Ydelsesoptimering og teknisk anvendelsesforskning af kortskåret basaltfiberforstærket beton

I de senere år,Kinas motorvejsteknik Konstruktion har udviklet sig hurtigt, og betonkonstruktionsteknologi har gjort betydelige fremskridt, akkumulering af adskillige avancerede og modne tekniske præstationer. Betonkonstruktionsdesign er blevet bredt anvendt inden for infrastrukturbyggeri, demonstrerer dens betydning. Imidlertid, sammen med disse præstationer, problemet med beton revner bliver stadig mere fremtrædende. Tilstedeværelsen af ​​revner forringer betonens ydeevne, især reducere dens trækstyrke, hvilket er den primære årsag til den sprødhed, som beton udviser. Kortskåret basaltfiber, som et nyt fibermateriale, er blevet et fremragende betonarmeringsmateriale på grund af dets unikke mekaniske egenskaber, god stabilitet, og høj omkostningseffektivitet.Denne artikel vil fokusere på genvejstypernes karakteristika Basaltfiber og udforske dens praktiske anvendelse inden for betonarmering og -forstærkning.

2. Egenskaber ved kortskåret basaltfiber

2.1 Definition

basaltfiber er en uorganisk mineralfiber, der forarbejdes ved at skære kontinuerlig basaltfiber i længder, typisk mindre end $50\text{mm}$. Det kan fordeles jævnt i betonen. Ifølge dens anvendelse, det kan primært opdeles i: anti-revne fiber til beton ($\text{Kæreste}$), hærdnings- og forstærkningsfibre til beton ($\text{BZ}$), og anti-revnedannelsesfiber til mørtel ($\text{BSF}$), blandt andre.

2.2 Ydeevne af Kortskåret basaltfiber

Genvej basaltfiber besidder fremragende egenskaber høj styrke og høj modulus. Dens trækstyrke kan nå $1050\text{-}1250\text{MPa}$, og dens elasticitetsmodul er ikke mindre end $34\text{GPa}$. Dens høj temperaturbestandighed er enestående, gør det muligt at arbejde kontinuerligt inden for et bredt temperaturområde på −269∘C til 650∘C. Den udviser høj korrosionsbestandighed og kemisk stabilitet i ætsende medier såsom syrer, alkalier, og salte. Især i alkaliske medier som mættet alkaliopløsning og cement, dens enkeltfilamentbrudstyrkebevaringsrate er større end $75\%$, demonstrerer fremragende modstandsdygtighed over for alkalikorrosion. Kortskåret basaltfiber har god kompatibilitet med uorganiske bindemidler, en fugtabsorptionshastighed lavere end $1\%$, og dens hygroskopicitet ændrer sig ikke over tid. Dette beviser dets gode materialestabilitet, lang levetid, og miljøkompatibilitet under brug. Desuden, Denne fiber har også fremragende egenskaber såsom isolering, højtemperaturfiltrering, strålingsmodstand, og bølgetransmissionsevne. Dens præstationsindekser er vist i tabel 1.

3. Anvendelsesanalyse af kortskåret basaltfiber i beton

Kortskåret basaltfiberforstærket beton indebærer at indarbejde en vis mængde kontinuerlig eller diskontinuerlig kortskåret basaltfiber i betonen på en passende måde. Samtidig med at den oprindelige fordel ved betonens trykstyrke bevares, denne metode kan forbedre dens sejhed og trækstyrke, derved effektivt forstærkes og forstærkes betonen og den tekniske konstruktions levetid forlænges.

Ud over basaltfiber, kulfiber, glasfiber, aramidfiber, og andre er også blevet brugt som armeringsmaterialer i beton. Imidlertid, Langvarig praksis viser, at disse materialer giver visse problemer, når de anvendes på beton, hvilket gør det vanskeligt at imødekomme markedets efterspørgsel efter højtydende beton. Fremkomsten af ​​kortskårne basaltfibre udfylder dette hul i materialer og metoder, i høj grad fremme udviklingen af ​​betonforstærknings- og armeringsteknologi. Dens rolle i betonarmering og -forstærkning afspejles hovedsageligt i følgende aspekter:

1. Effektiv revnehæmning: På grund af dens fordele i forhold til mængde og overfladeareal, Kortskåret basaltfiber kan effektivt begrænse mikrorevner, forhindrer deres forbindelse og udvidelse. I mellemtiden, det overvinder ulemperne ved andre syntetiske fibre, såsom lav densitet, lav trækstyrke, og lavt elasticitetsmodul. Den trækkes ikke let fra hinanden under revneudbredelse, hvilket kan hæmme udviklingen af ​​mikrorevner betydeligt og forsinke dannelsen af ​​nye revner, positiv indvirkning på forbedringen af ​​betonens permeabilitet og frost-tømodstand.

2. Kombinerer høj modulus med byggekomfort: Kortskåret basaltfiber udnytter ikke kun fordele svarende til stålfibers høje modul og høje enkeltfilamenttrækstyrke for at hæmme revneudvidelse, men overvinder også effektivt ulemperne ved stålfiber, såsom let klumpning under blanding og vanskeligheder med pumpning og konstruktion.

3. God dispergerbarhed og kompatibilitet: Som en silikatbaseret uorganisk fiber, Kortskåret basaltfiber har naturlig kompatibilitet med cementholdige materialer. Dens densitet (ca. 2,63-2,80g/cm²3) er tæt på cementbeton og mørtel, hvilket resulterer i god bearbejdelighed. Når den er tilføjet, den kan fordeles jævnt i hele betonkonstruktionen.

4. Fremragende holdbarhed: Overflademodificeret kortskåret basaltfiber udviser "inert fiber"-egenskaber, udviser enestående modstandsdygtighed over for høje temperaturer, korrosion, og indvirkning. Den opretholder stabilitet selv i miljøer med høj temperatur og stærkt korrosive egenskaber, og det kan forbedre cementmatrixens deformationsmodstand. Derfor, den kan tilpasse sig de barske miljøer ved betonblanding, hælde, indstilling, og servicefaser, betydelig forbedring af holdbarhed af betonen.

Kort sagt, Kortskåret basaltfiber kan effektivt forbedre betonens slagfasthed, reducere dens sprødhed, og forbedrer dens mekaniske egenskaber betydeligt. Specifikt, det fungerer i betonkonstruktioner ved at hæmme revner, forhindre udsivning, forbedre holdbarheden, forbedre slag- og trækevne, og bidrage til at forbedre overfladekvaliteten.

4. Konstruktionsmetoder og forholdsregler for kortskåret basaltfiberbeton

4.1 Konstruktionstemperatur

Kortskåret basaltfiberbeton bør konstrueres ved temperaturer mellem −5∘C og 25∘C. For høje eller for lave temperaturer kan føre til ujævnhed i blandingen.

4.2 Kvalitetskontrol af byggeri

Kvalitetskontrol for kortskåret basaltfiberbetonkonstruktion bør fokusere på råmaterialeinspektion, målenøjagtighed, og kvaliteten af ​​blandingsproceduren.

4.2.1 Design af blandingsforhold

I den faktiske konstruktion, Forskellige korte doseringer af basaltfibre bør vælges inden for et rimeligt interval baseret på projektets krav. Da kortskåret basaltfiber i sig selv ikke reagerer kemisk med andre betonkomponenter eller tilsætningsstoffer, dens dosering ændrer typisk ikke de oprindelige principper for design af betonblandingsforhold. Under byggeriet, Kvaliteten af ​​alle materialer skal bestemmes nøje i henhold til byggeblandingens forhold og batchmængden for en enkelt blanding. Tabel 2 giver et eksempel på det optimale blandingsforhold for basaltfiberforstærket beton.

Test har vist, at en højere fiberdosis ikke nødvendigvis resulterer i bedre revnemodstand. Når dosis ikke overstiger 1.2kg/m²3, Betonens trykstyrke viser en tendens til initial stigning efterfulgt af et fald (med en topværdi), efterhånden som fiberdoseringen stiger.

4.2.2 Fodringssekvens og -metode

Under blandingsprocessen, kortskåret basaltfiber bør tilsættes samtidig med tilslagsmaterialer som sand og sten. Det anbefales at drysse fiberen jævnt ned i sandet og stenen under placeringen. og tilsæt derefter vand til vådblanding.

Fibertilsætningsmetoder kan opdeles i manuel og automatisk tilførsel:

• Manuel fodring: Den vejede basaltfiber tilsættes manuelt, efter at det varme tilslag er placeret i blanderen. Denne metode involverer høj arbejdsintensitet, relativt lavere blandingsuniformitet, og kræver en passende forlængelse af blandetiden for at sikre ensartet fiberspredning.

• Automatisk fodring: En automatisk basaltfiber Doseringsmaskinen bruges til automatisk dosering og samtidig tilsætning af blanderens varme aggregat. Fiberdoseringsmaskinen er normalt udstyret med automatisk dosering, prædispergering, og pneumatiske transportmekanismer, tilbyder fordelene ved bekvemmelighed, hurtig, og præcis addition. Den rette metode bør vælges ud fra byggeforholdene.

4.2.3 Justering af faldhøjde

Tilsætning af fibre øger betonblandingens viskositet en smule, hvilket påvirker nedturen. Hvis nedgangen ikke opfylder byggekravene, Et blødgøringsmiddel eller vandreducerende middel bør fortrinsvis anvendes til justering. Problemet bør ikke løses ved at øge vandindholdet.

4.2.4 Formning og hærdning

Der er ingen særlige krav til støbning af beton blandet med kortskåret basaltfiber, men tilstrækkelig vibration og komprimering skal sikres. Dens hærdningskrav er de samme som for almindelig beton.

Kort anvendelseseksempel på kortskåret basaltfiberbeton

Jing-Zhu-motorvejen (strækningen Anyang til Xinxiang) er en national hovedvej og en vigtig del af Henan-provinsens motorvejsnetværk. På grund af den høje fyldning af volden og den dårlige jordkvalitet i undergrunden i dette afsnit, Ujævne sætninger i undergrunden og andre defekter opstod kort efter åbningen. I de senere år, med stigningen i trafikmængden og stigningen i overbelastede køretøjer, Belægningen har gentagne gange lidt af forskellige defekter såsom langsgående og tværgående revner, huller i vejen, afregning, revner i gitteret, og alligatorknæk. Dette truer ikke kun køresikkerheden alvorligt, men udgør også store vanskeligheder for den daglige vedligeholdelse. Desuden, Det oprindelige firesporede design har længe ikke opfyldt transportbehovet, hvilket nødvendiggør udvidelse og ombygning.

Kortskåret basaltfiberbeton blev anvendt i undergrundsfyldningen i dette projekt. Praksis har vist, at dens trækstyrke steg med over $30\%$, dens udmattelsesmodstand forbedredes med over $30\%$, og dens modstandsdygtighed over for sporkøring steg med over $300\%$. Det har vist sig at være betydeligt effektivt til at forebygge langsgående revner, hæmning af revneudvidelse, og forlænger belægningens levetid.

Med sine unikke mekaniske egenskaber, fremragende stabilitet, og høj omkostningseffektivitet, Kortskåret basaltfiber er blevet et effektivt betonarmeringsmateriale. Anvendelsesmulighederne for kortskåret basaltfiberbeton er ekstremt brede. Dens betydelige fordele ved at forbedre den tekniske ydeevne og forlænge levetiden forventes at give gode økonomiske og sociale fordele, positionerer det som et vigtigt byggemateriale inden for fremtidens anlægsarbejder.