Experimental Investigation of Internal Friction in Rubber Concrete and Fiber-Reinforced Rubber Concrete

Постановка задачи. Работа посвящена экспериментальному определению внутреннего трения в таких материалах, как каучуковые бетоны (каутоны) на основе низкомолекулярного полибутадиенового каучука смешанной микроструктуры марки ПБН и цис-полибутадиенового низкомолекулярного каучука марки СКДН-Н, с помощью метода импульсного воздействия. Результаты. Установлено, что каутон на основе каучука марки ПБН обладает более выраженными вязкоупругими свойствами по сравнению с аналогичным материалом на основе каучука марки СКДН-Н. Введение стальной фибры снижает внутреннее трение в материале, в то время как полимерная фибра дает обратный эффект. Это связано с тем, что волокнистая пропиленовая фибра служит дополнительным демпфирующим материалом, усиливающим диссипацию энергии при динамическом нагружении. Выводы. Впервые измерено внутреннее трение для каутона и фиброкаутона. Полученные данные являются дополнительными микроструктурными характеристиками материалов, описывающими их вязкость. Определены реальные значения исследуемых величин, которые позволяют применять модели с дробными производными при расчете строительных конструкций из каутона и фиброкаутона на динамические воздействия с учетом явления вязкоупругости. Statement of the problem. The paper is devoted to the experimental identification of damping for such materials as butadiene rubber (BR) and cis-butadiene low-molecular weight rubber (SKDN-N) based concrete and fiber-reinforced rubber concrete by means of the Impulse Excitation Technique (IET). Results. It was found that BR based concrete with or without fiber-reinforcement shows more obvious viscoelastic properties than the corresponding materials based on SKDN-N rubber. The addition of steel fiber reduces internal friction in the material, while propylene fiber has the opposite effect. This is due to the fact that the fibrous propylene acts as an additional damping material, which enhances energy dissipation under dynamic loading. Conclusion. The internal friction in the rubber concrete and fiber-reinforced rubber concrete has been measured for the first time. The obtained data are the additional microstructural characteristics of polymer concrete, which describes its viscosity. The actual values of the investigated quantities have been determined, which makes it possible to use the models with fractional derivatives in the calculations of building structures made of rubber concrete and fiber-reinforced rubber concrete for dynamic loads taking into account the phenomenon of viscoelasticity.