Leistungsoptimierung und Anwendungsforschung im Ingenieurwesen von Kurzbasaltfaserbeton

In den letzten JahrenChinas Autobahnbau Konstruktion hat sich rasant entwickelt und die Betonbautechnik hat bedeutende Fortschritte erzielt. Anhäufung zahlreicher fortschrittlicher und ausgereifter technischer Errungenschaften. Die Bemessung von Betonkonstruktionen findet im Bereich des Infrastrukturbaus weite Verbreitung. um seine Bedeutung zu demonstrieren. Jedoch, zusammen mit diesen Errungenschaften das Problem der Betonrisse wird immer wichtiger. Das Vorhandensein von Rissen beeinträchtigt die Leistungsfähigkeit von Beton. insbesondere verringern Zugfestigkeit, Dies ist der Hauptgrund für das spröde Versagen von Beton. Kurz geschnittene Basaltfaser, als neuartiges Fasermaterial hat sich aufgrund seiner einzigartigen mechanischen Eigenschaften zu einem hervorragenden Betonbewehrungsmaterial entwickelt. gute Stabilität, und hohe Kosteneffizienz.Dieser Artikel befasst sich mit den Eigenschaften von Abkürzungen. Basaltfaser und erforschen Sie die praktische Anwendung bei der Betonbewehrung und -verstärkung.

2. Eigenschaften von kurzgeschnittenen Basaltfasern

2.1 Definition

Basaltfaser ist eine anorganische Mineralfaser, die durch Zerschneiden von Basalt-Endlosfasern in Längen von typischerweise weniger als $50\text{mm}$Die Es kann gleichmäßig im Beton verteilt werden. Laut Antrag, Es lässt sich hauptsächlich in folgende Kategorien einteilen: Antirissfasern für Beton ($\text{BF}$), Verstärkungs- und Härtungsfasern für Beton ($\text{BZ}$), und risshemmende Fasern für Mörtel ($\text{BSF}$), unter anderem.

2.2 Leistung von Kurz geschnittene Basaltfaser

Abkürzung Basaltfaser besitzt hervorragende Eigenschaften von hohe Festigkeit Und hoher ModulDie Seine Zugfestigkeit kann erreichen $1050\text{-}1250\text{MPa}$, und sein Elastizitätsmodul ist nicht kleiner als $34\text{GPa}$Die Es ist Hochtemperaturbeständigkeit ist hervorragend dadurch einen kontinuierlichen Betrieb in einem breiten Temperaturbereich ermöglicht −269∘C Zu 650∘CDie Es weist hohe Werte auf Korrosionsbeständigkeit Und chemische Stabilität in korrosiven Medien wie Säuren, Alkalien und Salze. Insbesondere in alkalischen Medien wie gesättigter Alkalilösung und Zement, Seine Einzelfaserbruchfestigkeits-Erhaltungsrate ist größer als $75\; \%$, weist eine ausgezeichnete Beständigkeit gegen Alkalikorrosion auf. Kurz geschnittene Basaltfaser hat gute Verträglichkeit mit anorganischen Bindemitteln eine Feuchtigkeitsaufnahmerate niedriger als $1\; \%$, und seine Hygroskopizität ändert sich im Laufe der Zeit nicht. Dies beweist seine gute Materialstabilität. lange Lebensdauer und Umweltverträglichkeit während der Nutzung. Außerdem, Diese Faser besitzt außerdem hervorragende Eigenschaften wie z. B. Isolierfähigkeit. Hochtemperaturfiltration, Strahlungsbeständigkeit und Wellenübertragungsfähigkeit. Die Leistungskennzahlen sind in Tabelle 1 dargestellt.

3. Anwendungsanalyse von kurzgeschnittenen Basaltfasern in Beton

Kurz geschnittener Basaltfaserbeton beinhaltet das Einbringen einer bestimmten Menge an kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Kurzbasaltfasern in geeigneter Weise in den Beton. Unter Beibehaltung des ursprünglichen Vorteils der Druckfestigkeit von Beton, Diese Methode kann ihre Zähigkeit Und Zugfestigkeit, Dadurch wird der Beton wirksam verstärkt und gefestigt, und die Nutzungsdauer des Bauwerks verlängert.

Zusätzlich zu Basaltfaser, Kohlenstofffaser, Glasfaser, Aramidfaser, und andere wurden auch als Verstärkungsmaterialien in Beton verwendet. Jedoch, Die Langzeitpraxis zeigt, dass diese Materialien bei der Anwendung auf Beton gewisse Probleme verursachen. Dies erschwert die Deckung der Marktnachfrage nach Hochleistungsbeton. Das Aufkommen von kurzgeschnittenen Basaltfasern schließt diese Lücke bei Materialien und Methoden. die Entwicklung der Betonverstärkungs- und -bewehrungstechnologie maßgeblich fördern. Seine Rolle bei der Betonbewehrung und -verstärkung zeigt sich vor allem in folgenden Aspekten:

1. Wirksame Risshemmung: Aufgrund der Vorteile hinsichtlich Menge und Oberfläche, Kurzgeschnittene Basaltfasern können Mikrorisse wirksam eindämmen. dies ihrer Verbindung und Ausbreitung zu unterbinden. In der Zwischenzeit, Es überwindet die Nachteile anderer synthetischer Fasern. wie z.B. geringe Dichte, niedrige Zugfestigkeit und niedrigem Elastizitätsmodul. Es lässt sich bei der Rissausbreitung nicht leicht auseinanderreißen. wodurch die Entwicklung von Mikrorissen deutlich gehemmt und die Entstehung neuer Risse verzögert werden kann. wirkt sich positiv auf die Verbesserung der Durchlässigkeit und Frost-Tau-Beständigkeit von Beton aus.

2. Verbindet hohe Elastizität mit praktischem Baukomfort: Kurz geschnittene Basaltfasern nutzen nicht nur Vorteile, die denen von Stahlfasern hinsichtlich ihres hohen Elastizitätsmoduls und ihrer hohen Einzelfaserzugfestigkeit ähneln, um die Rissausbreitung zu hemmen. aber auch die Nachteile von Stahlfasern wirksam überwindet, wie z. B. leichtes Verklumpen beim Mischen und Schwierigkeiten beim Pumpen und Bauen.

3. Gute Dispergierbarkeit und Kompatibilität: Als anorganische Faser auf Silikatbasis, Kurz geschnittene Basaltfasern weisen eine natürliche Kompatibilität mit zementären Materialien auf. Seine Dichte (ca. 2,63-2,80g/cm3) ist vergleichbar mit der von Zementbeton und Mörtel, was zu einer guten Verarbeitbarkeit führt. Nach dem Hinzufügen Es kann sich gleichmäßig in der gesamten Betonstruktur verteilen.

4. Hervorragende Haltbarkeit: Oberflächenmodifizierte, kurzgeschnittene Basaltfasern weisen die Eigenschaften „inerter Fasern“ auf. sie weisen eine hervorragende Beständigkeit gegenüber hohen Temperaturen auf Korrosion, und Auswirkungen. Es behält seine Stabilität auch in Umgebungen mit hohen Temperaturen und starker Korrosion. und es kann die Verformungsbeständigkeit der Zementmatrix verbessern. Daher, Es kann sich an die anspruchsvollen Bedingungen beim Betonmischen anpassen. gießen Einstellung, und Servicephasen, eine deutliche Verbesserung der Haltbarkeit des Betons.

Zusammenfassend lässt sich sagen: Kurzgeschnittene Basaltfasern können die Schlagfestigkeit von Beton wirksam verbessern. seine Sprödigkeit verringern und seine mechanischen Eigenschaften umfassend zu verbessern. Speziell, Es dient in Betonkonstruktionen der Verhinderung von Rissen. Durchsickern verhindern, Haltbarkeit verbessern, Verbesserung der Schlag- und Zugfestigkeit und tragen zur Verbesserung der Oberflächenqualität bei.

4. Bauverfahren und Vorsichtsmaßnahmen für Kurzbasaltfaserbeton

4.1 Bautemperatur

Kurzbasaltfaserbeton sollte bei Temperaturen zwischen −5∘C Und 25∘CDie Zu hohe oder zu niedrige Temperaturen können zu einer ungleichmäßigen Zusammensetzung des Gemisches führen.

4.2 Bauqualitätskontrolle

Die Qualitätskontrolle bei Kurzbasaltfaserbetonkonstruktionen sollte sich auf die Rohmaterialprüfung konzentrieren. Messgenauigkeit und die Qualität des Mischvorgangs.

4.2.1 Mischungsverhältnisplanung

Im tatsächlichen Bauprozess Die Dosierung der verschiedenen kurzgeschnittenen Basaltfasern sollte je nach Projektanforderungen innerhalb eines angemessenen Rahmens gewählt werden. Da kurzgeschnittene Basaltfasern selbst nicht chemisch mit anderen Betonbestandteilen oder Zusatzmitteln reagieren, Durch die Dosierung ändert sich in der Regel nichts an den ursprünglichen Prinzipien der Betonmischungszusammensetzung. Während der Bauarbeiten Die Qualität aller Materialien muss streng nach dem Mischungsverhältnis und der Chargenmenge für eine einzelne Mischung bestimmt werden. Tabelle 2 enthält ein Beispiel für das optimale Mischungsverhältnis für basaltfaserverstärkten Beton.

Tests haben gezeigt, dass eine höhere Faserdosierung nicht unbedingt zu einer besseren Rissbeständigkeit führt. Wenn die Dosierung nicht überschreitet 1.2kg/m3, Die Druckfestigkeit des Betons zeigt mit zunehmender Faserdosierung einen Trend anfänglichen Anstiegs, gefolgt von einem Abfall (mit einem Spitzenwert).

4.2.2 Fütterungsablauf und -methode

Während des Mischvorgangs kurzgeschnittene Basaltfaser sollten gleichzeitig mit Zuschlagstoffen wie Sand und Kies hinzugefügt werden. Es wird empfohlen, die Fasern beim Einbringen von Sand und Steinen gleichmäßig einzustreuen. und dann Wasser zum Nassmischen hinzufügen.

Die Methoden zur Faserzugabe lassen sich in manuelle und automatische Zuführung unterteilen:

• Manuelle Fütterung: Die abgewogenen Basaltfasern werden manuell hinzugefügt, nachdem das heiße Zuschlagmaterial in den Mischer gegeben wurde. Diese Methode ist mit einem hohen Arbeitsaufwand verbunden. relativ geringere Mischgleichmäßigkeit und erfordert eine angemessene Verlängerung der Mischzeit, um eine gleichmäßige Faserverteilung zu gewährleisten.

• Automatische Zuführung: Ein automatischer Basaltfaser Die Dosiermaschine dient der automatisierten Dosierung und gleichzeitigen Zugabe des heißen Zuschlagstoffs zum Mischer. Die Faserdosiermaschine ist üblicherweise mit einer automatischen Dosierung ausgestattet. Vordispersion, und pneumatische Fördermechanismen, bietet die Vorteile von bequem, schnell, und genaue Addition. Die geeignete Methode sollte auf Grundlage der baulichen Gegebenheiten ausgewählt werden.

4.2.3 Setzungskorrektur

Die Zugabe von Fasern erhöht die Viskosität der Betonmischung geringfügig. was den Einbruch beeinflusst. Wenn der Boden nicht den Bauanforderungen entspricht, Zur Einstellung sollte vorzugsweise ein Weichmacher oder ein Wasserreduktionsmittel verwendet werden. Das Problem sollte nicht durch eine Erhöhung des Wassergehalts gelöst werden.

4.2.4 Formen und Aushärten

Für die Herstellung von Beton, dem kurzgeschnittene Basaltfasern beigemischt sind, bestehen keine besonderen Anforderungen. Es muss jedoch für ausreichende Vibration und Verdichtung gesorgt werden. Die Aushärtungsanforderungen sind die gleichen wie bei normalem Beton.

Kurzer Anwendungsfall von Kurzbasaltfaserbeton

Die Jing-Zhu-Schnellstraße (Abschnitt Anyang bis Xinxiang) ist eine nationale Fernstraße und ein wichtiger Bestandteil des Schnellstraßennetzes der Provinz Henan. Aufgrund der hohen Dammaufschüttung und der schlechten Untergrundqualität in diesem Abschnitt Ungleichmäßige Setzungen im Untergrund und andere Mängel traten kurz nach der Eröffnung auf. In den letzten Jahren mit dem Anstieg des Verkehrsaufkommens und der Zunahme überladener Fahrzeuge, Der Straßenbelag wies wiederholt verschiedene Mängel auf, wie zum Beispiel Längs- und Querrisse. Schlaglöcher, Siedlung, Gitterrisse und Alligatorknacken. Dies gefährdet nicht nur die Fahrsicherheit ernsthaft, sondern stellt auch eine große Herausforderung für die tägliche Wartung dar. Außerdem, Die ursprüngliche vierspurige Auslegung erfüllt die Verkehrsanforderungen schon lange nicht mehr. was eine Erweiterung und einen Umbau erforderlich macht.

Kurz geschnittener Basaltfaserbeton wurde bei der Untergrundverfüllung dieses Projekts angewendet. Die Praxis hat gezeigt, dass sich seine Zugfestigkeit um mehr als $30\; \%$, seine Ermüdungsbeständigkeit wurde um mehr verbessert $30\; \%$, und seine Spurrinnenbeständigkeit erhöhte sich um mehr $300\; \%$Die Es hat sich als äußerst wirksam bei der Verhinderung von Längsrissen erwiesen. Hemmung der Rissausbreitung und die Nutzungsdauer des Straßenbelags zu verlängern.

Mit seinen einzigartigen mechanischen Eigenschaften, ausgezeichnete Stabilität, und hohe Kosteneffizienz, Kurzgeschnittene Basaltfasern haben sich zu einem effizienten Betonbewehrungsmaterial entwickelt. Die Anwendungsmöglichkeiten für Kurzbasaltfaserbeton sind äußerst vielfältig. Die erheblichen Vorteile hinsichtlich der Verbesserung der technischen Leistungsfähigkeit und der Verlängerung der Lebensdauer dürften zu guten wirtschaftlichen und sozialen Vorteilen führen. damit positioniert man es als wichtigen Baustoff im Bereich des Tiefbaus der Zukunft.