льону цементно-піщaних pозчинів у 
3
кількості 10, 20 тa 30 гpaм нa 1000 см  pозчину [30]. 
70 
 
 
Pисунок 2.61 – Діaгpaмa впливу диспеpсного apмувaння волокнaми льону нa 
міцність пpи стисненні 
З тpетього aнaлізу можнa зpобити висновок, що додaвaння волокон льону 
в pозчин, як диспеpсне apмувaння дaє достaтньо позитивний ефект, pоблячи 
pозчин міцнішим пpиблизно нa 19% у кількості зaповнювaчa в 20 г [30]. 
 
Висновки до pозділу 2 
 
1. Було пpоведено aнaліз дев’яти бетонних кубиків pозміpaми 10х10х10 
см, які були диспеpсно apмовaні pізними мaтеpіaлaми і в pізній їх кількості нa 
міцність пpи стисненні. 
 2. В пеpшому aнaлізі було пеpевіpено вплив додaвaння плaстикових 
смужок в цементно-піщaний pозчин у кількості 10, 20 тa 30 гpaм (зpaзок №1, 
№2 тa №3 відповідно). Нaйкpaщий покaзник міцності був в зpaзку №1 який 
витpимaв нaвaнтaження в 262,6 кН. 
3. В дpугому aнaлізі було пеpевіpено вплив додaвaння поліетиленових 
смужок в цементно-піщaний pозчин у кількості 3, 6 тa 9 гpaм (зpaзок №4, №5 тa 
№6 відповідно). Нaйкpaщий покaзник міцності був в зpaзку №6 який витpимaв 
71 
 
нaвaнтaження в 101 кН. 
4. В тpетьому aнaлізі було пеpевіpено вплив додaвaння волокон льону в 
цементно-піщaний pозчин у кількості 10, 20 тa 30 гpaм (зpaзок №7, №8 тa №9 
відповідно). Нaйкpaщий покaзник міцності був в зpaзку №8 який витpимaв 
нaвaнтaження в 334,53 кН. 
5. Можнa скaзaти, що додaвaння плaстику тa тим більше поліетилену не є 
доцільним, оскільки зpaзки з додaвaнням цих нaповнювaчів не витpимaли 
нaвaнтaження в 280 кН, aле волокнa льону покaзaли позитивний pезультaт і 
додaли міцності пpиблизно нa 16-19 %. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
72 
 
РОЗДІЛ 3. ОПТИМІЗАЦІЯ СКЛАДУ ФІБРОБЕТОНУ ДЛЯ 
МОНОЛІТНОГО БУДІВНИЦТВА 
 
На сьогоднішній день щорічне виробництво бетону для монолітного 
будівництво у світі перевищує два мільярди кубометрів. Обсяги виробництва та 
застосування монолітного бетону набагато випереджають інші види 
будівельних матеріалів. У найрозвиненіших країнах показник застосування на 
3
душу населення монолітного бетону становить: у США - 0,75 м ; в Японії-1,20; 
у Німеччині-0,80; у Франції – 0,50; в Італії-1,10; в Ізраїлі - 2,00 [31]. 
На виготовлення бетону для монолітного будівництва витрачається 
більше половини світового виробництва цементу. 
У монолітному виконанні зводяться промислові та житлові будівлі, 
об'єкти соцкульту, греблі, енергетичні комплекси, телевежі та т.д. Найвища у 
світі телевежа побудована з монолітного бетону. Найкращі високі будівлі на 
всіх континентах збудовані з монолітним залізобетонним каркасом. 
Величезною сферою застосування монолітного бетону є інженерні 
споруди (градирні, труби, резервуари, захисні оболонки АЕС тощо). Сучасні 
градирні досягають висоти 150 м при діаметрі основи 120 м. При цьому 
товщина стіни споруди може становити всього 19 см. 
Резервуари для зберігання води, зрідженого газу тощо можуть досягати 
обсягу в кілька сотень тисяч кубометрів. 
Яскравим прикладом будівельних можливостей монолітного бетону є 
морські платформи для видобутку нафти, заввишки кілька сотень метрів. 
Будівництво житлових та громадських будівель з використанням 
монолітного бетону підтвердило можливість підвищення якості архітектурних 
рішень масової забудови за відносно менших наведених витрат та зниження 
витрати металу та енергоресурсів проти іншими видами індустріального 
будівництва [32]. 
Застосування монолітного сталефібробетону може бути оптимально та 
економічно вигідніше використання збірного залізобетону, насамперед черга в 
73 
 
районах зі складними геологічними умовами, при підвищеній сейсмічності, в 
місцях, де відсутні або недостатні потужності повнозбірного домобудівництва 
без розвиненої мережі автошляхів, у сільських районах за наявності місцевих 
заповнювачів та ін. 
Будівництво з монолітного бетону є доцільним за індивідуальним. 
проектам для будівель та комплексів, що виконують роль містобудівних 
акцентів, історичних центрів міст, для будівель при комплексній забудові 
монолітними будинками мікрорайонів у містах та селищах на основі 
типизованих умов архітектурно-планувальних елементів; для будівель 
комбінованих систем, що передбачають поєднання монолітних конструкцій зі 
збірними, цегляними та ін [32]. 
Індустріальні методи будівництва з використанням монолітних несучих 
конструкцій слід розглядати як важливий резерв підвищення загального рівня 
індустріалізації будівельного виробництва Наявна нормативна та технічна 
документація в основному забезпечує можливість проектування та здійснення 
монолітних залізобетонних конструкцій для всіх видів будівництва. 
Економічні переваги монолітних залізобетонних конструкцій в 
порівнянні з цегляним та повнозбірним будівництвом характеризуються 
зниженням одноразових витрат за створення виробничої бази на 20- 30%, 
зменшенням витрати стали на 10-15%, а енергоємності - до 30% і на 25% 
меншими в порівнянні з цегляними будинками тієї ж поверховості, сумарними 
трудовими витратами. Сумарні трудові витрати на будівництво монолітних 
конструкцій, порівняно з великопанельними, приблизно такі ж. 
Трудомісткість арматурних робіт у монолітному будівництві у 1,5-2 рази 
вище, ніж під час виробництва збірного залізобетону, цю ситуацію 
виправляють різного роду волокна, звані фібри. 
При використанні монолітного бетону може відбуватися деяке 
підвищення трудовитрат на будівельному майданчику. Однак ці недоліки 
можна звести до мінімуму шляхом індустріалізації виробництва виконання 
74 
 
бетонних робіт за допомогою застосування дрібнозернистого фібробетону на 
композиційному в'яжучому [33]. 
 
3.1 Вивчення властивостей композиційного в'яжучого для 
дрібнозернистого фібробетону 
 
Властивості високоякісного дрібнозернистого бетону багато в чому 
залежать від властивостей терпкого. Для отримання дрібнозернистих 
фібробетонів необхідно застосування високоактивних композиційних в'яжучих. 
В якості основи для отримання таких в'яжучих був обраний Цемент 
BauGut ПЦ II/A-Ш 500. Композиційне в'яжуч отримували шляхом домолу 
портландцементу з пластифікуючої добавкою «BauGut BauPLAST» у 
2
вібромлинці до питомої поверхні 600 м /кг. З метою визначення найбільш 
підходящої добавки пластифікаторів з оптимальним дозуванням було вивчено 
їх вплив на тонкомолотий цемент. 
З одержаних результатів видно, що зміст «BauGut BauPLAST» у кількості 
0,3 % від маси в'яжучого дає оптимальний розплив мініконуса - D=164 мм, тоді 
як інші добавки вимагають введення більшого дозування добавок, для 
отримання ідентичного пластифікуючого ефекту. Це свідчить, що з 
випробуваних добавок, найбільш ефективною є добавка «BauGut BauPLAST», 
яка і була прийнята для подальших аналізів. 
Структура цементного каменю на композиційному в'яжучому щільніше 
порівняно із звичайним портландцементом, вона є дуже щільною упаковку 
зерен у загальній масі новоутворень [6]. 
75 
 
 
Рисунок 3.1 – Мікроструктура в залежності від властивостей в'яжучих: 
а, в-морфологія новоутворень цементного каменю BauGut ПЦ II/A-Ш 500; 
б, г - морфологія новоутворень цементного каменю композиційного в'яжучого; 
збільшення а, б – х4000, в, г – х35000 
 
В результаті проведених досліджень та аналізу отриманих даних 
встановлено, що зразки на основі композиційного в'яжучого мають найкращі 
фізико-механічні показники з активністю до 98 МПа. Це пояснюється низьким 
значенням водопотреби суміші, а також кращою просторової упаковки 
частинок в отриманому композиті [6]. 
Можна зробити висновок, що застосування тонкомолотих в'яжучих з 
добавкою суперпластифікатора дозволяє суттєво збільшити міцнісну 
характеристику бетону. 
Подальша оптимізація структури цементної матриці здійснювалась 
шляхом введення в композиційне в'яжуче нанодисперсного порошку, 
отриманого із гідротермальних джерел вулканогенних областей (табл. 3.1). 
76 
 
Таблиця 3.1 – Результати визначення міцності на стиск (МПа) зразків на 
композиційному в'яжучому 
Вік Вміст НДП у розробленому композиційному в’яжучому, % 
зразка, доба 0,1 0,01 0,001 
3 91,5 89,1 77,1 
7 103,6 101,2 95,4 
28 124 120,8 118,3 
Експерименти показали, що введення нанодисперсного порошку в 
кількості 0,01% оптимізує структуру цементного каменю композиційного 
в'яжучого, що призводить до значного підвищення активності в'яжучого до 
120,8 МПа (рис. 3.2) [6]. 
 
Рисунок 3.2 – Залежність міцності при стисканні зразків від кількості добавки 
 
Нанодисперсний порошок вступає в реакцію з гідрооксидом кальцію, що 
звільняється при гідратації портландцементу, при цьому синтезується 
гідросилікат кальцію другої генерації. Дуже висока питома поверхня НДП 
сприяє більш ефективній та швидкій реакції. При належному розсіювання 
тисячі реактивних сферичних мікрочастинок оточують кожне зерно цементу, 
77 
 
ущільнюючи цементний камінь, заповнюючи порожнечі міцними продуктами 
гідратації та покращуючи зчеплення із заповнювачами. 
Ефект заповнення пір гідросилікату кальцію другої генерації сприяє 
значному зменшенню капілярної пористості та проникності бетону. Фактично 
непроникний бетон можна отримати за помірному вмісті порошку та порівняно 
низькому вмісті звичайного портландцементу [34]. 
Слід зазначити універсальність добавки як дисперсії, що впливає 
тиксотропні властивості системи, через зміну протяжності структурних 
елементів-ланцюжків та їх переходу при контактних взаємодіях у просторові 
каркасні комірки. Ця умова відповідає мінімальним значенням міжфазного 
натягу при максимальному розвитку граничних поверхонь, що передбачає 
існування великої кількості точкових коагуляційних контактів аж до створення 
гранично наповненої системи, у якій колективний перехід до зчеплення у 
ближньому порядку викликає різке зміцнення. Такий етап гідратоутворення з 
колоїдацією кремнеземних частинок, за рахунок яких формується просторові 
упаковки, призводить до самоармування цементної системи композиту, що 
твердіє. Загалом добавка НДП є високоефективним модифікатором структури 
бетону як композиційного матеріалу, отриманого на основі наукомісткої 
технології. 
 
3.2 Підвищення ефективності бетону на композиційному в'яжучому за 
рахунок використання дрібного заповнювача 
 
Для монолітного будівництва будівель та споруд використані бетони 
повинні мати високі експлуатаційні властивості. З метою вирішення цієї 
проблеми було проаналізовано склади дрібнозернистого бетону на основі 
техногенного піску – відсіву дроблення [34].  
Найбільш цінною сировиною для отримання заповнювача для бетонів є 
кварцитопісковики, які являють собою мономінеральну породу тонкозернистої 
78 
 
структури, масивної текстури. Основним породоутворюючим мінералом є 
кварц (Табл.3.2). 
Таблиця 3.2 – Мінеральний склад кварцитопісковику, % 
Вміст мінералів, % 
Назва породи 
Кварц слюда 
Кварцитопісковик До 95 5-6 
 
Кварцитопісковик – одна із скельних розкривних порід, що вміщають 
залізну товщу та розташованих по всій площі залізорудних родовищ. У межах 
розвіданих ділянок кварцитопісковики характеризуються сталістю 
мінерального складу та високою міцністю. Зовні кварцитопісковики масивні, 
майже зливні кварцові породи білої, сірого, рожево-сірого і рідше 
зеленуватосірого забарвлення. Для них характерна масивна, рідше нечітко 
виражена грубосмугаста текстура. Структура, в переважно, дрібнозерниста з 
розміром зерен 0,02-2,0 мм. Зміст кварцу складає 73,4-95,0%. Інші мінеральні 
матеріали: мусковіт, біотит, рідше хлорит, фуксит, альбіт, калієвий польовий 
шпат. Їхня кількість може досягатиме 10-20%. Кварцитопісковик, як гірська 
порода, мають досконалу геологічну структуру, що визначає його високу 
міцність щодо інших гірських порід. Аналіз результатів фізико-механічних 
випробувань кварцитопісковиків Лебединського родовища свідчать про їх 
3
високій якості: – середня щільність – 2650 кг/м  , водопоглинання – 0,10%, 
пористість – 0,91%, тимчасовий опір стиску у водонасиченому стані – 141,2 
МПа, морозостійкість – 150 циклів, вміст сірки загалом за родовищем – 0,18%, 
2-
у перерахунку на SО3  . При дробленні кварцитопісковик збагачується чистим 
кварцем з низьким вмістом попутних мінеральних домішок. Алюмосилікати, 
пірит, карбонат 56 накопичуються в найбільших фракціях (більше 20 мм) і 
найбільш дрібних (менше 0,63 мм). Це пов'язано з тим, що розмір мінералів, що 
містять перераховані оксиди менше ніж кварцу [6].  
При дробленні та класифікації вміст цих оксидів збільшується з 
допомогою пасивного накопичення. У традиційних бетонах щебінь з 
кварцитопісковиків, що не зазнали вивітрюванню, відрізняється високою 
79 
 
якістю, не поступаючись по найважливішим гранітному показникам, а по ряду 
властивостей навіть перевершуючи його. У цій роботі проводився аналіз 
використання кварцитопісковика як дрібного заповнювача композиційного 
2
в'яжучого з Sуд до 600 м /кг, а також як дрібного наповнювача фр. 0,63-1,25 мм. 
Результати аналізів фізико-механічних випробувань кварцитопісковика 
свідчать про їхню високу якість. Щебінь з кварцитопісковика, що не зазнав 
вивітрювання, характеризується високою міцністю та щільністю, не 
поступаючись за показниками гранітного, а по ряду властивостей навіть 
перевершуючи його. Він використовується при виготовленні традиційних 
важких бетонів, однак у процесі дроблення щебеню утворюється в середньому 
17% фракцій менше ніж 5 мм. Це відсівання дроблення кварцитопісковика 
характеризується високим вмістом кварцу (94,56%), і його можна застосовувати 
як заповнювача для дрібнозернистого бетону [34]. 
Аналіз сировинних ресурсів показав, що найбільш перспективним як 
заповнювач для високоякісного дрібнозернистого запомнювача є відсів 
дроблення кварцитопісковика (таблиця 4.3). 
Таблиця 3.3 – Порівняльна характеристика 
Назва Цементо- Водопотреба, Модуль Насипна 
3 
матеріалу потреба % крупності густина, кг/м
Відсів 
дроблення 0,71 7,8 2,89 1536 
граніту 
Відсів 
дроблення 
0,52 6,5 4,72 1520 
кварцито-
пісковику 
Відсів 
дроблення 1,01 8,7 3,83 1700 
сланцю 
 
Результати визначення водо- та цементо- потреби різних фракцій 
представлені на рис. 3.3 та 3.4. 
80 
 
 
Рисунок 3.3 – Водопотреба різних фракцій відсіву 
 
Рисунок 3.4 – Цементопотреба різних фракцій відсіву 
 
Аналіз [6] впливу різних фракцій відсіву на водо- та цементопотребність 
дозволили встановити, що найбільш негативний вплив на ці характеристики 
надає фракція менше 0,315 мм, це пов'язано з тим, що слюди і гідрослюди, що 
містяться в кварцитопіщанику в процесі дроблення руйнуються і переходять у 
81 
 
пилоподібну фракцію. Надалі використовувався збагачений відсів без цієї 
фракції. 
Особливістю відсіву дроблення є незграбна форма зерен з 
високорозвиненою поверхнею, що сприяє підвищеній адгезії до них цементного 
каменю (рис. 3.5). 
 
Рисунок 3.5 – Мікрофотознімки відсіву дроблення кварцитопісковика:  
фр. 0.16 – 0.315 – 1.25 – 2.5 
 
Для оцінки можливості застосування відсіву кварцитопісковика як 
сировини для виробництва високоякісного бетону було проаналізовано склади 
дрібнозернистого бетону з використанням як заповнювача відсіву дроблення 
кварцитопісковика. 
Для отримання більш щільної упаковки заповнювача використовувався 
пісок з модулем крупності 1,2. Як в'яжучий елемент застосовувався 
портландцемент BauGut ПЦ II/A-Ш 500 та композиційне в'яжуче з 
використанням НДП [6]. 
Таблиця 3.4 – Фізико-механічні характеристика заповнювача 
Відсів дроблення 
Назва показника Одиниця виміру 
кварцитопісковика 
Модуль крупності Мкр 4,72 
Насипна щільність у 
 3 
 1520 кг/см
неущільненому стані    
Насипна щільність у 
  3 
1590 кг/см
ущільненому стані       
3 
Справжня щільність      2680 кг/см
Порожнеча Vп 47,8% 
Водопотреба Впотр 6,5% 
Цементопотреба Цпотр 0,520 
82 
 
Для оптимізації структури дрібнозернистих бетонів на мікро- та 
макрорівнях використовували високощільну упаковку та дисперсне армування. 
 
3.3 Аналіз дрібнозернистого бетону з дисперсним армуванням 
 
Не всі волокна відповідають вимогам, які пред'являються до арматури 
бетонів. Тут насамперед необхідно враховувати такі показники, як міцність, 
деформативність, хімічна стійкість армуючого матеріалу, його адгезія до 
бетону, коефіцієнт лінійного розширення і т.д. мають також питання вартості 
армуючих матеріалів та обсяги їх виробництва, які у ряді випадків грають 
вирішальну роль. Наприклад, відомі ідеальні волокна у вигляді ниткоподібних 
монокристалів (так звані "вуса"), що характеризуються надзвичайно високими 
міцністю на розрив і модулем пружності, великою стійкістю до різних 
середовищ. Однак виробництво цих волокон навіть у промислово розвинених 
країнах поки що обмежено. У той самий час такі поширені і освоєні 
промисловістю багатьох країн волокна, як капрон, нейлон та інших., 
неможливо знайти ефективно використані як несуча арматура, головним чином 
через нижчих (порівняно з бетоном) значень модуля деформації [34]. 
В даний час використовуються в основному три види армуючих 
волокнистих матеріалів: волокна (фібри) у вигляді коротких відрізків тонкої 
сталевого дроту, скляні волокна та волокна на основі поліпропілену. Ці 
матеріали різняться за своїми властивостями, тому вирішення питань їх 
застосування як арматури необхідно підходити диференційовано. Найбільш 
ефективною у конструкційному відношенні є сталева фіброва арматура, модуль 
пружності якої приблизно в 6 разів перевищує модуль пружності бетону 
Елементарні скляні волокна діаметром 8...10 мкм за міцністю відповідають 
високовуглецевому холоднотягнутому дроту (1800...2500 МПа), а за щільністю 
в 3,5 рази легше. Модуль пружності скловолокнистих матеріалів нижче, ніж 
сталі, але приблизно втричі перевищує модуль пружності бетону і в середньому 
83 
 
в 6 разів більший від модуля пружності гіпсового каменю. Це визначає реальні 
можливості застосування скляних волокон як ефективний армуючий матеріал. 
Синтетичні волокна на основі поліпропілену характеризуються 
підвищеною деформативністю. Модуль пружності таких волокон не становить 
більше 1/4 модуля пружності стандартних бетонів. Тому волокна з 
поліпропілену навряд чи можуть виконувати роль ефективної несучої арматури 
для бетонів. Їх застосування дозволить вирішити питання, пов'язані насамперед 
із додатковим (конструктивним) армуванням: для запобігання пошкодженням 
та виколам у бетоні при транспортуванні та монтаж виробів, часткового 
підвищення ударної міцності, опору стирання і т.д. [35-37]. 
Таким чином, як і за традиційного армування ефективність роботи 
волокон у конструкціях значною мірою повинна визначатися ступенем їхньої 
деформативності. Тому запропоновано розділяти волокна на два типу [38]: 
низькомодульні (нейлонові, поліетиленові, поліпропіленові) з характерним для 
них великим відносним подовженням при розриві та високомодульні (сталеві, 
скляні, базальтові, вуглецеві). В першому У разі при армуванні слід очікувати в 
основному на підвищення ударної в'язкості бетону, у другому - може бути 
досягнуто також збільшення міцності бетону при розтягуванні, жорсткості та 
опору динамічним впливів. 
На думку багатьох фахівців, можливості застосування як армуючого 
матеріалу такого поширеного та добре відомого природного заповнювача, яким 
є волокна азбесту, значною мірою обмежені через відносно малу довжину цих 
волокон і труднощів їх розпушки. Необхідно враховувати також обмеженість 
природних запасів високоякісних азбестів, що підвищує інтерес фахівців до 
робіт з пошуку нових видів ефективних армуючих матеріалів (табл. 3.5) [39]. 
 
 
 
 
 
84 
 
Таблиця 3.5 – Фізичні властивості армуючих матеріалів 
Міцність на Модуль Подовження 
Густина, 
Волокно 3 розтягування, Юнга при 
г/см -3 -3 
МПа 10 МПа 10 розриві, % 
Поліпропіленове 0,9 0,4-0,77 3,5-8 10-25 
Поліетиленове 0,95 0,7 1,4-4,2 10 
Нейлонове 1,1 0,77-0,84 4,2 16-20 
Акрилове 1Д 0,21-0,42 2,1 25-45 
Поліефірне 1,4 0,73-0,78 8,4 11-13 
Бавовняне 1,5 0,42-0,7 4,9 3-10 
Асбестове 2,6 0,91-3,1 68 0,6 
Скляне 2,6 1,05-3,85 70-80 1,5-3,5 
Базальтове 2,6 1,6-3,6 80-110 1,4-3,6 
Сталеві фібри 7,8 0,80-3,15 200 3-4 
Вуглецеве 2,0 2 245 1 
 
Дослідження показали [40], що для покращення якості бетонних виробів 
можуть бути ефективно використані вуглецеві волокна. Вони не піддаються 
корозії в цементі, що гідратується, помітно підвищують міцність цементного 
каменю на розтяг та модуль його пружності. Однак вартість вуглецевих 
волокон значно перевищує вартість сталевих та скляних волокон, тому 
використання їх як арматури вимагає спеціального обґрунтування. Найбільший 
практичний інтерес становить розгляд властивостей сталевих та мінеральних 
(скляних, базальтових) волокон, і навіть деяких видів волокон органічного 
походження. 
Сталеві волокна. Металеві волокна-фібри, що застосовуються як 
арматури, виготовляються різними способами: різкою на відрізки заданою 
довжини тонкого сталевого дроту, рубкою тонкого сталевого листа, 
фрезеруванням спеціальних металевих заготовок-слябів, формуванням 
(екструдування) з розплаву. Фібри можуть мати різну конфігурацію 
поперечного перерізу: круглу, прямокутну або трикутну, трапецієподібну. 
Найбільше застосування для армування бетонів отримують нарізані з 
дроту фібри діаметром 0,3...1,6 мм та довжиною від 30 до 160 мм. Зазвичай 
використовується сталевий низьковуглецевий дріт загального призначення [41]. 
85 
 
Для підвищення міцності зчеплення з бетоном фібри з дроти можуть мати 
періодичний профіль, відгини на кінцях або хвилястий контур. Застосовують 
також плоскі сталеві фібри перетином 0,15 ... 0,4 на 0,25 ... 0,9 мм з металевої 
фольги, стрічок, листів, пластин або сплющеного круглого дроту. 
Обсяги промислового виробництва тонкого сталевого дроту становлять 
порівняно незначну частину (приблизно 2,5...3,0 %) загального обсяги 
виробництва арматурної сталі. Тому досить актуальними є питання розширення 
виробництва сталевого дроту необхідних параметрів для отримання фібрової 
арматури, що, у свою чергу, може призвести до відповідного скорочення 
витрати традиційних сортаментів арматурної сталі. 
Фібри зі сталевого листа (холоднокатана сталь марок Ст08КП, Ст10, 20, 
30 і 40) товщиною 0,5...1 мм, довжиною 20...60 мм мають торці, повернені щодо 
один одного, при цьому поздовжня вісь фібр викривлена по пологій гвинтова 
лінія. На поздовжніх гранях фібр наносять періодичний профіль підвищення 
зчеплення з бетоном. Їхня міцність на розтяг 380 - 650МПа.  
У табл. 3.6 наведено показники вартості фібр, % [42]. Як видно, вартість 
фібр залежить багато в чому від вартості використовуваного для них 
виготовлення вихідної сировини. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
86 
 
Таблиця 3.6 – Показники вартості сталевих фібр 
Витрати, % 
Вид волокон та на обробку на інші 
технологічні сировини (упаковка, Недоліки 
на 
прийоми їх та транспор- разом виробництва 
сировину 
отримання отримання тування 
волокон та ін.) 
Круглі у 
поперечному Висока 
перерізі, вартість 
67 13 20 100 
одержувані вихідної 
різкою сировини 
сталевого дроту 
Квадратної або 
прямокутної Порівняно 
форми в невеликий 
поперечному термін 
33 17 20 70 
перерізі, служби 
одержувані різального 
різкою листовою інструменту 
стали 
Трикутної форми 
в поперечному 
перерізі або 
вигляді тонких 
21 17 20 58 Те саме 
пластин, 
одержуваних 
різкою сталевих 
заготівель 
Серпоподібної Труднощі у 
форми, підборі 
одержувані 13 17 20 50 довговічних 
витягом з матеріалів 
розплаву для печей 
 
 Значні резерви для виробництва фібрової арматури можуть бути 
вишукані відпрацьовані сталеві канати (після завершення ними нормативних 
термінів експлуатації наприклад у шахтах, канатних дорогах, різного роду 
підйомних механізмів) [6]. 
Для отримання дисперсно-армованих бетонів важливе значення мають 
геометричні параметри фібр, що характеризуються їхньою відносною 
87 
 
довжиною (відношення довжини до діаметра фібр). Ці параметри впливають не 
тільки на ступінь заанкерування фібр у бетоні, але і на технологічні процеси 
отримання однорідних складів армованої бетонної суміші. Досвіди показують, 
що можуть спостерігатися три різні стани, що залежать від довжини фібр і від 
стану маси фібрової арматури [43]. 
Довжина фібр      . У цьому випадку маса фібр має сипкість і будь-
яких проблем, пов'язаних з отриманням однорідного складу армованої бетонної 
суміші при перемішуванні в стандартних бетонозмішувачах, не виникає. Однак 
застосування коротких фібр невигідно, оскільки їхня довжина недостатня для 
заанкерування у бетоні. Відповідно міцність стали в конструкціях 
використовується не повністю. 
Довжина фібр          . Збільшення довжини фібр призводить до 
того, що маса їх набуває зв'язаності. Однак пучки зчеплених один з одним фібр 
при струшуванні поступово розсипаються. Отримання однорідної бетонної 
суміші в даному випадку можливе при поступовому введенні фібр суміш у 
процесі її перемішування. При використанні стандартних бетонозмішувачів 
кількість фібрової арматури, що вводиться, обмежується співвідношенням 
        . 
Довжина фібр        і більше. Зв'язність фібр у цьому випадку досягає 
такого рівня отримання суміші бетону з фібрами шляхом їх перемішування в 
змішувачах практично неможливо. Тут потрібні інші технологічні прийоми 
суміщення бетону з фібрами, наприклад, що ґрунтуються на методах роторного 
набризку. 
Як показав досвід, найбільш прийнятним можна визнати співвідношення 
 
    . 
 
На ефективність роботи армованих волокнами бетонів великий вплив 
надають характеристики зчеплення фібр із бетоном. Для збільшення зчеплення 
між сталевою фібровою арматурою та бетоном рекомендуються дроту 
періодичного профілю з рельєфним та деформованим поверхнею, дроту 
88 
 
прямокутного та квадратного перерізів зі змінним по довжині перетином, що 
переходить від круглої до прямокутної форми, а також гнуті фібри, фібри з 
відгинами на кінцях, з різного роду анкерами і т.д. табл. 3.7 наведено 
результати дослідження низки авторів, що характеризують вплив різних видів 
обробки сталевого дроту на міцність її зчеплення із цементним каменем [44]. 
Таблиця 3.7 – Вплив способів обробки дроту на міцність його зчеплення з 
цементним каменем 
Міцність зчеплення Індекс, що характеризує 
дроту з цементним підвищення міцності 
каменем - зусилля зчеплення з цементним 
Спосіб обробки дроту 
висмикування каменем обробленого 
(усереднені дані), дроту порівняно з 
Н необробленою 
Хімічний 
Очищення в трихлоретилені 29 1,5 
Травлення:   
у розведеній азотній кислоті 29 1,5 
в концентрованій азотній 32 1,5 
кислоті   
у щавлевій кислоті 21 1 
у розчині фосфату 24 1,2 
Окислення:   
при температурі 350 °С 39 2 
при температурі 600 °С 93 4,7 
утворення невеликої  40 2 
кількості іржі 
Нанесення полімерних   
покриттів:   
з епоксидної смоли 61 3,1 
з епоксидної смоли та 112 5,7 
цементу на основі  2 
полівінілацетату 40 
Нанесення покриттів, що   
містять метали:   
гаряче цинкування 149 7,8 
електролітичне цинкування 102 5,2 
гаряче цинкування та 74 3,7 
обробка розчином хромату   
електролітичне цинкування 82 4,2 
та обробка розчином хрому 
Механічний 
Обробка наждаком   
(шкіркою):   
у напрямку, паралельному 28 1,4 
осі дроту    
89 
 
у радіальному напрямку 35 1,8 
Роздавлювання у лещатах 67 3,4 
Нанесення зазубрин 74 3,7 
Скручування 31 1,6 
Наплавлення невеликих 128 6,5 
кулястих виступів 
Розплющування кінців 175 8,9 
відрізків 
Загинання:   
кінців відрізків 109 5,5 
петель на кінцях відрізків 212 10,8 
зигзагоподібне загинання 92 4,7 
відрізків    
загинання відрізків навколо 82 4,2 
круглого стрижня  
 
Як видно, найбільш ефективні способи обробки дроту окиснення при 
температурі 600 °С, нанесення на поверхню дроту покриття з епоксидної смоли 
та цементу, а також гаряче та електролітичне цинкування. При механічній 
обробці найбільший ефект отримано при загинання петель на кінцях дротів. 
Однак введення в бетонну суміш дроту з петлевими кінцями може утруднити 
перемішування такої суміші. 
Індекс, що характеризує підвищення міцності зчеплення з бетоном фібр 
періодичного профілю порівняно з необробленими (гладкими) фібрами, 
прийнятий рівним 2 [6]. 
З метою зниження енерговитрат та підвищення якості фібрової арматури 
проаналізований спосіб [208], який полягає в тому, що спочатку здійснюють 
різання канатів та їх защеплення, а потім отримані фібри обробляють паром або 
гарячою водою при 70 – 100 °С. У пару чи воду вводять поверхнево-активні 
речовини. Є також пропозиції щодо очищення поверхні канатів (фібр) сухим 
гарячим повітрям під тиском або шляхом перетирання з піском в шнековому 
змішувачі [45]. 
Для оцінки можливості застосування оптимального виду фібри при 
виробництві високоякісного дрібнозернистого сталефібробетону були 
розглянуті склади, в яких як заповнювач був застосований відсів дроблення 
кварцитопісковика і в'яжуче BauGut ПЦ II/A-Ш 500. 
90 
 
Таблиця 3.8 – Фізико-механічні характеристики дрібнозернистого 
сталефібробетону в залежності від виду сталевої фібри 
Склад 
BauGut Відсів дроблення Фібра         Фібра 
ПЦ II/A- кварцитопісковика, Вода, л сталева, МПа МПа 
Ш 500 кг кг 
- - 47,1 4,3 
дротяна 
анкерна 49,3 4,7 
50*0,8мм 
хвильова 
53,6 5,5 
30x0,8мм 
710 1540 262 
різана з 41,4 
метал.листа 51,8 4,9 
40х0, 8мм 
фрезерована 
зі слябу 52,4 5,3 
32x3,8 мм 
 
Отримані результати показують, що найкращі міцнісні характеристики 
має дрібнозернистий сталефібробетон з використанням хвильової фібри. 
 
Рисунок 3.6 – Міцні характеристики дрібнозернистого сталефібробетону на 
різних видах сталевої фібри 
 
 
91 
 
 Таблиця 3.9 – Залежність міцності дрібнозернистого сталефібробетону 
від відсотка армування 
Номер Склад Відсоток 
BauGut Відсів дроблення Фібра армування     
складу 
ПЦ II/A- кварцитопісковика, Вода, л сталева, по об’єму, МПа 
№ Ш 500 кг кг % 
1 262 - 0 47,1 
2 262 25,85 1 47,9 
3 261 31 1,2 48,2 
4 710 1540 261 36,2 1,4 49 
5 261 41,4 1,6 53,6 
6 260 46,5 1,8 54,1 
7 260 51,7 2 53,9 
 
Встановлено, що за 1,8% армування за обсягом вдається отримати 
максимальні фізико-механічні показники (рис. 3.7) [6]. 
 
Рисунок 3.7 – Залежність міцності на стиск фібробетону від об'ємної 
концентрації сталевої фібри 
 
Подальше збільшення відсотка армування не доцільне, оскільки викликає 
зниження міцнісних та експлуатаційних характеристик сталефібробетону. 
При порівнянні властивостей бетонних зразків із високощільним складом 
заповнювача була встановлена більш висока міцність бетону, порівняно з 
92 
 
аналогічними складами на звичайному заповнювачі, бетон з високощільним 
складом заповнювача має майже у 1,5 рази більшу міцність, ніж звичайний 
дрібнозернистий бетон, що пояснюється найкращою просторовою упаковкою 
частинок в отриманому композиті та особливостями структуроутворення. 
На підставі аналізу досліджень розглянуто склади дрібнозернистих 
фібробетонів на композиційному в'яжучому з використанням нанодисперсного 
порошку, одержаного з гідротермальних джерел вулканогенних областей із 
застосуванням армуючих волокон [6]. 
 
Рисунок 3.8 – Мікроструктура контактної зони фібри з цементним каменем:  
I – сталева фібра; II – поліпропіленова фібра; III –  комбіноване армування 
 
93 
 
Аналіз досліджень фізико-механічних характеристик показало, що 
властивості бетонів виготовлених на композиційних в'яжучих у всіх випадках 
перевищують характеристики зразків аналогічного складу, виготовлених на 
інших в'яжучих. Звідси можна зробити висновок, що застосування 
композиційних в'яжучих з добавкою суперпластифікатора дозволяє суттєво 
збільшити характеристики міцності бетону [34]. 
Важливими характеристиками бетону, що використовується при 
монолітному будівництві є водопоглинання та морозостійкість. Ці властивості 
надають суттєвий вплив на його довговічність. Результати аналізу досліджень 
підтверджують можливість застосування отриманого фібробетону, 
встановлено, що бетони характеризуються низькими показниками 
водопоглинання, а також високою морозостійкістю. 
Таким чином, введення в суміш сталевої та поліпропіленової фібри в 
оптимальному дозуванні, підбір високощільного упаковки заповнювача, 
застосування композиційних в'яжучих та гіперпластифікатора дозволяє 
одержати дрібнозернистий фібробетон на місцевих сировинних ресурсах з 
межею міцності при стисканні - 169,6 МПа, при вигині - 21,6 МПа та з 
високими деформативними показниками [6]. 
 
Висновки до розділу 3 
 
1. Проаналізовано склади високоефективних дрібнозернистих бетонів на 
основі композиційного в'яжучого з використанням нанодисперсного порошку, 
отриманого з гідротермальних джерел та відсіву дроблення кварцитопісковика 
для виробництва високоякісного бетону. Встановлено, що кількість піску для 
підвищення щільності упаковки зерен відсіву дроблення кварцитопісковика 
становить 25% від маси техногенного піску. 
2. З метою управління процесами структуроутворення бетону, 
технологією його виробництва та регулюванням властивостей 
94 
 
використовували: композиційне в'яжуче із застосуванням НДП; комплексні 
модифікатори структури та властивостей, що включають різні хімічні добавки; 
мінеральну сировину заповнювачів, що забезпечує одержання економічних та 
довговічних бетонів. 
3. Розглянуто склад композиційного в'яжучого з використанням 
нанодисперсного порошку із забезпеченням межі міцності при стисканні до 
120,8 МПа. Виконано аналіз дрібнозернистого фібробетону на композиційному 
в'яжучому з використанням НДП та піску для монолітного будівництва з 
межою міцності при стисканні до 169,6 МПа, міцністю на вигин 21,6 МПа. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
95 
 
РОЗДІЛ 4.  ТЕХНІКО-ЕКОНОМІЧНИЙ АНАЛІЗ ВИКОРИСТАННЯ 
ФІБРОБЕТОНУ ДЛЯ МОНОЛІТНОГО БУДІВНИЦТВА 
 
4.1 Техніко економічні показники використання фібробетону для 
монолітного будівництва 
 
Елементи конструкції будівлі при монолітному будівництві 
виготовляються, як правило, на будмайданчику із суміші, що містить бетон, з 
застосуванням опалубки. При цьому сама будівля, її конструкція може бути 
лише монолітної чи збірно-монолітної. Тільки монолітні будинки припускають 
застосування даної будівельної технології всіх етапах [46]. 
Збірно-монолітне будівництво передбачає, що монолітними будуть тільки 
несучі елементи будівлі, інші елементи це цегляні або панельні стіни, 
перегородки. Монолітні фундаменти є єдину, однорідну та дуже міцну плиту. 
Такому фундаменту під силу будь-які навантаження, він мінімізує тиск на 
ґрунт. Будівельники цінують монолітний фундамент та за його «хорошу 
поведінку» з поверхами, розташованими вище. 
Монолітне будівництво вимагає ретельного дотримання всіх норм 
технології. Робота ведеться у кілька етапів:  
1. Підготовчий. На будівельний майданчик доставляються всі основи, 
матеріали. Відповідно до норм використовується бетон марки 200 – 400. 
2. Монолітна опалубка. Встановлюється опалубка (щити необхідні, 
необхідних за планом конфігурацій), яка піддається наступній обробці 
спецрозчином. 
3. Заповнення опалубки бетоном. Великі будівельні об'єкти вимагають 
великих обсягів бетону, тому у виробничий процес задіють бетонні фабрики. 
Доставка готового до застосування бетону на ділянку із заводу відбувається 
автобетонозмішувачами. Для зменшення витрат бетон може виготовлятися на 
будівельному майданчику (бетономішалки), проте цей варіант можливий лише 
за невеликих обсягах будівельних робіт. Заливання бетону в опалубку 
96 
 
відбувається або за допомогою крана або бетонним насосом. Процес укладання 
завершується ущільненням бетону поверхневими вібраторами для того, щоб 
запобігти утворенню порожнин, а значить, підвищити міцність опалубки.  
4. Після затвердіння бетону у разі знімної опалубки – відбувається 
демонтаж опалубки. Незнімна опалубка служить додатковим теплоізоляційним 
шаром для будівлі. Як правило, для недемонтованих опалубок застосовується 
полістирол через його хороші показники теплоізоляції [47]. 
Для визначення ефективнocті впрoвадження технології використання 
фібробетону для монолітного будівництва неoбхіднo забезпечити пoрівняння 
даних варіантів. В якocті базoвих варіантів для пoрівняльнoгo аналізу прийняті: 
1. Звичайний бетон для монолітного будівництва; 
2. Фібробетон для монолітного будівництва. 
2
Дані для рoзрахунку coбівартocті на 100 м  загальнoї плoщі для 
рoзглянутих варіантів наведені в таблиці 4.1. 
Таблиця 4.1 – Таблиця порівняння coбівартocті будівництва одного 
2 
поверху площею до 100 м  
Різновиди монолітного будівництва 
Звичайний бетон Фібробетон для 
№ Найменування витрат 
для монолітного монолітного 
будівництва будівництва 
1 Вартіcть матеріалів, у.o. 1054,65 869,41 
Витрати на експлуатацію 
2 106,24 128,64 
обладнання, у. o. 
3 Витрати на проектування, у. o. 52,13 60,48 
4 Вартіcть рoбoти, у. o. 157,98 178,24 
 ВСЬОГО, у.о. 1371,00 1236,77 
 
З результатів розрахунку порівняння собівартості слідує, що 
використання фібробетону для монолітного будівництва економічніше на 
134,23 у.о., або на 10,85% ніж використання звичайного бетону для 
монолітного будівництва. 
 
 
97 
 
Таблиця 4.2 – Таблиця порівняння трудомісткості будівництва одного 
2 
поверху площею до 100 м , люд-год 
Різновиди монолітного будівництва 
Звичайний бетон Фібробетон для 
№ Найменування  
для монолітного монолітного 
будівництва будівництва 
1 Трудомісткість, люд-год 195,46 175,64 
 
Висновки до розділу 4 
  
1.З результатів розрахунку порівняння собівартості слідує, що 
використання фібробетону для монолітного будівництва економічніше на 
134,23 у.о., або на 10,85% ніж використання звичайного бетону для 
монолітного будівництва. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
98 
 
ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ 
 
1. Бетонні суміші, що застосовуються для монолітного будівництва 
володіють високою стійкістю до впливів температур, вологості, швидким 
застиганням та особливою стійкістю. Це визначає необхідність широкого 
використання для монолітного будівництва дрібнозернистих бетонів (ДЗБ) з 
використанням місцевої сировини та відходів промисловості. Для зниження 
найдорожчого компонента бетонної суміші - цементу - актуальною є розробка 
композиційних в'язких речовин низької водопотреби та тонкомолотих цементів, 
що володіють підвищеною активністю. 
2. Для вивчення можливості використання відсіву дроблення 
кварцитопісковика для отримання композиційного в'яжучого і як заповнювача 
для дрібнозернистого фібробетону застосовували місцеві сировинні 
компоненти: природний пісок, відсівання дроблення кварцитопісковика, 
цемент, вода. 
3. З метою формування структури бетону як на мікро-, так і на макрорівні 
використовували нанодисперсний порошок, отриманий з гідротермальних 
джерел, що прискорює початкову стадію твердіння за рахунок наявності 
додаткових центрів кристалізації; утворює додаткові контакти між 
кристалогідратами за рахунок зв'язування, виділяється в процесі гідратації 
вапна. 
4. Проаналізовано склад композиційного в'яжучого з використанням 
нанодисперсного порошку із забезпеченням межі міцності при стисканні до 
120,8 МПа. Розглянуто дрібнозернисті фібробетони на композиційному 
в'яжучому з використанням НДП та піску для монолітного будівництва з 
межою міцності при стисканні до 169,6 МПа, міцністю на вигин 21,6 МПа. 
 
 
 
 
99 
 
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ 
 
1. ДБН А.2.2-3:2014 Склад та зміст проектної документації на будівництво. 
Зі Змінами № 1 та № 2. 
2. https://3m2.ua/analitika/osnovni_tipi_budivnitstva_novobudov_u_chomu_yih_
osoblivosti_ta_vidminnosti/ 
3. Осипов О. Ф. Методи демонтажу крупнопанельних будинків перших 
масових серій / О. Ф. Осипов, Я. Б. Тугай // Сучасне промислове та 
цивільне будівництво. - 2013. - Т. 9, № 4. - С. 187-193. 
4. Дерев'яне житлове будівництво - 2005 / Будівельні матеріали. - 2006. - 
№1. - С72. 
5. ДБН В.2.6-161:2017 Дерев`яні конструкції. Основні положення. 
6. Збірник основних державних будівельних норм України щодо 
архітектурних та дизайнерських проектів громадських будинків і споруд 
та їх інтер'єрів [Текст] / Відкр. міжнар. ун-т розв. людини "Україна" ; 
[уклад.] Горбик О. Р. - К. : Ун-т "Україна", 2012. - 375 с. 
7. ДСТУ-Н Б В.1.1-27:2010 Захист від небезпечних геологічних процесів, 
шкідливих експлуатаційних впливів, від пожежі. Будівельна кліматологія. 
8. Введенський, П. В. Сучасні засоби контролю якості в монолітному 
будівництві / П.В. Введенський, А.А. Блінов // Будівельні матеріали. 
2005. – № 6. – С. 48-49. 
9. Штраух, Є. А. До питання підвищення ефективності будівельних 
технологій при зведенні багатоповерхових монолітних житлових будівель 
/ Штраух Є. А. // Промислове та цивільне будівництво. – М., 2010. – № 2. 
– С. 43 – 45. 
10. Frost Action and Its Control, Technical Council on Cold Regions Engineering 
Monograph, Editors: Berg, Richard L. and Wright, Edmund A., American 
Society of Civil Engineers, 1984. 
100 
 
11. Трембицький, РМ. Умови досягнення високих темпів та якості 
будівництва будівель з монолітного залізобетону/СМ. Трембіцький, Л.М. 
Бекер, П.Г. Кебадзе // Бетон та залізобетон. 2008. – № 5. – С.8-11. 
12. Тремблкій, СМ. Високоефективна теплотехнологія виготовлення 
залізобетонних виробів та конструкцій/СМ. Трембицький // Технології 
бетонів. 2007. – № 2. – С. 64 – 67. 
13. ДБН В.2.6-98:2009 Конструкції будинків і споруд. Бетонні та 
залізобетонні конструкції. Основні положення. Зі Зміною № 1. 
14. Тросницький, В. Б. Потенціал застосування гіпсу у промисловості 
будівельних матеріалів/В. Б. Тросницький, А. І: Пустохайлов// 
Промислове та цивільне буд-во. 2005. – № 7. – С. 20-22. 
15. Будніков, П. П. Гіпс, його дослідження та застосування / П. П. Будніков. 
- М.: Будвидав, 1951. -418 с. 
16. ДСТУ Б В.2.7-214:2009 Будівельні матеріали. Бетони. Методи 
визначення міцності за контрольними зразками. 
17. ДСТУ Б В.2.7-46:2010 Будівельні матеріали. Цементи 
загальнобудівельного призначення. Технічні умови. 
18. Кузнєцова, Т. В. Механоактивація портландцементних сировинних 
сумішей / Т.В. Кузнєцова, Л.М. Сулименко // Цемент та його 
застосування. – 1985. – № 4. – С. 20-21. 
19. ДСТУ CEN/TR 17603-32-07:2022 Космічна інженерія. Довідник із 
конструкційних матеріалів. Частина 7. Теплова та екологічна цілісність, 
виробничі аспекти, орбітальний моніторинг та моніторинг стану, м’які 
матеріали, гібридні матеріали та нанотехнології (CEN/TR 17603-32-
07:2022, IDT). 
20. Роко, М. К. Нанотехнологія у найближчому десятилітті / М. К. Роко, Р. 
С. С. Вільямса, П. Алівісатоса. -М.: Світ, 2002. – 139 с. 
21. Фіговський, О. Л. Успіхи застосування нанотехнології в будівельних 
матеріалах / О. Л. Фіговський, Д. А. Бейлін, А. Н. Пономарьов // 
Нанотехнології у будівництві: науковий інтернет. – 2012. -№ 3. – С. 6-21. 
101 
 
22. DRAMIX(R) - Bekaert steel fiber for concrete reinforcement // BEKAERT 
[Electronic resource]: [site] / INGRI Flooring Technology. - Electron, data. - 
Brussels, 2006. - Mode of access: www.bekaert.com. — Title from screen. 
23. KORODUR Westphal Hartbeton GmbH & Co [Electronic resource]. - M., 
2001. - Mode of access: http://www.polimer-story.ru/partners/korodur.htm. - 
Title from screen. 
24. Дем'янова, B.C. Дисперсно-армований сталефібробетон/BC. Дем'янова, 
В.І. Калашніков, Г.М. Казина, СМ. Саденко // Будівельні матеріали – № 9. 
– 2006. С. 54-55. 
25. Харлаб, В.Д. Пружність сталефібробетону/В.Д. Харлаб, Д.А. Смирнов // 
Вісник цивільних інженерів – № 3. – 2012. – С. 77 – 82. 
26. Бабков, В.В. Сталефібробетон у виробництві виробів та конструкцій 
дорожнього призначення/В.В. Бабков, І.В. Недосенка, Р.Ш. Дистанов, 
М.А. Івлєв, Ю.Д. Федотов, І.Б. Струговець, М.М. Латипов // Будівельні 
матеріали – № 10. -2010. З. 40-45. 
27. https://ep3.nuwm.edu.ua/26297/1/ Високоміцні%20бетони%20зах.pdf 
28. Brooksbank D.Tessellated stresses associated with some inclusions in steel / 
Andrews K.W. J. Iron and Steel Inst, 2001, № 4, 30-39. 
29. https://nupp.edu.ua/page/materialno-tekhnichna-baza-kafedri-budivelnikh-
konstruktsiy.html 
30. https://1beton.in.ua/vyrobnytstvo/36-viprobuvannya-betonu-na-mitsnist.html 
31. https://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%BF%D0%B8%D1%81%D0%B
E%D0%BA_%D0%BA%D1%80%D0%B0%D1%97%D0%BD_%D0%B7%
D0%B0_%D0%B2%D0%B8%D1%80%D0%BE%D0%B1%D0%BD%D0%B
8%D1%86%D1%82%D0%B2%D0%BE%D0%BC_%D1%86%D0%B5%D0
%BC%D0%B5%D0%BD%D1%82%D1%83 
32. ДСТУ-Н Б В.2.6-203:2015 Настанова з виконання робіт при виготовленні 
та монтажі будівельних конструкцій. 
102 
 
33. Войлоков, І. А. Архітектурні можливості монолітного бетону та 
фібробетонів / І. А. Войлоков // Бетони та сухі суміші. - 3/Б (89). – Квітень 
2009. - З. 29-31. 
34. ДСТУ Б В.2.6-205:2015 Настанова з проектування монолітних бетонних і 
залізобетонних конструкцій будівель та споруд. 
35. Талантова, К.В. Основи створення сталефібробетонних конструкцій з 
заданими властивостями/К.В. Талантова // Бетон та залізобетон. – 2003. – 
№ 5. – С.4 - 8 . 
36. Jeffrey М. Lemm HB Fiber-Reinforced Concrete: Principles, Properties, 
Developments and Applications (Building Materials Science) / M. Lemm 
Jeffrey HB // William Andrew; illustrated edition Feb 1990. - 194 p. 
37. Krause Jan R. Fibre Cement: Technology And Design, Birkhauser / Kraitse 
JanR. -Mar. 2007. -159 p. 
38. Горштейн Ф.А. Сталева фібра з відходів // Бетон та залізобетон - 1987 
№6.-С.26-27 
39. Курбат Л.Г. Пристрій для подачі фібр до бетонозмішувача / Л.Г. 
Курбатов, Ф.М. Рабінович, А.А, Купцов та ін А.с. 988568.-1983.-№2-2 
40. Рабінович Ф.М. Бетони, дисперсно армовані волокнами // Огляд – М., 
1976. – 73с. 
41. ДСТУ 3671-97 (ГОСТ 10543-98) Дріт сталевий наплавний. Технічні 
умови. 
42. Hakagava Torzo. Process proizvodstva still fibre for reinforconcrete // Seisan 
kenky - 1978. - т.30. - №2 
43. Курбат Л.Г. Про ефективність бетонів, армованих сталевими 
фібрами/Л.Г. Курбатов, Ф.М. Рабінович// Бетон та залізобетон - 1980. - 
№3. - З. 6-7. 
44. Рабінович Н.Ф. Можливості отримання фібрової арматури з 
відпрацьованих сталевих канатів/Н.Ф. Рабінович, Г.І. Максакова// 
Будівельні конструкції:. - М., 1986. - Вип.9. – С.9 – 15. 
103 
 
45. Bunsell, A.R. Fundamentals of Fibre Reinforced Composite Materials (series 
In Material Science And Engineering) / A.R. Bunsell, J. Renard // Institute Of 
Physics Publishing (gb). - June 2005. - 398 p. 
46. Капрієлов, С.С. Модифіковані високоміцні бетони класів В80 та В90 у 
монолітних конструкціях / С.С.Капрієлов, В.І. Травуш та ін.// Будівельні 
матеріали №3. – 2008. С. 9 – 13. 
47. Піоріфой Р. Опалубка для бетонних конструкцій / Р.П'юріфой // перекл. з 
англ. Будвидав - М., 1981 -211 с.
ChSTU repository

ChSTU repository preserves and enables easy and open access to all types of digital content including text, images, moving images, mpegs and data sets
