Basalttikuidun mekanismi betonissa

Betoni on hauras materiaali, johon se yleensä lisää kuituja parantaakseen suorituskykyään. Basaltikuitu betonissa ilmenee ensisijaisesti seuraavissa asioissa.

1. Halkeamien esto ja siltavaikutus

Kuituvälien teorian ja elastisen murtomekaniikan perusteella basalttikuidut parantavat betonin sisäistä rakennetta fysikaalis-mekaanisten vuorovaikutusten kautta. Betonin kovettuessa kutistumassa ja kosteuden haihtuessa nämä kuidut estävät tehokkaasti kuivumiskutistumisen alkuvaiheen mikrohalkeamien ja segregaatiohalkeamien syntymistä ja etenemistä, estäen siten halkeamien kehittymisen. Tämä parantaa merkittävästi betonin halkeamien kestävyyttä ja läpäisemättömyyttä. Lisäksi, kun betonimatriisiin muodostuu halkeamia, basalttikuidut peittävät halkeamien molemmat puolet, kannattelevat ulkoisia kuormia ja estävät betonin äkillisen pirstoutumisen. Tämä mekanismi parantaa betonin sitkeyttä ja halkeamien kestävyyttä.

2. Mekaanisten ominaisuuksien parantaminen

Basalttikuidut ja betonimatriisi kantavat yhdessä ulkoisia kuormia. Kuormituksen alkuvaiheessa matriisi kantaa suurimman osan kuormasta. Kun matriisiin kehittyy halkeamia, kuidut jatkavat kuorman kantamista, mikä parantaa betonin muodonmuutoskykyä plastisessa faasissa. Tutkimukset osoittavat, että basalttikuitujen lisääminen lisää merkittävästi betonin puristuslujuutta, vetolujuutta, sitkeyttä, halkaisuvetolujuutta ja taivutusvetolujuutta.

3. Kestävyyden parantaminen

Silottamalla halkeamia ja vähentämällä niiden muodostumista basalttikuidut parantavat betonin pakkaskestävyyttä ja iskunkestävyyttä, mikä parantaa merkittävästi betonirakenteiden kestävyyttä. Lisäksi kuitujen sisällyttäminen parantaa merkittävästi läpäisemättömyys-, pakkaskestävyys- ja kuivumiskutistumisominaisuuksia, mikä pidentää betonin käyttöikää ankarissa olosuhteissa.

4. Mikrorakenteellinen optimointi

Basalttikuidutvuorovaikuttaa sementtimatriisin kanssa Kemiallinen ja fysikaalisia sidoksia muodostaen monimutkaisen mikrorakenteen. Kuitujen lisääminen muuttaa betonin mikrorakennetta ja optimoi sen jännitys-venymä-käyttäytymistä, mikä parantaa materiaalin kokonaissuorituskykyä.