ENGINEERING APPLICATIONS OF FIBER-REINFORCED SELF-COMPACTING CONCRETE: A REVIEW

Чжан Чуньхуэй; Инесса Павловна Павлова

doi:10.36773/1818-1112-2025-138-3-15-20

Авторы

Чжан Чуньхуэй УО «Брестский государственный технический университет»
Инесса Павловна Павлова УО «Брестский государственный технический университет» https://orcid.org/0000-0002-1996-2678

DOI:

https://doi.org/10.36773/1818-1112-2025-138-3-15-20

Ключевые слова:

самоуплотняющийся фибробетон, текучесть, морозостойкость, долговечность

Аннотация

Эта статья предоставляет обзор исследований и результатов, связанных с СУФБ (самоуплотняющийся фибробетон), акцентировано внимание на новых свойствах, практическом применении, а также дизайне и технологии, разработанных для стандартов СУФБ. В статье приведены данные по влиянию типа и размера фибры, структуры бетона на основные свойства самоуплотняющегося бетона, включая прочность, жесткость и долговечность. Экспериментальные исследования показали, что добавление фибры в СУБ улучшает его механические свойства, включая прочность на растяжение, морозостойкость и т. д. Проведен анализ взаимодействия между фиброй и другими компонентами бетонной матрицы для понимания механизмов проектирования СУФБ.

Самоуплотняющийся фибробетон (СУФБ) сочетает высокую пластичность самоуплотняющегося бетона с трещиностойкостью и динамической вязкостью, обеспечиваемых введением фибры. Способность СУБ растекаться под своим собственным весом, заполнять сложную и густоармированную опалубку, противостоять сегрегации сделала этот материал передовым для современной инфраструктуры. СУФБ в Беларуси и аналогичных регионах с холодным климатом, где бетонные конструкции сталкиваются с морозной деструкцией, применением антиобледенителей и динамическими механическими нагрузками, обеспечивает повышение долговечности и снижение затрат на техническое обслуживание.

Этот обзор учитывает инженерные приложения, проектирование, исследование механических свойств и долговечности, а также текущие проблемы внедрения. В дальнейшем авторами планируется проведение полномасштабного эксперимента с выдачей рекомендаций по проектированию составов и основных свойств СУФБ.

Биографии авторов

Чжан Чуньхуэй, УО «Брестский государственный технический университет»

Аспирант кафедры технологии бетона и строительных материалов Брестского государственного технического университета, Брест, Беларусь.

Инесса Павловна Павлова, УО «Брестский государственный технический университет»

Кандидат технических наук, доцент, декан архитектурно-строительного факультета, УО «Брестский государственный технический университет», Брест, Беларусь.

Библиографические ссылки

Self-compacting concrete and concreting technology for foundation block using 9000 cubic meters of concrete / E. I. Batyanovskiy, A. I. Bondarovich, N. N. Kalinovskaya, P. V. Ryabchikov // Science and Technology. – 2021. – Vol. 20 (4). – P. 329–337. – DOI: 10.21122/2227-1031-2021-20-4-329-337.

Maskalkova, Y. Compressive cylinder strength and deformability of expanded clay fiber-reinforced concrete with polypropylene fiber / Y. Maskalkova, V. Rzhevutskaya / International Journal of Computational Civil Structural Engineering. – 2022. – Vol. 18 (2). – P. 31–42. – DOI: 10.22337/2587-9618-2022-18-2-31-42.

Wawrzeńczyk, J. Frost durability of steel fiber self-compacting concrete for pavements / J. Wawrzeńczyk, A. Molendowska, A. Kłak // Baltic Journal of Road and Bridge Engineering. – 2016. – Vol. 11 (1). – P. 35–42. – DOI: 10.3846/bjrbe.2016.04.

Durability properties of macro-polypropylene fiber reinforced self -compacting concrete / Y. Chen, M. S. Waheed, Sh. Iqbal [et al.] // Adwancing Open Science. – 2024. –Vol. 17 (2). – P. 284. – DOI: 10.3390/ma17020284.

Investigation of hydrophysical properties and corrosion resistance of modified self-compacting concretes / A. M. Zhagifarov, D. A. Akhmetov, D. K. Suleyev, Zh. O. Zhumadilova // Materials. – 2024. – Vol. 17 (11). – P. 2605. – DOI: 10.3390/ma17112605.

Effect of biological shells aggregate on the mechanical properties and sustainability of concrete / X. Wang, Y. Haoxuan, S. N. Kovshar, L. Fulong // Scientific Reports. – 2024. – Vol. 14 (1). – P. 10615. – DOI: 10.1038/s41598-024-61301-1.

Improved fly ash based structural foam concrete with polypropylene fiber / A. N. Beskopylny, E. Shcherban, S. Stel’makh, L. R. Mailyan // Journal of Composites Science. – 2023. – Vol. 7 (2). – P. 76. – DOI: 10.3390/jcs7020076.

Mechanical properties of self-compacting concrete reinforced with hybrid fibers and industrial wastes under elevated heat treatment / K. C. Onyelowe, Sh. Hanandeh, V. Kamchoom, A. Ebid // Scientific Reports. – 2025. – Vol. 15 (1). – P. 12753.

Properties of fibre-reinforced self-compacting concrete subjected to prolonged mixing: an experimental and fuzzy logic investigation / O. Ghodousian, R. Garcia, A. Chodousian, M. H. M. N. Ayandeh // Journal of Building Pathology and Rehabilitation. – 2024. – Vol. 9 (1). – P. 22. – DOI: 10.1007/s41024-023-00374-3.

Low-temperature cracking and improvement methods for asphalt pavement in cold regions: A review / R. Ma, Y. Li, X. Chen, P. Cheng // Buildings. – 2024. – Vol. 14 (12). – P. 3802. – DOI: 10.3390/buildings14123802.

Du PLessis, L. The effect of macro-synthetic fibres on the drying shrinkage cracking behaviour of concrete slabs on grade : Dr. diss… / Du PLessis Louis ; Stellenbosch University. – Lucerne, 2015.

Advancing Hybrid Fiber-Reinforced Concrete: Performance, Crack Resistance Mechanism, and Future Innovations / Z. F. Akbulut, T. A. Tawfik, P. Smarzewski, S. Guler // Buildings. – 2025. – Vol.15 (8). – P. 1247. – DOI: 10.3390/buildings15081247.

Yu, H. Exploring the Synergistic Effects of Carbon Fibers and Shell Aggregates on the Mechanical Properties and Sustainability of Concrete / H. Yu, C. Porras // Advances in Civil Engineering. – Vol. 025 (1). – P. 5065019. – DOI: 10.1155/adce/5065019.

Mechanical and durability properties of steel fiber-reinforced concrete containing coarse recycled concrete aggregate / G. Kaplan, O. Y. Bayraktar, A. Gholampour, O. Gencel // Structural Concrete. – 2021. – Vol. 22. – P. 279–2812. –DOI: 10.1002/suco.202100028.

Junchao, Y. The strengthening theory of steel fiber reinforced concrete and its application in tunnel engineering: A review / Y. Junchao, Y. Zhang, H. Jiang // Journal of Engineered Fibers and Fabrics. – 2024. – Vol. 19 (3).

Hesam, S. Mechanical behavior of self-compacting concrete pavements incorporating recycled tire rubber crumb and reinforced with polypropylene fiber / S. Hesami, I. S. Hikouei, S. A. A. Emadi // Journal of cleaner production. – 2016. – Vol. 133. – P. 228–234. – DOI: 10.1016/j.jclepro.2016.04.079.

Fatigue behavior and statistical evaluation of the stress category for a steel–concrete composite bridge deck / J. H. Ahn, Ch. Sim, Y.-J. Jeong, H. Kim // Journal of Constructional Steel Research. – 2009. – Vol. 65 (2). – P. 373–385. – DOI: 10.1016/j.jcsr.2008.04.007.

Ahmadi, M. End Regions Repair of Prestressed Girders for Restoring the Shear Capacity Using UHPC, FR-SCC, and MALP. – URL: https://www.academia.edu/83433309/End_Regions_Repair_of_Prestressed_Girders_for_Restoring_the_Shear_Capacity_Using_UHPC_FR_SCC_and_MALP (date of access: 01.11.2025).

Ferrara, L. Fiber Reinforced SCC (FR-SCC) / L. Ferrara // Mechanical Properties of Self-Compacting Concrete State-of-the-Art Report of the RILEM Technical Committee 228-MPS on Mechanical Properties of Self-Compacting Concrete / Editors: Kamal H. Khayat, Geert De Schutter. – New York : Springer International Publishing, 2014. – Chapter 6. – P. 161–219.

Nobili, A. Experimental investigation and monitoring of a polypropylene-based fiber reinforced concrete road pavement / A. Nobili, L. Lanzoni, A. M. Tarantino // Construction and Building Materials. – 2013. – Vol. 47. – P. 888–895. – DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2013.05.077.

Corinaldesi, V. Durable fiber reinforced self-compacting concrete / V. Corinaldesi, G. & Moriconi // Cement and concrete research. – 2004. – Vol. 34 (2). – P. 249–254. – DOI: 10.1016/j. cemconres.2003.07.005.

Nehme, S. Mechanical performance of steel fiber reinforced self-compacting concrete in panels / S. Nehme, R. Laszlo, A. El-Mir // Procedia engineering. – 2017. – Vol. 196. – P. 90–96. – DOI: 10.1016/j.proeng.2017.07.177.

An experimental investigation on freezing and thawing durability of high performance fiber reinforced concrete (HPFRC / L. Feo, F. Ascione, R. Penna, D. Lau // Composite Structures. – 2019. – Vol. 234. –DOI: 10.1016/j.compstruct.2019.111673.

S. F. M. da Silva. Impact of Fiber Type on Chloride Ingress in Concrete: A MacroXRF Imaging Analysis / S. F. M. da Silva, W. S. de Jesus, F. M. S. de Almeida // Applied Sciences. – 2025. – Vol. 15 (15). – P. 8495. – DOI: 10.3390/app15158495.

Ionițoaiei, P. Studies on heavy duty pavements reinforced with steel fibers for port infrastructures/ P. Ionițoaiei, A. Rotaru // In IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. – 2023. – Vol. 1283. – No. 1.