Optimierungsparameter für die Mischungszusammensetzung von basaltfaserverstärktem Beton
Die Mischungszusammensetzung ist ein entscheidender Schritt bei der Regulierung der Leistung von Basaltfaser-StahlbetonDa sie die Wirksamkeit der Faser und die Projektkosten bestimmt, bestehen aktuelle Probleme hinsichtlich der optimalen Abstimmung von Faserparametern und Matrixkomponenten, fehlender auf spezifische Umgebungen zugeschnittener Mischungsdesignstandards sowie fehlender standardisierter Richtlinien für technische Anwendungen. Daher untersucht diese Arbeit systematisch die Anwendungsmuster vonBasaltfaser in der Betonmischungsentwicklung aus ingenieurtechnischer Sicht und schlägt vernünftige Optimierungsmethoden als Referenz vor.
1. Grundprinzipien der Mischungszusammensetzung
1.1 Prinzip der Leistungsanpassung
Die Faserparameter und Matrixkomponenten müssen entsprechend den Projektanforderungen an Festigkeitsklasse, Verarbeitbarkeit und Dauerhaftigkeit aufeinander abgestimmt werden. Beispielsweise erfordern Projekte mit hohen Anforderungen an die Rissbeständigkeit höhere Faserdosierungen, während bei Projekten mit hohen Anforderungen an die Fließfähigkeit eine Kontrolle der Faserlänge notwendig ist.
1.2 Prinzip der synergistischen Verstärkung
Die Verbesserung der Faserdispersion beruht in erster Linie auf der Koordination der Wechselwirkungen zwischen Fasern, mineralischen Beimischungen und Chemische Zusätze. Beispielsweise beeinflusst die morphologische Wirkung von Flugasche die Faserdispersion, während Wasserreduktionsmittel den durch den Faserzusatz verursachten Fließfähigkeitsverlust ausgleichen können.
2. Optimierungsmuster für Schlüsselparameter
2.1 Optimierung des zementären Werkstoffsystems
(1) Zementfestigkeitsklasse: Für Beton der Festigkeitsklassen C30–C50 wird Zement der Festigkeitsklasse PO 42,5 verwendet, für Betone ab C60 Zement der Festigkeitsklasse PO 52,5. Der Zementgehalt sollte mindestens 300 kg/m³ betragen, um eine ausreichende Umhüllung der Fasern durch die Matrix zu gewährleisten.
(2) Flugasche-Dosierung: Die optimale Dosierung liegt bei 10–20 % (als Zementersatz). Dieser Bereich nutzt den „Kugellagereffekt“ zur Verbesserung der Faserverteilung bei gleichzeitiger Reduzierung der Hydratationswärme. Versuche bestätigen, dass Beton mit 10 % Flugascheanteil ein um 20 mm höheres Setzmaß aufweist als die Kontrollgruppe und eine um 40 % verbesserte Faserverteilungsgleichmäßigkeit zeigt.
(3) Wasser-Bindemittel-Verhältnis: Das Wasser-Bindemittel-Verhältnis beträgt 0,38–0,45 für Normalbeton und 0,28–0,35 für Hochleistungsbeton. Jede Reduzierung des Wasser-Bindemittel-Verhältnisses um 0,05 erhöht die Haftfestigkeit zwischen Fasern und Matrix um 15–20 %, wobei die Dosierung des Verflüssigers entsprechend angepasst werden muss.
2.2 Anpassung der Korngrößenverteilung
(1) Optimierung des Sandverhältnisses: Um die Hohlräume zwischen den Fasern nach dem Einbringen von BasaltfasernDer Sandanteil muss um 2–4 % erhöht werden. Beträgt der Ausgangs-Sandanteil für C30-Beton beispielsweise 42 %, so ermöglicht eine Anpassung auf 44 % nach Zugabe von 0,6 % Fasern die Wiederherstellung eines Setzmaßes von über 150 mm.
(2) Kontrolle der Korngröße des Zuschlags: Um ein Verheddern oder Verklumpen der Faserfäden zu verhindern, sollte die maximale Korngröße des groben Zuschlags 25 mm nicht überschreiten, und der Anteil an flockigen und länglichen Partikeln sollte nicht mehr als 10 % betragen; Fasern mit einer Länge von 6 mm sind optimal.
2.3 Kompatibilitätsdesign für Zusatzmittel
Auswahl und Dosierung von Fließmitteln: Es werden Hochleistungs-Fließmittel auf Polycarboxylatbasis bevorzugt, mit einer Dosierung von 0,3 % bis 0,8 % bezogen auf die Bindemittelmasse. Bei einer Erhöhung der Faserdosierung von 3 kg/m³ auf 6 kg/m³ muss die entsprechende Dosierung des Fließmittels von 2,3 % auf 2,8 % erhöht werden, um sicherzustellen, dass das Setzmaß im Wesentlichen unverändert bleibt.
