Investigation of the uniform distribution of basalt fibre in a foam concrete mixture

Abstract

Метою цього дослідження було вивчення впливу рівномірного армування базальтовою фіброю на механічні властивості пінобетону, такі як міцність на стиск, згин і морозостійкість. Було використано комплексну методику, яка включала приготування та випробування пінобетонних сумішей з базальтовою фіброю, а також проведення випробувань на міцність та морозостійкість з використанням спеціалізованого обладнання. В результаті проведених досліджень було встановлено, що рівномірне додавання базальтової фібри до складу пінобетону значно покращує його механічні властивості. Міцність на стиск армованого пінобетону зросла на 30-40 % у порівнянні зі звичайним пінобетоном, що особливо помітно на ранніх стадіях твердіння. Наприклад, після 28 днів твердіння міцність на стиск армованого пінобетону становила 2,65 МПа, тоді як для неармованого аналога вона досягала лише 1,8 МПа. Крім того, армований пінобетон продемонстрував значне поліпшення міцності на вигин. Після 28 днів твердіння міцність на вигин становила 1,8 МПа, що на 56 % вище в порівнянні зі звичайним пінобетоном, у якого цей показник становив 1,15 МПа. Це свідчить про те, що базальтова фібра ефективно запобігає розвитку мікротріщин, підвищуючи загальну довговічність матеріалу. Крім того, в ході дослідження було виявлено поліпшення морозостійкості пінобетону, армованого базальтовою фіброю. Після 30 циклів заморожування і розморожування армований пінобетон показав меншу втрату ваги на 1,8 % в порівнянні зі звичайним пінобетоном, у якого цей показник досяг 3,7 %. Це свідчить про високу стійкість матеріалу до циклічних кліматичних впливів, що робить його більш придатним для використання в екстремальних кліматичних умовах. Таким чином, отримані результати підтверджують значне поліпшення механічних властивостей армованого пінобетону, демонструючи, що армування базальтовою фіброю робить його більш надійним і довговічним матеріалом для різних будівельних застосувань

This research aimed to study the impact of uniform basalt fibre reinforcement on the mechanical properties of foam concrete, such as compressive strength, bending and frost resistance. A comprehensive methodology was used, which included the preparation and testing of foam concrete mixtures containing basalt fibre, and conducting strength and frost resistance tests using specialised equipment. As a result of the conducted research, it was found that the uniform addition of basalt fibre to the foam concrete composition significantly improves its mechanical properties. The compressive strength of reinforced foam concrete has increased by 30-40% compared to conventional foam concrete, especially noticeable in the early stages of hardening. For example, after 28 days of hardening, the compressive strength of reinforced foam concrete was 2.65 MPa, whereas for the non-reinforced analogue, it reached only 1.8 MPa. In addition, reinforced foam concrete has demonstrated a significant improvement in bending strength. After 28 days of hardening, the bending strength was 1.8 MPa, which is 56% higher compared to conventional foam concrete, which had this indicator of 1.15 MPa. This suggests that basalt fibre effectively prevents the development of microcracks, increasing the overall durability of the material. In addition, in the course of the study, an improvement in the frost resistance of foam concrete reinforced with basalt fibre was revealed. After 30 cycles of freezing and defrosting, reinforced foam concrete showed a lower weight loss of 1.8% compared to conventional foam concrete, in which this figure reached 3.7%. This indicates the high resistance of the material to cyclic climatic influences, which makes it more suitable for use in extreme climatic conditions. Thus, the results obtained confirm a significant improvement in the mechanical properties of reinforced foam concrete, demonstrating that basalt fibre reinforcement makes it a more reliable and durable material for various construction applications