Optimización do rendemento e investigación de aplicacións de enxeñaría de formigón reforzado con fibra de basalto de corte curto

Nos últimos anos,Enxeñaría de estradas da China Construción desenvolveuse rapidamente, e a tecnoloxía das estruturas de formigón logrou avances significativos, acumulando numerosos logros técnicos avanzados e maduros. O deseño de estruturas de formigón aplicouse amplamente no campo da construción de infraestruturas, demostrando a súa importancia. Non obstante, xunto con estes logros, o problema de fisuración do formigón está a cobrar cada vez máis protagonismo. A presenza de gretas compromete o rendemento do formigón, reducindo notablemente a súa resistencia á tracción, que é a razón principal da falla fráxil que presenta o formigón. Fibra de basalto de corte curto, como un novo material fibroso, converteuse nun excelente material de reforzo do formigón debido ás súas propiedades mecánicas únicas, boa estabilidade, e alta rendibilidade.Este artigo centrarase nas características dos atallos Fibra de basalto e explorar a súa aplicación práctica no reforzo e fortalecemento do formigón.

2. Propiedades da fibra de basalto de corte curto

2.1 Definición

fibra de basalto é unha fibra mineral inorgánica que se procesa cortando fibra de basalto continua en lonxitudes normalmente menores que $50\text{milímetros}$. Pode dispersarse uniformemente no formigón. Segundo a súa aplicación, pódese clasificar principalmente en: fibra antifisuras para formigón ($\text{BF}$), fibra de endurecemento e reforzo para formigón ($\text{BZ}$), e fibra antifisuras para morteiro ($\text{BSF}$), entre outros.

2.2 Rendemento de Fibra de basalto de corte curto

Atallo fibra de basalto posúe excelentes propiedades de alta resistencia e módulo alto. A súa resistencia á tracción pode alcanzar $1050\text{-}1250\text{MPa}$, e o seu módulo elástico non é menor que $34\text{GPa}$. O seu resistencia a altas temperaturas é excepcional, permitindo traballar continuamente nun amplo rango de temperaturas −269∘C a 650∘C. Presenta un alto resistencia á corrosión e estabilidade química en medios corrosivos como ácidos, álcalis, e sales. Particularmente en medios alcalinos como solucións alcalinas saturadas e cemento, a súa taxa de retención da resistencia á fractura dun só filamento é maior que $75\%$, demostrando unha excelente resistencia á corrosión alcalina. Fibra de basalto de corte curto ten boa compatibilidade con aglutinantes inorgánicos, unha taxa de absorción de humidade inferior a $1\%$, e a súa higroscopicidade non cambia co tempo. Isto demostra a súa boa estabilidade material, longa vida útil, e compatibilidade ambiental durante o seu uso. Ademais, esta fibra tamén ten excelentes características como illamento, filtración a alta temperatura, resistencia á radiación, e capacidade de transmisión de ondas. Os seus índices de rendemento móstranse na Táboa 1.

3. Análise de aplicacións de fibra de basalto de corte curto no formigón

Formigón reforzado con fibra de basalto de corte curto implica incorporar unha certa cantidade de fibra de basalto de corte curto, continua ou descontinua, no formigón dun xeito axeitado. Aínda que conserva a vantaxe orixinal da resistencia á compresión do formigón, este método pode mellorar significativamente a súa dureza e resistencia á tracción, reforzando e fortalecendo eficazmente o formigón e prolongando a vida útil da estrutura de enxeñaría.

Ademais de fibra de basalto, fibra de carbono, fibra de vidro, fibra de aramida, e outros tamén se empregaron como materiais de reforzo no formigón. Non obstante, A práctica a longo prazo demostra que estes materiais presentan certos problemas cando se aplican ao formigón, o que dificulta satisfacer a demanda do mercado de formigón de alto rendemento. A aparición da fibra de basalto de corte curto enche esta lagoa nos materiais e métodos, promover enormemente o desenvolvemento da tecnoloxía de reforzo e armadura do formigón. O seu papel no reforzo e fortalecemento do formigón reflíctese principalmente nos seguintes aspectos:

1. Inhibición eficaz de fisuras: Debido ás súas vantaxes en canto á cantidade e superficie, A fibra de basalto de corte curto pode conter eficazmente as microfendas, impedindo a súa conexión e expansión. Mentres tanto, supera as desvantaxes doutras fibras sintéticas, como a baixa densidade, baixa resistencia á tracción, e módulo de elasticidade baixo. Non se desfai facilmente durante a propagación das gretas, o que pode inhibir significativamente o desenvolvemento de microfisuras e atrasar a xeración de novas fisuras, afectando positivamente á mellora da permeabilidade do formigón e á resistencia á conxelación e desconxelación.

2. Combina un alto módulo coa comodidade da construción: A fibra de basalto de corte curto non só aproveita vantaxes semellantes ao alto módulo e á alta resistencia á tracción dun só filamento da fibra de aceiro para inhibir a expansión das gretas, pero tamén supera eficazmente os inconvenientes da fibra de aceiro, como a fácil aglomeración durante a mestura e a dificultade para o bombeo e a construción.

3. Boa dispersibilidade e compatibilidade: Como fibra inorgánica a base de silicato, A fibra de basalto de corte curto ten compatibilidade natural cos materiais cementicios. A súa densidade (aprox. 2,63-2,80g/cm3) é semellante ao do formigón e morteiro de cemento, resultando nunha boa traballabilidade. Unha vez engadido, pode dispersarse uniformemente por toda a estrutura de formigón.

4. Excelente durabilidade: A fibra de basalto de corte curto modificada na superficie presenta características de "fibra inerte", demostrando unha resistencia excepcional ás altas temperaturas, corrosión, e impacto. Mantén a estabilidade mesmo en ambientes de alta temperatura e altamente corrosivos, e pode mellorar a resistencia á deformación da matriz de cemento. Polo tanto, pode adaptarse aos ambientes rigorosos da mestura de formigón, vertendo, configuración, e etapas de servizo, mellorando significativamente a durabilidade do formigón.

En resumo, A fibra de basalto de corte curto pode mellorar eficazmente a resistencia ao impacto do formigón, reducir a súa fraxilidade, e mellorar de xeito exhaustivo as súas propiedades mecánicas. En concreto, funciona en estruturas de formigón para inhibir a fisuración, evitar a filtración, mellorar a durabilidade, mellorar a capacidade de impacto e tracción, e axudar a mellorar a calidade da superficie.

4. Métodos e precaucións de construción para formigón de fibra de basalto de corte curto

4.1 Temperatura de construción

O formigón de fibra de basalto de corte curto debe construírse a temperaturas entre −5∘C e 25∘C. As temperaturas demasiado altas ou demasiado baixas poden provocar que a mestura non sexa uniforme.

4.2 Control de calidade da construción

O control de calidade para a construción en formigón de fibra de basalto de corte curto debe centrarse na inspección da materia prima, precisión de medición, e a calidade do procedemento de mestura.

4.2.1 Deseño de proporcións de mestura

Na construción real, Débense seleccionar diferentes doses de fibra de basalto de corte curto dentro dun rango razoable en función dos requisitos do proxecto. Dado que a fibra de basalto de corte curto non reacciona quimicamente con outros compoñentes ou aditivos do formigón, a súa dosificación non altera normalmente os principios orixinais de deseño da proporción da mestura de formigón. Durante a construción, A calidade de todos os materiais debe determinarse estritamente segundo a proporción da mestura de construción e a cantidade do lote para unha única mestura. A táboa 2 ofrece un exemplo da proporción óptima da mestura para formigón reforzado con fibra de basalto.

As probas demostraron que unha maior dose de fibra non necesariamente resulta nunha mellor resistencia ás fendas. Cando a dose non exceda 1.2kg/m²3, A resistencia á compresión do formigón mostra unha tendencia de aumento inicial seguida dun descenso (presentando un valor pico) a medida que aumenta a dosificación de fibra.

4.2.2 Secuencia e método de alimentación

Durante o proceso de mestura, fibra de basalto curta debe engadirse simultaneamente con áridos como area e pedra. Recoméndase espallar a fibra uniformemente na area e na pedra durante a súa colocación, e despois engadir auga para mesturar en húmido.

Os métodos de adición de fibra pódense dividir en alimentación manual e automática:

• Alimentación manual: A fibra de basalto pesada engádese manualmente despois de colocar o agregado quente na mesturadora. Este método implica unha alta intensidade de traballo, uniformidade de mestura relativamente menor, e require unha extensión axeitada do tempo de mestura para garantir unha dispersión uniforme da fibra.

• Alimentación automática: Un automático fibra de basalto A máquina dosificadora úsase para a dosificación automatizada e a adición simultánea co agregado quente do mesturador. A máquina dosificadora de fibra adoita estar equipada con medición automática, predispersión, e mecanismos de transporte neumático, ofrecendo as vantaxes da comodidade, rápido, e adición precisa. Débese escoller o método axeitado en función das condicións de construción.

4.2.3 Axuste de afundimento

A adición de fibra aumenta lixeiramente a viscosidade da mestura de formigón, o que afecta á recesión. Se o afundimento non cumpre os requisitos de construción, débese usar preferentemente un plastificante ou un axente redutor de auga para o axuste. O problema non se debe resolver aumentando o contido de auga.

4.2.4 Conformación e curado

Non existen requisitos especiais para o conformado de formigón mesturado con fibra de basalto cortada, pero débese garantir unha vibración e compactación suficientes. Os seus requisitos de curado son os mesmos que os do formigón ordinario.

Breve caso de aplicación de formigón de fibra de basalto de corte curto

A autoestrada Jing-Zhu (sección de Anyang a Xinxiang) é unha autoestrada nacional troncal e unha parte vital da rede de autoestradas da provincia de Henan. Debido ao alto recheo do terraplén e á mala calidade do solo do subsolo nesta sección, asentamento irregular do subsolo e outros defectos apareceron pouco despois da súa apertura. Nos últimos anos, co aumento do volume de tráfico e o aumento de vehículos sobrecargados, o pavimento sufriu repetidamente diversos defectos, como gretas lonxitudinais e transversais, buratos, asentamento, craqueamento da grella, e o rachamento dos caimáns. Isto non só ameaza seriamente a seguridade da condución, senón que tamén supón unha gran dificultade para o mantemento diario. Ademais, o deseño orixinal de catro carrís leva moito tempo sen satisfacer as demandas de transporte, que requiren expansión e reconstrución.

Formigón de fibra de basalto de corte curto aplicouse no recheo da subbase deste proxecto. A práctica demostrou que a súa resistencia á tracción aumentou en máis de $30\%$, a súa resistencia á fatiga mellorou en máis de $30\%$, e a súa resistencia á fume aumentou en máis de $300\%$. Demostrou unha eficacia significativa na prevención de fendas lonxitudinais, inhibindo a expansión das gretas, e prolongando a vida útil do pavimento.

Coas súas propiedades mecánicas únicas, excelente estabilidade, e alta rendibilidade, A fibra de basalto de corte curto converteuse nun material eficiente de reforzo do formigón. As perspectivas de aplicación do formigón de fibra de basalto de corte curto son extremadamente amplas. Espérase que as súas importantes vantaxes para mellorar o rendemento da enxeñaría e prolongar a vida útil produzan bos beneficios económicos e sociais, posicionándoo como un material de construción importante no campo da enxeñaría civil no futuro.