Optimització del rendiment i investigació d'aplicacions d'enginyeria del formigó reforçat amb fibra de basalt de tall curt

En els darrers anys,L'enginyeria de carreteres de la Xina Construcció s'ha desenvolupat ràpidament, i la tecnologia de les estructures de formigó ha aconseguit progressos significatius, acumulant nombrosos assoliments tècnics avançats i madurs. El disseny d'estructures de formigó s'ha aplicat àmpliament en el camp de la construcció d'infraestructures, demostrant la seva importància. Tanmateix, juntament amb aquests èxits, el problema de esquerdes del formigó està prenent cada cop més protagonisme. La presència d'esquerdes compromet el rendiment del formigó, reduint notablement el seu resistència a la tracció, que és la raó principal de la falla fràgil que presenta el formigó. Fibra de basalt de tall curt, com a nou material de fibra, s'ha convertit en un excel·lent material de reforç del formigó gràcies a les seves propietats mecàniques úniques, bona estabilitat, i una alta relació cost-efectivitat.Aquest article se centrarà en les característiques de les dreceres Fibra de basalt i explorar la seva aplicació pràctica en el reforç i la consolidació del formigó.

2. Propietats de la fibra de basalt de tall curt

2.1 Definició

fibra de basalt és una fibra mineral inorgànica que es processa tallant fibra de basalt contínua en longituds normalment inferiors a $50\text{mm}$. Es pot dispersar uniformement dins del formigó. Segons la seva aplicació, es pot classificar principalment en: fibra antiesquerdament per a formigó ($\text{BF}$), fibra d'enduriment i reforç per al formigó ($\text{BZ}$), i fibra antiesquerdament per a morter ($\text{BSF}$), entre d'altres.

2.2 Rendiment de Fibra de basalt de tall curt

Drecera fibra de basalt té excel·lents propietats de alta resistència i mòdul alt. La seva resistència a la tracció pot arribar a $1050\text{-}1250\text{MPa}$, i el seu mòdul elàstic no és inferior a $34\text{GPa}$. El seu resistència a altes temperatures és excel·lent, permetent-li treballar contínuament dins d'un ampli rang de temperatures −269∘C. a 650∘C.. Presenta un alt resistència a la corrosió i estabilitat química en medis corrosius com ara àcids, àlcalis, i sals. Particularment en medis alcalins com ara solucions alcalines saturades i ciment, la seva taxa de retenció de la resistència a la fractura d'un sol filament és superior a $75\%$, demostrant una excel·lent resistència a la corrosió alcalina. Fibra de basalt de tall curt té bona compatibilitat amb aglutinants inorgànics, una taxa d'absorció d'humitat inferior a $1\%$, i la seva higroscopicitat no canvia amb el temps. Això demostra la seva bona estabilitat material, llarga vida útil, i compatibilitat ambiental durant el seu ús. A més, aquesta fibra també té excel·lents característiques com ara l'aïllament, filtració a alta temperatura, resistència a la radiació, i capacitat de transmissió d'ones. Els seus índexs de rendiment es mostren a la Taula 1.

3. Anàlisi d'aplicacions de fibra de basalt de tall curt en formigó

Formigó reforçat amb fibra de basalt de tall curt implica incorporar una certa quantitat de fibra de basalt de tall curt, contínua o discontínua, al formigó de manera adequada. Tot i conservar l'avantatge original de la resistència a la compressió del formigó, aquest mètode pot millorar significativament la seva duresa i resistència a la tracció, reforçant i enfortint així eficaçment el formigó i allargant la vida útil de l'estructura d'enginyeria.

A més de fibra de basalt, fibra de carboni, fibra de vidre, fibra d'aramida, i altres també s'han utilitzat com a materials de reforç en el formigó. Tanmateix, la pràctica a llarg termini demostra que aquests materials presenten certs problemes quan s'apliquen al formigó, cosa que dificulta satisfer la demanda del mercat de formigó d'alt rendiment. L'aparició de la fibra de basalt de tall curt omple aquesta mancança de materials i mètodes, promovent enormement el desenvolupament de la tecnologia de reforç i reforç del formigó. El seu paper en el reforç i la consolidació del formigó es reflecteix principalment en els aspectes següents:

1. Inhibició eficaç de les esquerdes: A causa dels seus avantatges en quantitat i superfície, la fibra de basalt de tall curt pot restringir eficaçment les microesquerdes, impedint la seva connexió i expansió. Mentrestant, supera els desavantatges d'altres fibres sintètiques, com ara la baixa densitat, baixa resistència a la tracció, i un mòdul elàstic baix. No es desmunta fàcilment durant la propagació de les esquerdes, que pot inhibir significativament el desenvolupament de microesquerdes i retardar la generació de noves esquerdes, afectant positivament la millora de la permeabilitat del formigó i la resistència al gel i desgel.

2. Combina un alt mòdul amb la comoditat de construcció: La fibra de basalt de tall curt no només aprofita avantatges similars a l'alt mòdul i l'alta resistència a la tracció d'un sol filament de la fibra d'acer per inhibir l'expansió de les esquerdes, però també supera eficaçment els inconvenients de la fibra d'acer, com ara la fàcil aglomeració durant la barreja i la dificultat amb el bombament i la construcció.

3. Bona dispersibilitat i compatibilitat: Com a fibra inorgànica a base de silicat, La fibra de basalt de tall curt té compatibilitat natural amb els materials cimentosos. La seva densitat (aprox. 2,63-2,80g/cm3) és similar a la del formigó i el morter de ciment, resultant en una bona treballabilitat. Un cop afegit, es pot dispersar uniformement per tota l'estructura de formigó.

4. Excel·lent durabilitat: La fibra de basalt tallada curta modificada superficialment presenta característiques de "fibra inert". demostrant una resistència excepcional a les altes temperatures, corrosió, i impacte. Manté l'estabilitat fins i tot en ambients d'alta temperatura i altament corrosius, i pot millorar la resistència a la deformació de la matriu de ciment. Per tant, s'adapta als entorns rigorosos de la barreja de formigó, abocant, entorn, i etapes de servei, millorant significativament la durabilitat del formigó.

En resum, La fibra de basalt de tall curt pot millorar eficaçment la resistència a l'impacte del formigó, reduir la seva fragilitat, i millorar completament les seves propietats mecàniques. Concretament, funciona en estructures de formigó per inhibir l'esquerdament, evitar la filtració, millorar la durabilitat, millorar la capacitat d'impacte i de tracció, i ajuden a millorar la qualitat de la superfície.

4. Mètodes de construcció i precaucions per al formigó de fibra de basalt de tall curt

4.1 Temperatura de construcció

El formigó de fibra de basalt de tall curt s'ha de construir a temperatures entre −5∘C. i 25∘C.. Temperatures massa altes o massa baixes poden provocar que la mescla no sigui uniforme.

4.2 Control de qualitat de la construcció

El control de qualitat per a la construcció de formigó de fibra de basalt de tall curt s'ha de centrar en la inspecció de matèries primeres, precisió de mesurament, i la qualitat del procés de mescla.

4.2.1 Disseny de proporcions de mescla

En la construcció real, S'han de seleccionar diferents dosis de fibra de basalt de tall curt dins d'un rang raonable segons els requisits del projecte. Com que la fibra de basalt tallada curta no reacciona químicament amb altres components o additius del formigó, la seva dosificació normalment no altera els principis originals de disseny de la proporció de la barreja de formigó. Durant la construcció, La qualitat de tots els materials s'ha de determinar estrictament d'acord amb la proporció de la barreja de construcció i la quantitat del lot per a una sola barreja. La Taula 2 proporciona un exemple de la proporció òptima de barreja per al formigó reforçat amb fibra de basalt.

Les proves han demostrat que una dosi de fibra més alta no necessàriament resulta en una millor resistència a les esquerdes. Quan la dosi no supera 1.2kg/m²3, La resistència a la compressió del formigó mostra una tendència d'augment inicial seguida d'una disminució (que presenta un valor màxim) a mesura que augmenta la dosi de fibra.

4.2.2 Seqüència i mètode d'alimentació

Durant el procés de barreja, fibra de basalt curta s'ha d'afegir simultàniament amb àrids com ara sorra i pedra. Es recomana escampar la fibra uniformement sobre la sorra i la pedra durant la seva col·locació, i després afegiu-hi aigua per a la barreja humida.

Els mètodes d'addició de fibra es poden dividir en alimentació manual i automàtica:

• Alimentació manual: La fibra de basalt pesada s'afegeix manualment després de col·locar l'àrid calent al mesclador. Aquest mètode implica una alta intensitat de treball, uniformitat de mescla relativament menor, i requereix una extensió adequada del temps de mescla per garantir una dispersió uniforme de la fibra.

• Alimentació automàtica: Un automàtic fibra de basalt La màquina dosificadora s'utilitza per a la dosificació automatitzada i l'addició simultània amb l'àrid calent del mesclador. La màquina dosificadora de fibra sol estar equipada amb dosificació automàtica, predispersió, i mecanismes de transport pneumàtic, oferint els avantatges de la comoditat, ràpid, i una suma precisa. Cal triar el mètode adequat en funció de les condicions de construcció.

4.2.3 Ajust de la baixada

L'addició de fibra augmenta lleugerament la viscositat de la mescla de formigó, que afecta la recessió. Si l'enfonsament no compleix els requisits de construcció, s'ha d'utilitzar preferentment un plastificant o un agent reductor d'aigua per a l'ajust. El problema no s'hauria de resoldre augmentant el contingut d'aigua.

4.2.4 Conformació i curació

No hi ha requisits especials per al conformat de formigó barrejat amb fibra de basalt tallada curta, però s'ha de garantir una vibració i compactació suficients. Els seus requisits de curat són els mateixos que els del formigó ordinari.

Breu cas d'aplicació del formigó de fibra de basalt de tall curt

L'autopista Jing-Zhu (tram d'Anyang a Xinxiang) és una carretera nacional troncal i una part vital de la xarxa d'autopistes de la província de Henan. A causa de l'alt farciment del terraplè i la mala qualitat del sòl del subsòl en aquesta secció, L'assentament desigual del subsòl i altres defectes van aparèixer poc després de la seva obertura. En els darrers anys, amb l'augment del volum de trànsit i l'augment de vehicles sobrecarregats, el paviment ha patit repetidament diversos defectes com ara esquerdes longitudinals i transversals, sots, assentament, esquerdament de la quadrícula, i l'esquerdament dels caimans. Això no només amenaça seriosament la seguretat de la conducció, sinó que també dificulta molt el manteniment diari. A més, el disseny original de quatre carrils fa temps que no satisfà les demandes de transport, que requereixen una expansió i una reconstrucció.

Formigó de fibra de basalt de tall curt es va aplicar en el farciment de la subbase d'aquest projecte. La pràctica ha demostrat que la seva resistència a la tracció va augmentar en més de $30\%$, la seva resistència a la fatiga va millorar en més de $30\%$, i la seva resistència a la bramada va augmentar en més de $300\%$. Ha demostrat una eficàcia significativa en la prevenció d'esquerdes longitudinals, inhibint l'expansió de les esquerdes, i allargant la vida útil del paviment.

Amb les seves propietats mecàniques úniques, excel·lent estabilitat, i una alta rendibilitat, La fibra de basalt de tall curt s'ha convertit en un material de reforç de formigó eficient. Les perspectives d'aplicació del formigó de fibra de basalt de tall curt són extremadament àmplies. S'espera que els seus importants avantatges en la millora del rendiment de l'enginyeria i l'allargament de la vida útil produeixin bons beneficis econòmics i socials. posicionant-lo com un material de construcció important en el camp de l'enginyeria civil en el futur.