В статье представлено комплексное исследование влияния параметров дисперсного армирования полипропиленовой фиброй на прочностные характеристики ячеистого бетона. В качестве основных факторов рассматривались объемная доля фибры, ее длина и диаметр, варьируемые в пределах, обеспечивающих практическую применимость материалов. Экспериментальная методология базировалась на трехфакторном планировании с учетом постоянного состава цементной матрицы, что позволило изолировать влияние армирующих параметров на механические свойства образцов. Результаты анализа показали разнонаправленное воздействие факторов на прочностные показатели. Увеличение объемной доли фибры и ее длины приводило к снижению прочности на сжатие, что объясняется нарушением однородности структуры бетона и возникновением локальных концентраторов напряжений. В то же время рост тех же параметров способствовал повышению прочности при изгибе за счет эффективного перераспределения растягивающих напряжений и ограничения развития трещин, что согласуется с известными механизмами работы дисперсного армирования. Влияние диаметра фибры на прочностные характеристики оказалось статистически незначимым в исследуемом диапазоне, что указывает на второстепенную роль данного параметра в формировании механических свойств. Особое внимание уделялось взаимодействию факторов, выявившему конфликт оптимизации: максимизация прочности на сжатие требует минимальных значений объемной доли и длины фибры, тогда как для повышения прочности при изгибе необходимы их максимальные значения, что подчеркивает необходимость дифференцированного подхода к проектированию составов ячеистого фибробетона с учетом приоритетных требований к механическим свойствам и условий эксплуатации. Полученные выводы способствуют развитию научно-технической базы в области дисперсного армирования ячеистого бетона и позволяют рекомендовать оптимальные параметры дисперсного армирования для конкретных конструктивных задач.
The article presents a comprehensive study of the influence of the parameters of dispersed reinforcement with polypropylene fiber on the strength characteristics of cellular concrete. The main factors were the volume fraction of fiber, its length and diameter, varied within the limits ensuring the practical applicability of materials. The experimental methodology was based on three-factor planning taking into account the constant composition of the cement matrix, which made it possible to isolate the influence of reinforcing parameters on the mechanical properties of samples. The results of the analysis showed a multidirectional effect of factors on strength indicators. An increase in the volume fraction of fiber and its length led to a decrease in compressive strength, which is explained by a violation of the homogeneity of the concrete structure and the occurrence of local stress concentrators. At the same time, an increase in the same parameters contributed to an increase in bending strength due to the effective redistribution of tensile stresses and limitation of crack development, which is consistent with the known mechanisms of dispersed reinforcement. The influence of the fiber diameter on the strength characteristics turned out to be statistically insignificant in the studied range, which indicates a secondary role of this parameter in the formation of mechanical properties. Particular attention was paid to the interaction of factors, which revealed an optimization conflict: maximization of compressive strength requires minimum values of the volume fraction and fiber length, while to increase the bending strength, their maximum values are necessary, which emphasizes the need for a differentiated approach to the design of cellular fiber concrete compositions taking into account the priority requirements for mechanical properties and operating conditions. The findings contribute to the development of a scientific and technical base in the field of dispersed reinforcement of cellular concrete and allow us to recommend optimal parameters of dispersed reinforcement for specific design problems.