Optimización del rendimiento e investigación aplicada en ingeniería del hormigón reforzado con fibras de basalto de corte corto

En los últimos años,Ingeniería de carreteras en China Construcción se ha desarrollado rápidamente, y la tecnología de estructuras de hormigón ha logrado avances significativos. acumulando numerosos logros técnicos avanzados y consolidados. El diseño de estructuras de hormigón se ha aplicado ampliamente en el campo de la construcción de infraestructuras. demostrando su importancia. Sin embargo, Junto con estos logros, El problema de grietas en el hormigón está adquiriendo cada vez mayor importancia. La presencia de grietas compromete el rendimiento del hormigón. reduciendo notablemente su resistencia a la tracción, que es la principal razón de la falla frágil que presenta el concreto. fibra de basalto de corte corto, como un nuevo material de fibra, se ha convertido en un excelente material de refuerzo para el hormigón debido a sus propiedades mecánicas únicas. buena estabilidad, y una alta relación coste-eficacia.Este artículo se centrará en las características del atajo Fibra de basalto y explorar su aplicación práctica en el refuerzo y fortalecimiento del hormigón.

2. Propiedades de la fibra de basalto de corte corto

2.1 Definición

fibra de basalto es una fibra mineral inorgánica que se procesa cortando fibra de basalto continua en longitudes generalmente menores de $50\text{mm}$. Puede dispersarse uniformemente dentro del hormigón. Según su solicitud, Se puede clasificar principalmente en: fibra anti-fisuras para hormigón ($\text{BF}$), Fibra de endurecimiento y refuerzo para hormigón ($\text{BZ}$), y fibra anti-grietas para mortero ($\text{BSF}$), entre otros.

2.2 Rendimiento de Fibra de basalto de corte corto

Atajo fibra de basalto posee excelentes propiedades de alta resistencia y alto módulo. Su resistencia a la tracción puede alcanzar $1050\text{-}1250\text{MPa}$, y su módulo elástico no es inferior a $34\text{GPa}$. Es resistencia a altas temperaturas es excepcional, lo que le permite funcionar de forma continua dentro de un amplio rango de temperaturas —269∘do a 650∘do. Presenta alta resistencia a la corrosión y estabilidad química en medios corrosivos como los ácidos, álcalis, y sales. Particularmente en medios alcalinos como soluciones alcalinas saturadas y cemento, Su tasa de retención de resistencia a la fractura de un solo filamento es mayor que $75\%$, demostrando una excelente resistencia a la corrosión alcalina. fibra de basalto de corte corto tiene buena compatibilidad con aglutinantes inorgánicos, una tasa de absorción de humedad inferior a $1\%$, y su higroscopicidad no cambia con el tiempo. Esto demuestra su buena estabilidad material. larga vida útil, y compatibilidad ambiental durante su uso. Además, Esta fibra también posee excelentes características como el aislamiento, filtración a alta temperatura, resistencia a la radiación, y capacidad de transmisión de ondas. Sus índices de rendimiento se muestran en la Tabla 1.

3. Análisis de la aplicación de fibras de basalto de corte corto en el hormigón

hormigón reforzado con fibras de basalto de corte corto Consiste en incorporar una determinada cantidad de fibra de basalto de corte corto, continua o discontinua, al hormigón de manera apropiada. Conservando la ventaja original de la resistencia a la compresión del hormigón, este método puede mejorar significativamente su tenacidad y resistencia a la tracción, De este modo, se refuerza y ​​fortalece eficazmente el hormigón y se prolonga la vida útil de la estructura de ingeniería.

Además de fibra de basalto, fibra de carbono, fibra de vidrio, fibra de aramida, y otros también se han utilizado como materiales de refuerzo en el hormigón. Sin embargo, La práctica a largo plazo demuestra que estos materiales presentan ciertos problemas cuando se aplican al hormigón. Esto dificulta satisfacer la demanda del mercado de hormigón de alto rendimiento. La aparición de la fibra de basalto de corte corto llena este vacío en materiales y métodos. Promoviendo enormemente el desarrollo de la tecnología de refuerzo y fortalecimiento del hormigón. Su función en el refuerzo y fortalecimiento del hormigón se refleja principalmente en los siguientes aspectos:

1. Inhibición eficaz de grietas: Debido a sus ventajas en cuanto a cantidad y superficie, Las fibras de basalto de corte corto pueden restringir eficazmente las microfisuras. impidiendo su conexión y expansión. Mientras tanto, supera las desventajas de otras fibras sintéticas, como la baja densidad, baja resistencia a la tracción, y un módulo de elasticidad bajo. No se separa fácilmente durante la propagación de grietas, lo cual puede inhibir significativamente el desarrollo de microfisuras y retrasar la generación de nuevas fisuras, influyendo positivamente en la mejora de la permeabilidad del hormigón y su resistencia a los ciclos de congelación y deshielo.

2. Combina un alto módulo con una construcción sencilla: La fibra de basalto de corte corto no solo aprovecha ventajas similares al alto módulo y la alta resistencia a la tracción de un solo filamento de la fibra de acero para inhibir la propagación de grietas, pero también supera eficazmente los inconvenientes de la fibra de acero, como la fácil formación de grumos durante la mezcla y la dificultad de bombeo y construcción.

3. Buena dispersabilidad y compatibilidad: Como fibra inorgánica a base de silicato, La fibra de basalto de corte corto tiene una compatibilidad natural con los materiales cementosos. Su densidad (aprox. 2.63-2.80g/cm3es similar a la del hormigón y el mortero de cemento, lo que resulta en una buena trabajabilidad. Una vez añadido, Puede dispersarse uniformemente por toda la estructura de hormigón.

4. Excelente durabilidad: La fibra de basalto de corte corto modificada en superficie presenta características de "fibra inerte". demostrando una resistencia excepcional a las altas temperaturas, corrosión, y el impacto. Mantiene su estabilidad incluso en entornos de alta temperatura y altamente corrosivos. y puede mejorar la resistencia a la deformación de la matriz de cemento. Por lo tanto, Puede adaptarse a los entornos rigurosos de la mezcla de hormigón, torrencial, configuración, y etapas de servicio, mejorar significativamente el durabilidad del hormigón.

En resumen, Las fibras de basalto de corte corto pueden mejorar eficazmente la resistencia al impacto del hormigón. reducir su fragilidad, y mejorar integralmente sus propiedades mecánicas. Específicamente, En las estructuras de hormigón, su función es inhibir el agrietamiento. evitar filtraciones, mejorar la durabilidad, mejorar la capacidad de impacto y tracción, y ayudan a mejorar la calidad de la superficie.

4. Métodos de construcción y precauciones para el hormigón de fibras de basalto de corte rápido

4.1 Temperatura de construcción

El hormigón de fibras de basalto de corte corto debe construirse a temperaturas entre —5∘do y 25∘do. Las temperaturas demasiado altas o demasiado bajas pueden provocar una mezcla no uniforme.

4.2 Control de calidad de la construcción

El control de calidad para la construcción con hormigón de fibra de basalto de corte corto debe centrarse en la inspección de la materia prima. precisión de medición, y la calidad del procedimiento de mezcla.

4.2.1 Diseño de proporciones de mezcla

En la construcción real, Se deben seleccionar diferentes dosis de fibra de basalto de corte corto dentro de un rango razonable en función de los requisitos del proyecto. Dado que la fibra de basalto cortada a corta distancia no reacciona químicamente con otros componentes o aditivos del hormigón, Su dosificación normalmente no altera los principios de diseño de la proporción de la mezcla de hormigón original. Durante la construcción, La calidad de todos los materiales debe determinarse estrictamente de acuerdo con la proporción de la mezcla de construcción y la cantidad del lote para una sola mezcla. La tabla 2 proporciona un ejemplo de la proporción de mezcla óptima para el hormigón reforzado con fibras de basalto.

Las pruebas han demostrado que una mayor dosificación de fibra no implica necesariamente una mejor resistencia al agrietamiento. Cuando la dosis no exceda 1.2kilogramos/m3, La resistencia a compresión del hormigón muestra una tendencia de aumento inicial seguida de una disminución (exhibiendo un valor máximo) a medida que aumenta la dosificación de fibra.

4.2.2 Secuencia y método de alimentación

Durante el proceso de mezcla, fibra de basalto de corte corto Debe añadirse simultáneamente con áridos como arena y piedra. Se recomienda esparcir la fibra uniformemente sobre la arena y la piedra durante su colocación. y luego agregar agua para mezclar en húmedo.

Los métodos de adición de fibra se pueden dividir en alimentación manual y automática:

• Alimentación manual: La fibra de basalto pesada se añade manualmente después de colocar el árido caliente en la mezcladora. Este método implica una alta intensidad de mano de obra, uniformidad de mezcla relativamente baja, y requiere una prolongación adecuada del tiempo de mezcla para asegurar una dispersión uniforme de las fibras.

• Alimentación automática: Un automático fibra de basalto La máquina dosificadora se utiliza para la dosificación automatizada y la adición simultánea al árido caliente de la mezcladora. La máquina dosificadora de fibra suele estar equipada con un sistema de dosificación automática. pre-dispersión, y mecanismos de transporte neumático, que ofrece las ventajas de la comodidad, rápido, y suma precisa. El método apropiado debe elegirse en función de las condiciones de construcción.

4.2.3 Ajuste de asentamiento

La adición de fibra aumenta ligeramente la viscosidad de la mezcla de hormigón. lo cual afecta a la recesión. Si el asentamiento no cumple con los requisitos de construcción, Para el ajuste, se debe utilizar preferentemente un plastificante o un agente reductor de agua. El problema no debería resolverse aumentando el contenido de agua.

4.2.4 Formado y curado

No existen requisitos especiales para la elaboración de hormigón mezclado con fibra de basalto de corte corto. pero debe garantizarse una vibración y compactación suficientes. Sus requisitos de curado son los mismos que los del hormigón ordinario.

Breve caso práctico de aplicación del hormigón de fibras de basalto de corte corto

La autopista Jing-Zhu (tramo Anyang-Xinxiang) es una carretera nacional troncal y una parte vital de la red de autopistas de la provincia de Henan. Debido al alto nivel de relleno del terraplén y a la mala calidad del suelo de la subrasante en esta sección, Poco después de su apertura aparecieron asentamientos desiguales del subsuelo y otros defectos. En los últimos años, Con el aumento del volumen de tráfico y el incremento de vehículos sobrecargados, El pavimento ha sufrido repetidamente diversos defectos, como grietas longitudinales y transversales. baches, asentamiento, grietas en la rejilla, y el aplastamiento de caimanes. Esto no solo supone una grave amenaza para la seguridad vial, sino que también plantea grandes dificultades para el mantenimiento diario. Además, El diseño original de cuatro carriles hace tiempo que no logra satisfacer las demandas de transporte. lo que requiere expansión y reconstrucción.

hormigón de fibra de basalto de corte corto se aplicó en el relleno de la subrasante de este proyecto. La práctica ha demostrado que su resistencia a la tracción aumentó en más de $30\%$, Su resistencia a la fatiga mejoró en más de $30\%$, y su resistencia a la formación de roderas aumentó en más de $300\%$. Ha demostrado una eficacia significativa en la prevención de grietas longitudinales, inhibiendo la propagación de grietas, y prolongar la vida útil del pavimento.

Con sus propiedades mecánicas únicas, excelente estabilidad, y una alta relación coste-eficacia, La fibra de basalto de corte corto se ha convertido en un material de refuerzo de hormigón eficiente. Las perspectivas de aplicación del hormigón con fibras de basalto de corte corto son extremadamente amplias. Se espera que sus importantes ventajas para mejorar el rendimiento de la ingeniería y prolongar la vida útil generen buenos beneficios económicos y sociales. posicionándolo como un importante material de construcción en el campo de la ingeniería civil en el futuro.