Ottimizazione di e Prestazioni è Ricerca di Applicazioni Ingegneristiche di Calcestruzzo Rinforzato con Fibre di Basalto a Taglio Corto

In l'ultimi anni,L'ingegneria stradale di a Cina Custruzzione s'hè sviluppatu rapidamente, è a tecnulugia di e strutture in cimentu hà fattu progressi significativi, accumulendu numerosi successi tecnichi avanzati è maturi. A cuncepzione di strutture in cimentu hè stata largamente applicata in u campu di a custruzzione di infrastrutture, dimustrendu a so impurtanza. Tuttavia, inseme cù sti successi, u prublema di crepatura di u béton diventa sempre più prominente. A presenza di crepe compromette e prestazioni di u béton, riducendu in particulare u so resistenza à a trazione, chì hè a ragione principale di a ruptura fragile manifestata da u béton. Fibra di basalt tagliata corta, cum'è un novu materiale di fibra, hè diventatu un eccellente materiale di rinforzu di u béton per via di e so proprietà meccaniche uniche, bona stabilità, è un altu rapportu costu-efficacia.Questu articulu si cuncentrerà nantu à e caratteristiche di e scurciatoie Fibra di basalt è esplorà a so applicazione pratica in u rinforzu è u rinfurzamentu di u béton.

2. Proprietà di a fibra di basalt tagliata corta

2.1 Definizione

fibra di basalt hè una fibra minerale inorganica chì hè trasfurmata tagliendu a fibra di basalt cuntinua in lunghezze tipicamente menu di $50\text{mm}$. Pò esse dispersu uniformemente in u béton. Sicondu a so applicazione, pò esse classificatu principalmente in: fibra antifessurazione per u béton ($\text{BF}$), fibra di rinforzu è di rinforzu per u béton ($\text{BZ}$), è fibra antifessurazione per malta ($\text{BSF}$), trà altri.

2.2 Prestazione di Fibra di basalt à tagliu cortu

Accurtatoghju fibra di basalt pussede eccellenti proprietà di alta resistenza è altu modulu. A so resistenza à a trazione pò ghjunghje $1050\text{-}1250\text{MPa}$, è u so modulu elasticu ùn hè micca menu di $34\; anni\text{GPa}$. U so resistenza à alta temperatura hè eccezziunale, chì permette di travaglià in continuu in una larga gamma di temperature −269∘C à 65 anni0∘C. Presenta un altu resistenza à a corrosione è stabilità chimica in mezi corrosivi cum'è l'acidi, alcali, è sali. In particulare in mezi alcalini cum'è soluzioni alcaline saturate è cimentu, u so tassu di ritenzione di a resistenza di frattura à un filamentu unicu hè più grande di $75\%$, dimustrendu una eccellente resistenza à a corrosione alcalina. Fibra di basalt tagliata corta hà bona cumpatibilità cù leganti inorganici, un tassu d'assorbimentu d'umidità inferiore à $1\%$, è a so igroscopicità ùn cambia micca cù u tempu. Questu prova a so bona stabilità di u materiale, longa durata di vita, è a cumpatibilità ambientale durante l'usu. Inoltre, Sta fibra hà ancu caratteristiche eccellenti cum'è l'insulazione, filtrazione à alta temperatura, resistenza à a radiazione, è a capacità di trasmissione di l'onde. I so indici di prestazione sò mostrati in a Tavula 1.

3. Analisi di l'applicazione di a fibra di basalt à tagliu cortu in u béton

Calcestruzzo rinforzatu cù fibre di basalt à tagliu cortu implica l'incorporazione di una certa quantità di fibra di basalt à tagliu cortu cuntinuu o discontinuu in u béton in modu adattatu. Pur mantenendu u vantaghju uriginale di a resistenza à a cumpressione di u béton, stu metudu pò migliurà significativamente u so tenacità è resistenza à a trazione, cusì rinfurzendu è rinfurzendu efficacemente u béton è allungendu a vita di serviziu di a struttura ingegneristica.

In oltre fibra di basalt, fibra di carbone, fibra di vetru, fibra aramidica, è altri sò stati ancu aduprati cum'è materiali di rinforzu in u béton. Tuttavia, A pratica à longu andà mostra chì sti materiali prisentanu certi prublemi quandu sò applicati à u béton, rendendu difficiule di risponde à a dumanda di u mercatu per u béton d'altu rendimentu. L'emergenza di fibre di basalt à tagliu cortu riempie sta lacuna in materiali è metudi, prumove assai u sviluppu di a tecnulugia di rinfurzamentu è di rinforzu di u béton. U so rolu in u rinforzu è u rinfurzamentu di u béton si riflette principalmente in i seguenti aspetti:

1. Inibizione efficace di e crepe: Per via di i so vantaghji in termini di quantità è di superficia, A fibra di basalt tagliata corta pò frenà efficacemente e microfessure, impediscendu a so cunnessione è espansione. Intantu, supera i svantaghji di altre fibre sintetiche, cum'è a bassa densità, bassa resistenza à a trazione, è un modulu elasticu bassu. Ùn hè micca faciule da staccà durante a propagazione di e crepe, chì pò impedisce significativamente u sviluppu di micro-fessure è ritardà a generazione di nuove fessure, chì hà un effettu pusitivu annantu à u miglioramentu di a permeabilità di u béton è di a resistenza à u ghjelu-scongelamentu.

2. Combina un Modulu Altu cù a Cunvenienza di Custruzzione: A fibra di basalt tagliata corta ùn solu sfrutta vantaghji simili à l'altu modulu di a fibra d'acciaiu è l'alta resistenza à a trazione di un solu filamentu per impedisce l'espansione di e crepe, ma ancu supera efficacemente l'inconvenienti di a fibra d'acciaiu, cum'è l'agglomerazione faciule durante a miscelazione è a difficultà cù u pompaggio è a custruzzione.

3. Bona Dispersibilità è Compatibilità: Cum'è una fibra inorganica à basa di silicatu, A fibra di basalt tagliata corta hà una cumpatibilità naturale cù i materiali cementizi. A so densità (circa 2.63-2,80g/cm3) hè vicinu à quellu di u béton di cimentu è di a malta, chì dà una bona travagliabilità. Una volta aghjuntu, pò sparghjesi uniformemente in tutta a struttura di cimentu.

4. Eccellente Durabilità: A fibra di basalt tagliata corta mudificata in superficia presenta caratteristiche di "fibra inerte", dimustrandu una resistenza eccezziunale à e temperature elevate, currusione, è impattu. Mantene a stabilità ancu in ambienti à alta temperatura è assai corrosivi, è pò migliurà a resistenza à a deformazione di a matrice di cimentu. Dunque, pò adattassi à l'ambienti rigorosi di a miscelazione di u béton, versendu, ambiente, è e tappe di serviziu, migliurà significativamente u durabilità di u béton.

In riassuntu, A fibra di basalt tagliata corta pò migliurà efficacemente a resistenza à l'impattu di u béton, riduce a so fragilità, è migliurà cumpletamente e so proprietà meccaniche. Specificamente, funziona in strutture di cimentu per impedisce a frattura, impedisce a filtrazione, migliurà a durabilità, migliurà a capacità d'impattu è di trazione, è aiutanu à migliurà a qualità di a superficia.

4. Metodi di custruzzione è precauzioni per u béton di fibra di basalt à tagliu cortu

4.1 Temperatura di custruzzione

U béton di fibra di basalt à tagliu cortu deve esse custruitu à temperature trà −5∘C è 25∘C. E temperature troppu alte o troppu basse ponu purtà à una mistura micca uniforme.

4.2 Cuntrollu di a qualità di a custruzzione

U cuntrollu di qualità per a custruzzione di cimentu in fibra di basalt à tagliu cortu deve fucalizà si nantu à l'ispezione di e materie prime, precisione di misurazione, è a qualità di u prucessu di mischju.

4.2.1 Cuncepimentu di Proporzioni di Miscelazione

In a custruzzione vera, Diversi dosaggi di fibra di basalt à tagliu cortu devenu esse scelti in un intervallu raghjonevule basatu annantu à i requisiti di u prugettu. Siccomu a fibra di basalt tagliata corta ùn reagisce micca chimicamente cù altri cumpunenti o additivi di cimentu, U so dosaggio ùn altera micca tipicamente i principii originali di cuncepimentu di a proporzione di a mistura di béton. Durante a custruzzione, A qualità di tutti i materiali deve esse strettamente determinata secondu a proporzione di a mistura di custruzzione è a quantità di lottu per una sola mistura. A tavula 2 furnisce un esempiu di a proporzione ottima di mischju per u béton rinforzatu cù fibre di basalt.

I testi anu dimustratu chì una dosa di fibre più alta ùn si traduce micca necessariamente in una migliore resistenza à e crepe. Quandu a dosa ùn supera micca 1.2kg/m²3, A resistenza à a compressione di u béton mostra una tendenza à l'aumentu iniziale seguita da una diminuzione (cù un valore di piccu) quandu a dosa di fibre aumenta.

4.2.2 Sequenza è metudu di alimentazione

Durante u prucessu di mischju, fibra di basalt corta deve esse aghjuntu simultaneamente cù aggregati cum'è sabbia è petra. Hè cunsigliatu di spruzzà a fibra uniformemente in a rena è a petra durante u so piazzamentu, è dopu aghjunghje acqua per mischjà umida.

I metudi d'aghjunta di fibre ponu esse divisi in alimentazione manuale è automatica:

• Alimentazione manuale: A fibra di basalt pesata hè aghjunta manualmente dopu chì l'aggregatu caldu hè piazzatu in u miscelatore. Stu metudu implica una alta intensità di travagliu, uniformità di mischju relativamente più bassa, è richiede una estensione adatta di u tempu di mischju per assicurà una dispersione uniforme di e fibre.

• Alimentazione automatica: Un automaticu fibra di basalt A macchina dosatrice hè aduprata per a dosatura automatizata è l'aghjunta simultanea cù l'aggregatu caldu di u miscelatore. A macchina di dosaggio di fibre hè generalmente dotata di misurazione automatica, pre-dispersione, è meccanismi di trasportu pneumaticu, offre i vantaghji di a cunvenienza, veloce, è aghjunta precisa. U metudu adattatu deve esse sceltu secondu e cundizioni di custruzzione.

4.2.3 Aghjustamentu di u Slump

L'aghjunta di fibra aumenta ligeramente a viscosità di a mistura di béton, chì affetta a calata. Sè u crollu ùn risponde micca à i requisiti di custruzzione, Un plastificante o un agente riduttore d'acqua deve esse adupratu di preferenza per l'aghjustamentu. U prublema ùn deve esse risoltu aumentendu u cuntenutu d'acqua.

4.2.4 Furmazione è Stagionatura

Nisuna esigenza particulare ùn esiste per a furmazione di béton mischiatu cù fibra di basalt tagliata corta, ma deve esse assicurata una vibrazione è una cumpattazione sufficienti. I so requisiti di stagionatura sò listessi à quelli di u béton ordinariu.

Casu d'applicazione breve di u béton di fibra di basalt à tagliu cortu

L'autostrada Jing-Zhu (sezione Anyang à Xinxiang) hè una strada naziunale è una parte vitale di a rete autostradale di a pruvincia di Henan. A causa di l'altu riempimentu di u terrapienu è di a scarsa qualità di u terrenu di u sottusuolo in questa sezione, Un cedimentu irregulare di u sottusuolo è altri difetti sò apparsi pocu dopu a so apertura. In l'ultimi anni, cù l'aumentu di u vulume di trafficu è l'aumentu di i veiculi sovraccarichi, u pavimentu hà patitu ripetutamente diversi difetti cum'è crepe longitudinali è trasversali, buchi, insediamentu, cracking di griglia, è a frattura di l'alligatore. Questu ùn solu minaccia seriamente a sicurezza di guida, ma pone ancu una grande difficultà per a manutenzione quotidiana. Inoltre, U disignu originale à quattru corsie ùn hà micca riesciutu à risponde à e esigenze di trasportu dapoi tantu tempu, chì necessitanu espansione è ricustruzzione.

Calcestruzzo di fibra di basalt à tagliu cortu hè statu applicatu in u riempimentu di u sottusuolu di stu prugettu. A pratica hà dimustratu chì a so resistenza à a trazione hè aumentata di più di $30\%$, a so resistenza à a fatica hè migliorata di più di $30\%$, è a so resistenza à l'ormai hè aumentata di più $300\%$. Hà dimustratu una efficacia significativa in a prevenzione di crepe longitudinali, inibisce l'espansione di e crepe, è allungendu a vita di serviziu di u pavimentu.

Cù e so proprietà meccaniche uniche, eccellente stabilità, è un altu rapportu costu-efficacia, A fibra di basalt tagliata corta hè diventata un materiale di rinforzu di u béton efficace. E prospettive d'applicazione per u béton di fibra di basalt à tagliu cortu sò estremamente larghe. I so vantaghji significativi in ​​u miglioramentu di e prestazioni ingegneristiche è l'allungamentu di a vita di serviziu sò previsti per pruduce boni benefici ecunomichi è suciali, pusiziunendulu cum'è un materiale di custruzzione impurtante in u campu di l'ingegneria civile in u futuru.