Optimisation des performances et recherche en ingénierie appliquée au béton armé de fibres de basalte à coupe courte

Au cours des dernières années,L'ingénierie routière chinoise Construction s'est développé rapidement, et la technologie des structures en béton a réalisé des progrès significatifs, accumulant de nombreuses réalisations techniques avancées et abouties. La conception des structures en béton a été largement appliquée dans le domaine de la construction d'infrastructures. démontrant ainsi son importance. Cependant, ainsi que ces réalisations, le problème de fissures dans le béton prend une importance croissante. La présence de fissures compromet les performances du béton. réduisant notamment sa résistance à la traction, ce qui constitue la principale raison de la rupture fragile du béton. Fibre de basalte courte, en tant que nouveau matériau fibreux, est devenu un excellent matériau de renforcement du béton grâce à ses propriétés mécaniques uniques, bonne stabilité, et un rapport coût-efficacité élevé.Cet article portera sur les caractéristiques des raccourcis Fibre de basalte et explorer son application pratique dans le renforcement et le durcissement du béton.

2. Propriétés des fibres de basalte courtes

2.1 Définition

fibre de basalte est une fibre minérale inorganique obtenue en découpant des fibres de basalte continues en morceaux généralement inférieurs à $50\text{mm}$. Il peut être dispersé uniformément dans le béton. Selon sa demande, On peut la classer principalement en : fibre anti-fissuration pour béton ($\text{BF}$), fibres de renforcement et de durcissement pour béton ($\text{BZ}$), et fibres anti-fissuration pour mortier ($\text{BSF}$), entre autres.

2.2 Performance de Fibre de basalte courte

Raccourci fibre de basalte possède d'excellentes propriétés de haute résistance et module élevé. Sa résistance à la traction peut atteindre $1050\text{-}1250\text{MPa}$, et son module d'élasticité n'est pas inférieur à $34\text{GPa}$. C'est résistance aux hautes températures est exceptionnel, lui permettant de fonctionner en continu dans une large plage de températures. −269∘C à 650∘C. Il présente une haute résistance à la corrosion et stabilité chimique dans des milieux corrosifs tels que les acides, alcalis, et des sels. Particulièrement dans les milieux alcalins comme les solutions alcalines saturées et le ciment, son taux de rétention de la résistance à la rupture d'un seul filament est supérieur à $75\%$, faisant preuve d'une excellente résistance à la corrosion alcaline. Fibre de basalte courte a bonne compatibilité avec des liants inorganiques, un taux d'absorption d'humidité inférieur à $1\%$, et son hygroscopicité ne change pas avec le temps. Cela prouve sa bonne stabilité matérielle, longue durée de vie, et la compatibilité environnementale lors de l'utilisation. En outre, Cette fibre possède également d'excellentes caractéristiques telles que l'isolation, filtration à haute température, résistance aux radiations, et capacité de transmission des ondes. Ses indices de performance sont présentés dans le tableau 1.

3. Analyse de l'application des fibres de basalte courtes dans le béton

Béton renforcé de fibres de basalte à coupe courte consiste à incorporer une certaine quantité de fibres de basalte courtes, continues ou discontinues, dans le béton de manière appropriée. Tout en conservant l'avantage initial de la résistance à la compression du béton, cette méthode peut améliorer considérablement son dureté et résistance à la traction, renforçant ainsi efficacement le béton et prolongeant la durée de vie de l'ouvrage.

En plus de fibre de basalte, fibre de carbone, fibre de verre, fibre d'aramide, et d'autres ont également été utilisés comme matériaux de renforcement dans le béton. Cependant, L'expérience à long terme montre que ces matériaux présentent certains problèmes lorsqu'ils sont appliqués au béton. ce qui rend difficile de répondre à la demande du marché en béton haute performance. L'apparition de fibres de basalte courtes comble cette lacune en matière de matériaux et de méthodes. contribuant grandement au développement des technologies de renforcement et d'armature du béton. Son rôle dans le renforcement et le durcissement du béton se manifeste principalement sous les aspects suivants :

1. Inhibition efficace des fissures : Grâce à ses avantages en termes de quantité et de surface, Les fibres de basalte courtes peuvent efficacement contenir les microfissures, empêcher leur connexion et leur expansion. Entre-temps, Elle surmonte les inconvénients des autres fibres synthétiques. comme une faible densité, faible résistance à la traction, et un faible module d'élasticité. Il ne se déchire pas facilement lors de la propagation d'une fissure, ce qui peut inhiber considérablement le développement des microfissures et retarder la formation de nouvelles fissures, influençant positivement l'amélioration de la perméabilité du béton et de sa résistance au gel-dégel.

2. Allie module élevé et facilité de construction : La fibre de basalte courte exploite non seulement des avantages similaires à ceux de la fibre d'acier, tels que le module élevé et la résistance à la traction élevée du filament unique, pour inhiber la propagation des fissures, mais elle surmonte aussi efficacement les inconvénients de la fibre d'acier, comme la formation facile de grumeaux lors du mélange et les difficultés de pompage et de construction.

3. Bonne dispersibilité et compatibilité : En tant que fibre inorganique à base de silicate, La fibre de basalte courte présente une compatibilité naturelle avec les matériaux cimentaires. Sa densité (environ 2,63-2,80g/cm3) est proche de celle du béton et du mortier de ciment, ce qui permet une bonne maniabilité. Une fois ajouté, Il peut se disperser uniformément dans toute la structure en béton.

4. Excellente durabilité : La fibre de basalte courte modifiée en surface présente des caractéristiques de « fibre inerte », faisant preuve d'une résistance exceptionnelle aux hautes températures, corrosion, et l'impact. Il conserve sa stabilité même dans des environnements à haute température et hautement corrosifs. et il peut améliorer la résistance à la déformation de la matrice cimentaire. Donc, il peut s'adapter aux environnements rigoureux du mélange du béton, verser, paramètre, et les étapes de service, amélioration significative durabilité du béton.

En résumé, Les fibres de basalte courtes peuvent améliorer efficacement la résistance aux chocs du béton. réduire sa fragilité, et améliorer considérablement ses propriétés mécaniques. Spécifiquement, Il agit dans les structures en béton pour inhiber la fissuration, empêcher les infiltrations, améliorer la durabilité, améliorer la résistance aux chocs et à la traction, et contribuer à améliorer la qualité de surface.

4. Méthodes de construction et précautions pour le béton de fibres de basalte à raccourcissement

4.1 Température de construction

Le béton de fibres de basalte court doit être mis en œuvre à des températures comprises entre −5∘C et 25∘C. Des températures trop élevées ou trop basses peuvent entraîner une hétérogénéité du mélange.

4.2 Contrôle de la qualité de la construction

Le contrôle de la qualité des constructions en béton de fibres de basalte à coupe courte doit se concentrer sur l'inspection des matières premières. précision de mesure, et la qualité du procédé de mélange.

4.2.1 Conception des proportions du mélange

En pratique, Il convient de sélectionner différents dosages de fibres de basalte courtes dans une fourchette raisonnable en fonction des exigences du projet. Étant donné que la fibre de basalte courte elle-même ne réagit pas chimiquement avec les autres composants ou adjuvants du béton, Son dosage ne modifie généralement pas les principes de conception des proportions du mélange de béton d'origine. Pendant la construction, La qualité de tous les matériaux doit être strictement déterminée en fonction des proportions du mélange de construction et de la quantité du lot pour un mélange unique. Le tableau 2 donne un exemple de proportion de mélange optimale pour le béton renforcé de fibres de basalte.

Des tests ont montré qu'un dosage de fibres plus élevé n'entraîne pas nécessairement une meilleure résistance aux fissures. Lorsque la dose ne dépasse pas 1.2kg/m3, La résistance à la compression du béton présente une tendance à l'augmentation initiale suivie d'une diminution (avec une valeur maximale) à mesure que le dosage de fibres augmente.

4.2.2 Séquence et méthode d'alimentation

Au cours du processus de mélange, fibre de basalte courte Il convient de les ajouter simultanément aux granulats tels que le sable et les pierres. Il est recommandé de répartir uniformément les fibres dans le sable et les pierres lors de leur mise en place. puis ajouter de l'eau pour le mélange humide.

Les méthodes d'ajout de fibres peuvent être divisées en alimentation manuelle et automatique :

• Alimentation manuelle : La fibre de basalte pesée est ajoutée manuellement après que l'agrégat chaud a été placé dans le mélangeur. Cette méthode implique une forte intensité de main-d'œuvre, uniformité de mélange relativement plus faible, et nécessite une prolongation appropriée du temps de mélange pour assurer une dispersion uniforme des fibres.

• Alimentation automatique : Une automatique fibre de basalte La machine doseuse est utilisée pour le dosage automatisé et l'ajout simultané aux agrégats chauds du mélangeur. La machine de dosage de fibres est généralement équipée d'un système de dosage automatique. pré-dispersion, et les mécanismes de transport pneumatique, offrant les avantages de la commodité, rapide, et une addition précise. La méthode appropriée doit être choisie en fonction des conditions de construction.

4.2.3 Ajustement de la chute

L'ajout de fibres augmente légèrement la viscosité du mélange de béton. ce qui influe sur la récession. Si l'affaissement ne répond pas aux exigences de construction, Il convient d'utiliser de préférence un plastifiant ou un agent réducteur d'eau pour l'ajustement. Augmenter la teneur en eau ne devrait pas résoudre le problème.

4.2.4 Formage et durcissement

Aucune exigence particulière n'est requise pour la mise en œuvre du béton mélangé à des fibres de basalte courtes. mais une vibration et un compactage suffisants doivent être assurés. Ses exigences de durcissement sont les mêmes que celles du béton ordinaire.

Cas d'application succinct du béton de fibres de basalte à coupe rapide

L'autoroute Jing-Zhu (section Anyang-Xinxiang) est une route nationale principale et un élément essentiel du réseau autoroutier de la province du Henan. En raison de l'important volume de remblai et de la mauvaise qualité du sol de fondation dans cette section, Des tassements inégaux du sous-sol et d'autres défauts sont apparus peu après son ouverture. Au cours des dernières années, avec la forte augmentation du volume de trafic et la hausse du nombre de véhicules surchargés, Le revêtement a subi à plusieurs reprises divers défauts tels que des fissures longitudinales et transversales, nids-de-poule, règlement, fissures de la grille, et le craquement des alligators. Cela menace non seulement gravement la sécurité routière, mais pose également de grandes difficultés pour l'entretien quotidien. En outre, La conception originale à quatre voies ne répond plus depuis longtemps aux besoins en matière de transport. nécessitant un agrandissement et une reconstruction.

béton de fibres de basalte court a été appliqué au remblayage de la sous-couche de ce projet. L'expérience a montré que sa résistance à la traction augmentait de plus de $30\%$, sa résistance à la fatigue améliorée de plus de $30\%$, et sa résistance à l'orniérage a augmenté de plus de $300\%$. Il a démontré une efficacité significative dans la prévention des fissures longitudinales. inhiber la propagation des fissures, et prolonger la durée de vie du revêtement.

Grâce à ses propriétés mécaniques uniques, excellente stabilité, et un rapport coût-efficacité élevé, La fibre de basalte courte est devenue un matériau de renforcement du béton efficace. Les perspectives d'application du béton de fibres de basalte courtes sont extrêmement vastes. Ses avantages significatifs en matière d'amélioration des performances techniques et d'allongement de la durée de vie devraient générer d'importants bénéfices économiques et sociaux. le positionnant comme un matériau de construction important dans le domaine du génie civil à l'avenir.