Оптимизация на производителността и инженерни приложни изследвания на късо нарязан базалтов фибробетон

През последните години,Китайското пътно инженерство Строителство се е развил бързо, и технологията за бетонни конструкции е постигнала значителен напредък, натрупвайки множество напреднали и зрели технически постижения. Проектирането на бетонни конструкции е широко приложимо в областта на инфраструктурното строителство, демонстрирайки неговата важност. Въпреки това, наред с тези постижения, проблемът на напукване на бетон става все по-виден. Наличието на пукнатини намалява експлоатационните характеристики на бетона, значително намаляване на неговото якост на опън, което е основната причина за крехкото разрушаване, проявявано от бетона. Късо нарязани базалтови влакна, като нов влакнест материал, се е превърнал в отличен материал за армиране на бетон поради уникалните си механични свойства, добра стабилност, и висока икономическа ефективност.Тази статия ще се фокусира върху характеристиките на кратките пътища Базалтови влакна и да проучи практическото му приложение в армирането и укрепването на бетон.

2. Свойства на късо нарязани базалтови влакна

2.1 Определение

базалтови влакна е неорганично минерално влакно, което се обработва чрез нарязване на непрекъснати базалтови влакна на дължини, обикновено по-малки от $50\text{мм}$. Може да се разпредели равномерно в бетона. Според приложението му, може да се класифицира главно на: антипукнатини фибри за бетон ($\text{БФ}$), закаляване и укрепване на бетонни фибри ($\text{БЗ}$), и фибри против напукване за хоросан ($\text{ЧСФ}$), между другото.

2.2 Изпълнение на Късо нарязани базалтови влакна

Пряк път базалтови влакна притежава отлични свойства висока якост и висок модул. Якостта му на опън може да достигне $1050\text{-}1250\text{МПа}$, и неговият модул на еластичност е не по-малък от $34\text{Среден успех}$. Неговото устойчивост на високи температури е изключителен, което му позволява да работи непрекъснато в широк температурен диапазон −269∘C до 650∘C. Той показва високо устойчивост на корозия и химическа стабилност в корозивни среди като киселини, основи, и соли. Особено в алкални среди като наситен алкален разтвор и цимент, степента му на задържане на якостта на счупване на единичната нишка е по-голяма от $75\%$, демонстрирайки отлична устойчивост на алкална корозия. Късо нарязани базалтови влакна има добра съвместимост с неорганични свързващи вещества, степен на абсорбция на влага по-ниска от $1\%$, и неговата хигроскопичност не се променя с времето. Това доказва добрата му материална стабилност, дълъг живот, и екологична съвместимост по време на употреба. Освен това, Това влакно също има отлични характеристики като изолация, високотемпературна филтрация, радиационна устойчивост, и способност за предаване на вълни. Неговите показатели за ефективност са показани в Таблица 1.

3. Анализ на приложението на късо нарязани базалтови влакна в бетона

Късо нарязан базалтов фибробетон включва включване на определено количество непрекъснати или прекъснати късо нарязани базалтови влакна в бетона по подходящ начин. Запазвайки първоначалното предимство на якостта на натиск на бетона, този метод може значително да подобри издръжливост и якост на опън, като по този начин ефективно армира и укрепва бетона и удължава експлоатационния живот на инженерната конструкция.

В допълнение към базалтови влакна, въглеродни влакна, стъклени влакна, арамидни влакна, и други също са били използвани като армиращи материали в бетона. Въпреки това, Дългогодишната практика показва, че тези материали създават определени проблеми, когато се прилагат върху бетон, което затруднява задоволяването на пазарното търсене на високоефективен бетон. Появата на късо нарязани базалтови влакна запълва тази празнина в материалите и методите, значително насърчаване на развитието на технологиите за укрепване и армиране на бетон. Неговата роля в армирането и укрепването на бетона се отразява главно в следните аспекти:

1. Ефективно инхибиране на пукнатини: Поради предимствата си по отношение на количеството и площта, Късо нарязаните базалтови влакна могат ефективно да ограничат микропукнатините, предотвратявайки тяхното свързване и разширяване. Междувременно, преодолява недостатъците на други синтетични влакна, като например ниска плътност, ниска якост на опън, и нисък модул на еластичност. Не се разкъсва лесно по време на разпространението на пукнатини, което може значително да попречи на развитието на микропукнатини и да забави образуването на нови пукнатини, положително влияние върху подобряването на пропускливостта и устойчивостта на замръзване и размразяване на бетона.

2. Съчетава висок модул с удобство при строителството: Късо нарязаните базалтови влакна не само използват предимства, подобни на високия модул на стоманените влакна и високата якост на опън на единичната нишка, за да предотвратят разширяването на пукнатини, но също така ефективно преодолява недостатъците на стоманените влакна, като например лесно образуване на бучки по време на смесване и трудности при изпомпване и изграждане.

3. Добра диспергируемост и съвместимост: Като неорганично влакно на силикатна основа, Късо нарязаните базалтови влакна имат естествена съвместимост с циментови материали. Неговата плътност (приблизително 2.63-2.80г/см3) е близък до този на циментовия бетон и хоросана, което води до добра обработваемост. След като бъде добавен, може да се разпредели равномерно в цялата бетонна конструкция.

4. Отлична издръжливост: Повърхностно модифицираните късо нарязани базалтови влакна проявяват характеристики на „инертни влакна“, демонстрирайки изключителна устойчивост на високи температури, корозия, и въздействие. Поддържа стабилност дори при високи температури и силно корозивни среди, и може да подобри устойчивостта на деформация на циментовата матрица. Следователно, може да се адаптира към строгите условия на смесване на бетон, наливане, обстановка, и етапи на обслужване, значително подобряване на издръжливост на бетона.

В обобщение, Късо нарязаните базалтови влакна могат ефективно да подобрят удароустойчивостта на бетона, намаляване на крехкостта му, и цялостно подобряване на механичните му свойства. По-конкретно, действа в бетонните конструкции, като предотвратява напукване, предотвратяване на просмукване, повишаване на издръжливостта, подобряване на удароустойчивостта и опънната якост, и спомагат за подобряване на качеството на повърхността.

4. Методи на строителство и предпазни мерки за късо нарязан базалтов фибробетон

4.1 Температура на конструкцията

Късо нарязаният базалтов фибробетон трябва да се изгражда при температури между −5∘C и 25∘C. Твърде високите или твърде ниските температури могат да доведат до нееднородност на сместа.

4.2 Контрол на качеството на строителството

Контролът на качеството за строителство от късо нарязан базалтов фибробетон трябва да се фокусира върху инспекцията на суровините, точност на измерване, и качеството на процедурата по смесване.

4.2.1 Дизайн на пропорциите на смесване

В реалното строителство, Различните дози на късо нарязани базалтови влакна трябва да се избират в разумен диапазон, базиран на изискванията на проекта. Тъй като късо нарязаните базалтови влакна сами по себе си не реагират химически с други бетонни компоненти или добавки, Дозировката му обикновено не променя оригиналните принципи за проектиране на пропорциите на бетонната смес. По време на строителството, Качеството на всички материали трябва да бъде стриктно определено според пропорцията на строителната смес и количеството на партидата за една смес. Таблица 2 предоставя пример за оптималното съотношение на сместа за базалтов фибробетон.

Тестовете показват, че по-високата доза фибри не води непременно до по-добра устойчивост на напукване. Когато дозата не превишава 1.2кг/м²3, Якостта на натиск на бетона показва тенденция на първоначално увеличение, последвано от намаление (с достигане на пикова стойност) с увеличаване на дозата на фибрите.

4.2.2 Последователност и метод на хранене

По време на процеса на смесване, късо нарязано базалтово влакно трябва да се добавя едновременно с агрегати като пясък и камък. Препоръчително е влакната да се поръсват равномерно в пясъка и камъка по време на полагането им, и след това добавете вода за мокро смесване.

Методите за добавяне на фибри могат да бъдат разделени на ръчно и автоматично подаване:

• Ръчно хранене: Претеглените базалтови влакна се добавят ръчно, след като горещият агрегат е поставен в смесителя. Този метод е свързан с висока трудоемкост, относително по-ниска равномерност на смесване, и изисква подходящо удължаване на времето за смесване, за да се осигури равномерно разпределение на влакната.

• Автоматично хранене: Автоматична базалтови влакна Дозаторната машина се използва за автоматизирано дозиране и едновременно добавяне с горещия агрегат на смесителя. Машината за дозиране на фибри обикновено е оборудвана с автоматично дозиране, предварително диспергиране, и пневматични транспортни механизми, предлагайки предимствата на удобството, бързо, и точно събиране. Подходящият метод трябва да бъде избран въз основа на условията на строителството.

4.2.3 Корекция на свличане

Добавянето на фибри леко увеличава вискозитета на бетонната смес, което влияе на спада. Ако срутването не отговаря на строителните изисквания, За регулиране трябва да се използва предимно пластификатор или агент за намаляване на водата. Проблемът не трябва да се решава чрез увеличаване на водното съдържание.

4.2.4 Формоване и втвърдяване

Няма специални изисквания за оформянето на бетон, смесен с късо нарязани базалтови влакна. но трябва да се осигури достатъчно вибриране и уплътняване. Изискванията му за втвърдяване са същите като тези за обикновения бетон.

Кратък пример за приложение на късо нарязан базалтов фибробетон

Скоростната магистрала Дзин-Джу (участъкът от Аньян до Синсян) е национална магистрала и жизненоважна част от мрежата от скоростни пътища на провинция Хенан. Поради високия насипен слой и лошото качество на почвата в този участък, Неравномерно слягане на земната основа и други дефекти се появиха скоро след откриването му. През последните години, с нарастването на обема на трафика и увеличаването на претоварените превозни средства, настилката многократно е страдала от различни дефекти, като надлъжни и напречни пукнатини, дупки, селище, напукване на решетката, и пукане на алигатори. Това не само сериозно застрашава безопасността на шофирането, но и създава големи трудности за ежедневната поддръжка. Освен това, Оригиналният четирилентов дизайн отдавна не отговаря на транспортните нужди, налагащо разширяване и реконструкция.

Късо нарязан базалтов фибробетон беше приложен при запълването на земната основа на този проект. Практиката показва, че якостта му на опън се е увеличила с над $30\%$, устойчивостта му на умора е подобрена с над $30\%$, и устойчивостта му на коловози се е увеличила с над $300\%$. Показва значителна ефективност при предотвратяване на надлъжни пукнатини, възпрепятстване на разширяването на пукнатини, и удължаване на експлоатационния живот на настилката.

Със своите уникални механични свойства, отлична стабилност, и висока икономическа ефективност, Късо нарязаните базалтови влакна са се превърнали в ефикасен материал за армиране на бетон. Перспективите за приложение на късо нарязания базалтов фибробетон са изключително широки. Очаква се значителните му предимства за подобряване на инженерните характеристики и удължаване на експлоатационния живот да доведат до добри икономически и социални ползи, позиционирайки го като важен строителен материал в областта на гражданското инженерство в бъдеще.