Optimizacija performansi i istraživanje inženjerske primjene kratko rezanog betona ojačanog bazaltnim vlaknima

Posljednjih godina,Inženjering autoputeva u Kini Građevinarstvo se brzo razvio, i tehnologija betonskih konstrukcija postigla je značajan napredak, akumulirajući brojna napredna i zrela tehnička dostignuća. Projektovanje betonskih konstrukcija se široko primjenjuje u oblasti izgradnje infrastrukture, demonstrirajući njegovu važnost. Međutim, zajedno s ovim dostignućima, problem pucanje betona postaje sve istaknutiji. Prisustvo pukotina ugrožava performanse betona, značajno smanjujući njegovo zatezna čvrstoća, što je glavni razlog krhkog loma koji pokazuje beton. Kratko rezano bazaltno vlakno, kao novi vlaknasti materijal, postao je odličan materijal za armiranje betona zbog svojih jedinstvenih mehaničkih svojstava, dobra stabilnost, i visoka isplativost.Ovaj članak će se fokusirati na karakteristike prečica Bazaltna vlakna i istražiti njegovu praktičnu primjenu u armiranju i ojačavanju betona.

2. Svojstva kratko rezanih bazaltnih vlakana

2.1 Definicija

bazaltna vlakna je neorgansko mineralno vlakno koje se prerađuje rezanjem kontinuiranih bazaltnih vlakana na dužine obično manje od $50\text{mm}$. Može se ravnomjerno raspršiti unutar betona. Prema njegovoj primjeni, uglavnom se može klasificirati na: vlakna protiv pucanja za beton ($\text{BF}$), vlakna za ojačavanje i kaljenje betona ($\text{BZ}$), i vlakna protiv pucanja za malter ($\text{BSF}$), između ostalih.

2.2 Performanse Kratko rezano bazaltno vlakno

Prečica bazaltna vlakna posjeduje odlična svojstva visoka čvrstoća i visoki modul. Njegova zatezna čvrstoća može doseći $1050\text{-}1250\text{MPa}$, a njegov modul elastičnosti nije manji od $34\text{Prosječni prosjek ocjena (GPA)}$. Njegovo otpornost na visoke temperature je izvanredan, što mu omogućava kontinuirani rad u širokom temperaturnom rasponu −269∘C do 650∘C. Pokazuje visoku otpornost na koroziju i hemijska stabilnost u korozivnim medijima kao što su kiseline, alkalije, i soli. Posebno u alkalnim medijima poput zasićenih alkalnih rastvora i cementa, njegova stopa zadržavanja čvrstoće na lom jednog filamenta je veća od $75\%$, pokazujući odličnu otpornost na alkalnu koroziju. Kratko rezano bazaltno vlakno ima dobra kompatibilnost s neorganskim vezivima, stepen apsorpcije vlage niži od $1\%$, i njegova higroskopnost se ne mijenja tokom vremena. To dokazuje njegovu dobru stabilnost materijala, dugi vijek trajanja, i ekološku kompatibilnost tokom upotrebe. Nadalje, Ovo vlakno također ima odlične karakteristike kao što su izolacija, visokotemperaturna filtracija, otpornost na zračenje, i sposobnost prenosa talasa. Njegovi indeksi performansi prikazani su u Tabeli 1.

3. Analiza primjene kratko rezanih bazaltnih vlakana u betonu

Kratkorezani beton ojačan bazaltnim vlaknima uključuje ugrađivanje određene količine kontinuiranih ili diskontinuiranih kratko rezanih bazaltnih vlakana u beton na odgovarajući način. Uz zadržavanje originalne prednosti tlačne čvrstoće betona, ova metoda može značajno poboljšati njegovo žilavost i zatezna čvrstoća, čime se efikasno ojačava i jača beton i produžava vijek trajanja inženjerske konstrukcije.

Pored bazaltna vlakna, karbonska vlakna, staklena vlakna, aramidna vlakna, a drugi su također korišteni kao materijali za ojačanje betona. Međutim, Dugoročna praksa pokazuje da ovi materijali predstavljaju određene probleme kada se primjenjuju na beton, što otežava zadovoljavanje tržišne potražnje za visokokvalitetnim betonom. Pojava kratko rezanih bazaltnih vlakana popunjava ovu prazninu u materijalima i metodama, uveliko promovirajući razvoj tehnologije ojačavanja i armiranja betona. Njegova uloga u armiranju i jačanju betona uglavnom se ogleda u sljedećim aspektima:

1. Efikasna inhibicija pucanja: Zbog svoje količine i prednosti u površini, Kratko rezano bazaltno vlakno može efikasno zaustaviti mikropukotine, sprečavajući njihovo povezivanje i širenje. U međuvremenu, prevazilazi nedostatke drugih sintetičkih vlakana, kao što su niska gustina, niska zatezna čvrstoća, i niskim modulom elastičnosti. Ne može se lako rastaviti tokom širenja pukotine, što može značajno spriječiti razvoj mikropukotina i odgoditi nastanak novih pukotina, pozitivno utiče na poboljšanje propusnosti betona i otpornosti na smrzavanje i odmrzavanje.

2. Kombinuje visoki modul elastičnosti sa praktičnošću konstrukcije: Kratko rezano bazaltno vlakno ne samo da koristi prednosti slične visokom modulu čeličnih vlakana i visokoj zateznoj čvrstoći pojedinačnih niti kako bi se spriječilo širenje pukotina, ali i efikasno prevazilazi nedostatke čeličnih vlakana, kao što su lako zgrudnjavanje tokom miješanja i poteškoće sa pumpanjem i gradnjom.

3. Dobra disperzibilnost i kompatibilnost: Kao neorgansko vlakno na bazi silikata, Kratko rezano bazaltno vlakno ima prirodnu kompatibilnost s cementnim materijalima. Njegova gustoća (otprilike 2,63-2,80g/cm3) je blizak onome od cementnog betona i maltera, što rezultira dobrom obradivošću. Nakon što se doda, Može se ravnomjerno rasporediti po cijeloj betonskoj konstrukciji.

4. Odlična izdržljivost: Površinski modificirana kratko rezana bazaltna vlakna pokazuju karakteristike "inertnih vlakana", pokazujući izuzetnu otpornost na visoke temperature, korozija, i uticaj. Održava stabilnost čak i na visokim temperaturama i u veoma korozivnim okruženjima, i može poboljšati otpornost cementne matrice na deformaciju. Stoga, Može se prilagoditi zahtjevnim okruženjima miješanja betona, izlijevanje, postavka, i faze usluge, značajno poboljšavajući trajnost od betona.

Ukratko, Kratko rezano bazaltno vlakno može efikasno poboljšati otpornost betona na udar, smanjiti njegovu krhkost, i sveobuhvatno poboljšati njegova mehanička svojstva. Konkretno, djeluje u betonskim konstrukcijama tako što sprječava pucanje, spriječiti curenje, povećati izdržljivost, poboljšati udarnu i zateznu snagu, i pomažu u poboljšanju kvalitete površine.

4. Metode gradnje i mjere opreza za kratkorezani beton od bazaltnih vlakana

4.1 Temperatura konstrukcije

Kratkorezani bazaltni vlaknasti beton treba graditi na temperaturama između −5∘C i 25∘C. Previsoke ili preniske temperature mogu dovesti do neujednačenosti smjese.

4.2 Kontrola kvaliteta gradnje

Kontrola kvaliteta za konstrukcije od kratko rezanog bazaltnog vlaknastog betona treba da se fokusira na inspekciju sirovina, tačnost mjerenja, i kvalitet postupka miješanja.

4.2.1 Dizajn proporcije miješanja

U stvarnoj gradnji, Različite doze kratko rezanih bazaltnih vlakana trebale bi se odabrati u razumnom rasponu na osnovu zahtjeva projekta. Budući da kratko rezano bazaltno vlakno samo po sebi ne reagira kemijski s drugim komponentama ili dodacima betonu, Njegovo doziranje obično ne mijenja originalne principe projektovanja proporcije betonske mješavine. Tokom izgradnje, Kvalitet svih materijala mora biti strogo određen prema proporciji građevinske mješavine i količini šarže za jednu mješavinu. Tabela 2 daje primjer optimalnog omjera mješavine za beton ojačan bazaltnim vlaknima.

Testovi su pokazali da veća doza vlakana ne mora nužno rezultirati boljom otpornošću na pucanje. Kada doza ne prelazi 1.2kg/m3, Tlačna čvrstoća betona pokazuje trend početnog povećanja, nakon čega slijedi smanjenje (s vršnom vrijednošću) kako se povećava doza vlakana.

4.2.2 Redoslijed i način hranjenja

Tokom procesa miješanja, kratko rezano bazaltno vlakno treba dodavati istovremeno s agregatima kao što su pijesak i kamen. Preporučuje se ravnomjerno posipanje vlakana po pijesku i kamenu tokom njihovog postavljanja, a zatim dodajte vodu za mokro miješanje.

Metode dodavanja vlakana mogu se podijeliti na ručno i automatsko hranjenje:

• Ručno hranjenje: Izvagana bazaltna vlakna se ručno dodaju nakon što se vrući agregat stavi u mikser. Ova metoda zahtijeva visok intenzitet rada, relativno niža ujednačenost miješanja, i zahtijeva odgovarajuće produženje vremena miješanja kako bi se osigurala ravnomjerna disperzija vlakana.

• Automatsko hranjenje: Automatski bazaltna vlakna Dozirna mašina se koristi za automatsko odmjeravanje i istovremeno dodavanje vrućem agregatu miksera. Mašina za doziranje vlakana obično je opremljena automatskim doziranjem, prethodno dispergiranje, i pneumatske transportne mehanizme, nudeći prednosti praktičnosti, brzo, i tačno sabiranje. Odgovarajuću metodu treba odabrati na osnovu uslova gradnje.

4.2.3 Prilagođavanje slijeganja

Dodatak vlakana neznatno povećava viskoznost betonske smjese, što utiče na pad. Ako slijeganje ne ispunjava građevinske zahtjeve, Za podešavanje treba prvenstveno koristiti plastifikator ili sredstvo za smanjenje vode. Problem ne bi trebalo riješiti povećanjem sadržaja vode.

4.2.4 Oblikovanje i stvrdnjavanje

Ne postoje posebni zahtjevi za formiranje betona pomiješanog s kratko rezanim bazaltnim vlaknima. ali se mora osigurati dovoljna vibracija i zbijanje. Njegovi zahtjevi za sušenje su isti kao i za obični beton.

Kratak primjer primjene kratko rezanog bazaltnog vlaknastog betona

Autoput Jing-Zhu (dionica od Anyanga do Xinxianga) je nacionalni magistralni autoput i vitalni dio mreže autoputeva provincije Henan. Zbog visokog nasipa nasipa i lošeg kvaliteta tla podloge na ovom dijelu, Neravnomjerno slijeganje podloge i drugi nedostaci pojavili su se ubrzo nakon njegovog otvaranja. Posljednjih godina, s porastom obima saobraćaja i povećanjem broja preopterećenih vozila, Pločnik je više puta patio od raznih nedostataka kao što su uzdužne i poprečne pukotine, rupe na cesti, naselje, pucanje mreže, i pucketanje aligatora. Ovo ne samo ozbiljno ugrožava sigurnost vožnje, već predstavlja i velike poteškoće za svakodnevno održavanje. Nadalje, Originalni dizajn sa četiri trake već dugo nije uspio da zadovolji transportne potrebe, što je zahtijevalo proširenje i rekonstrukciju.

Kratko rezani beton od bazaltnih vlakana je primijenjen u ispunjavanju podloge ovog projekta. Praksa je pokazala da se njegova zatezna čvrstoća povećala za preko $30\%$, njegova otpornost na zamor poboljšana je za više od $30\%$, i njegova otpornost na kolotraženje povećana je za preko $300\%$. Pokazao je značajnu efikasnost u sprečavanju uzdužnih pukotina, sprečavanje širenja pukotina, i produženje vijeka trajanja kolovozne konstrukcije.

Sa svojim jedinstvenim mehaničkim svojstvima, odlična stabilnost, i visoka isplativost, Kratko rezano bazaltno vlakno postalo je efikasan materijal za ojačanje betona. Mogućnosti primjene kratko rezanog bazaltnog vlaknastog betona su izuzetno široke. Očekuje se da će njegove značajne prednosti u poboljšanju inženjerskih performansi i produženju vijeka trajanja donijeti dobre ekonomske i društvene koristi, pozicionirajući ga kao važan građevinski materijal u oblasti građevinarstva u budućnosti.