Rövid vágatú bazalt szálerősítésű beton teljesítményoptimalizálása és mérnöki alkalmazáskutatása

Az utóbbi évekbenKína útépítése Építés gyorsan fejlődött, és a betonszerkezet-technológia jelentős előrelépést ért el, számos fejlett és kiforrott műszaki eredményt halmozott fel. A betonszerkezet-tervezést széles körben alkalmazzák az infrastruktúra-építés területén, fontosságát bizonyítva. Viszont, ezekkel az eredményekkel együtt, a probléma beton repedés egyre hangsúlyosabbá válik. A repedések jelenléte rontja a beton teljesítményét, nevezetesen csökkentve annak szakítószilárdság, ami a beton rideg törésének elsődleges oka. Rövidre vágott bazaltrost, újszerű szálasanyagként, egyedi mechanikai tulajdonságainak köszönhetően kiváló betonacél-anyaggá vált, jó stabilitás, és magas költséghatékonyság.Ez a cikk a rövidítések jellemzőire fog összpontosítani. Bazaltszál és vizsgálja meg gyakorlati alkalmazását a betonacélok megerősítésében és megerősítésében.

2. A rövidre vágott bazaltszál tulajdonságai

2.1 Meghatározás

bazalt rost egy szervetlen ásványi szál, amelyet úgy dolgoznak fel, hogy folyamatos bazaltrostot vágnak jellemzően kisebb hosszúságúra, mint $50\text{mm}$. Egyenletesen eloszlatható a betonban. A kérelme szerint, főként a következőkre osztható: repedésgátló szál betonhoz ($\text{BF}$), betonhoz való szívós és erősítő szál ($\text{BZ}$), és repedésgátló szál habarcshoz ($\text{BSF}$), többek között.

2.2 Teljesítmény Rövidre vágott bazaltszál

Rövidítés bazalt rost kiváló tulajdonságokkal rendelkezik nagy szilárdságú és nagy modulusú. Szakítószilárdsága elérheti $1050\text{-}1250\text{MPa}$, és rugalmassági modulusa nem kisebb, mint $34\text{GPa}$. Az magas hőmérsékleti ellenállás kiemelkedő, lehetővé teszi a folyamatos működést széles hőmérsékleti tartományban −269∘C hogy 650∘C. Magas korrózióállóság és kémiai stabilitás korrozív közegekben, például savakban, lúgok, és sók. Különösen lúgos közegekben, mint például telített lúgos oldat és cement, az egyszálú törési szilárdságának megtartási aránya nagyobb, mint $75\%$, kiváló ellenállást mutat az alkáli korrózióval szemben. Rövidre vágott bazaltrost van jó kompatibilitás szervetlen kötőanyagokkal, a nedvességfelvételi sebesség alacsonyabb, mint $1\%$, és higroszkópossága idővel nem változik. Ez bizonyítja az anyag jó stabilitását, hosszú élettartam, és a környezeti kompatibilitást használat közben. Továbbá, Ez a szál kiváló tulajdonságokkal is rendelkezik, mint például a szigetelés, magas hőmérsékletű szűrés, sugárzásállóság, és hullámátviteli képesség. Teljesítménymutatóit az 1. táblázat mutatja.

3. Rövidre vágott bazaltszálak alkalmazásának elemzése betonban

Rövid vágatú bazalt szálerősítésű beton magában foglalja bizonyos mennyiségű folytonos vagy szakaszos, rövidre vágott bazaltrost megfelelő módon történő beépítését a betonba. Miközben megőrzi a beton eredeti nyomószilárdságának előnyét, ez a módszer jelentősen javíthatja szívósság és szakítószilárdság, ezáltal hatékonyan megerősíti és erősíti a betont, és meghosszabbítja a mérnöki szerkezet élettartamát.

Ráadásul bazalt rost, szénszál, üvegszál, aramid szál, és másokat betonerősítő anyagként is használtak. Viszont, A hosszú távú gyakorlat azt mutatja, hogy ezek az anyagok bizonyos problémákat vetnek fel betonra alkalmazva, megnehezíti a nagy teljesítményű beton iránti piaci kereslet kielégítését. A rövidre vágott bazaltszálak megjelenése kitölti ezt a hiányt az anyagokban és módszerekben, nagyban elősegítette a betonerősítési és betonacél-technológia fejlődését. A betonerősítésben és -erősítésben betöltött szerepe főként a következő aspektusokban tükröződik:

1. Hatékony repedésgátlás: Mennyiségi és felületi előnyei miatt, a rövidre vágott bazaltszál hatékonyan korlátozza a mikrorepedések kialakulását, megakadályozva azok összekapcsolódását és terjeszkedését. Közben, leküzdi más szintetikus szálak hátrányait, például alacsony sűrűségű, alacsony szakítószilárdság, és alacsony rugalmassági modulusú. A repedésterjedés során nem könnyen szakad szét, ami jelentősen gátolhatja a mikrorepedések kialakulását és késleltetheti az új repedések kialakulását, pozitívan befolyásolja a beton áteresztőképességének és fagyás-olvadásállóságának javulását.

2. A nagy rugalmassági modulust a kivitelezési kényelemmel ötvözi: A rövidre vágott bazaltszál nemcsak az acélszál nagy modulusához és nagy egyszálú szakítószilárdságához hasonló előnyöket kihasználva gátolja a repedések tágulását, de hatékonyan leküzd az acélszálak hátrányait is, mint például a könnyű csomósodás keverés közben, valamint a pumpálás és az építés nehézségei.

3. Jó diszpergálhatóság és kompatibilitás: Szilikát alapú szervetlen szálként A rövidre vágott bazaltrost természetes kompatibilitással rendelkezik a cementkötésű anyagokkal. A sűrűsége (kb. 2.63-2,80g/cm3) közel áll a cementbeton és habarcs értékéhez, jó megmunkálhatóságot eredményez. Miután hozzáadtuk, egyenletesen oszlik el a betonszerkezetben.

4. Kiváló tartósság: A felületmódosított, rövidre vágott bazaltrost „inert rost” tulajdonságokkal rendelkezik, kiemelkedő hőmérséklet-ellenállást mutat, korrózió, és a hatás. Stabilitást tart fenn még magas hőmérsékleten és erősen korrozív környezetben is, és növelheti a cement mátrix deformációs ellenállását. Ezért, képes alkalmazkodni a betonkeverés szigorú környezetéhez, öntés, beállítás, és a szolgáltatási szakaszok, jelentősen javítja a tartósság a betonból.

Összefoglalva, a rövidre vágott bazaltszál hatékonyan javíthatja a beton ütésállóságát, csökkentse a törékenységét, és átfogóan javítja mechanikai tulajdonságait. Pontosabban, betonszerkezetekben működik a repedések gátlásában, a szivárgás megakadályozása, fokozza a tartósságot, javítja az ütés- és szakítószilárdságot, és hozzájárulnak a felületminőség javításához.

4. Építési módszerek és óvintézkedések rövid vágással készült bazaltszálas betonhoz

4.1 Építési hőmérséklet

A rövidre vágott bazalt szálas betont a következő hőmérsékleteken kell elkészíteni: −5∘C és 25∘C. A túl magas vagy túl alacsony hőmérséklet a keverék egyenetlenségéhez vezethet.

4.2 Építési minőségellenőrzés

A rövidre vágott bazaltszálas beton szerkezetek minőségellenőrzésének a nyersanyag-ellenőrzésre kell összpontosítania, mérési pontosság, és a keverési eljárás minősége.

4.2.1 Keverési arány tervezése

A tényleges építkezés során, A különböző rövidre vágott bazaltszál-adagokat a projekt követelményei alapján ésszerű tartományon belül kell kiválasztani. Mivel a rövidre vágott bazaltrost önmagában nem lép kémiai reakcióba más betonalkatrészekkel vagy adalékszerekkel, adagolása jellemzően nem változtatja meg az eredeti betonkeverék aránytervezési elveit. Az építkezés során Az összes anyag minőségét szigorúan a keverési aránynak és az egyes keverékek adagmennyiségének megfelelően kell meghatározni. A 2. táblázat a bazaltszálerősítésű beton optimális keverési arányára mutat be egy példát.

A tesztek kimutatták, hogy a nagyobb száladagolás nem feltétlenül eredményez jobb repedésállóságot. Amikor az adag nem haladja meg a 1.2kg/m²3, A beton nyomószilárdsága kezdetben növekvő tendenciát mutat, majd a száladagolás növekedésével csökken (csúcsértéket mutatva).

4.2.2 Etetési sorrend és módszer

A keverési folyamat során rövidre vágott bazaltrost adalékanyagokkal, például homokkal és kővel egyidejűleg kell hozzáadni. Javasoljuk, hogy a szálat egyenletesen szórjuk a homokba és a kőbe a lerakás során. majd adjunk hozzá vizet a nedves keveréshez.

A rostbeviteli módszerek kézi és automatikus adagolásra oszthatók:

• Kézi adagolás: A lemért bazaltrostokat manuálisan adagolják, miután a forró adalékanyagot a keverőbe helyezték. Ez a módszer nagy munkaigényt igényel, viszonylag alacsonyabb keverési egyenletesség, és a keverési idő megfelelő meghosszabbítását igényli az egyenletes rosteloszlás biztosítása érdekében.

• Automatikus etetés: Egy automata bazalt rost Az adagológép az automatikus adagolásra és a keverő forró adalékanyagával való egyidejű adagolásra szolgál. A rostadagoló gép általában automatikus adagolással van felszerelve, elődiszpergálás, és pneumatikus szállítómechanizmusok, a kényelem előnyeit kínálva, gyors, és pontos összeadás. A megfelelő módszert az építési körülményektől függően kell kiválasztani.

4.2.3 Lejtéskorrekció

A rost hozzáadása kissé növeli a betonkeverék viszkozitását, ami befolyásolja a visszaesést. Ha a lerakódás nem felel meg az építési követelményeknek, beállításhoz előnyösen lágyítót vagy vízcsökkentő szert kell használni. A problémát nem a víztartalom növelésével kell megoldani.

4.2.4 Formázás és kikeményedés

Nincsenek különleges követelmények a rövidre vágott bazaltszálakkal kevert beton formázására, de elegendő vibrációt és tömörítést kell biztosítani. Kikeményedési követelményei megegyeznek a hagyományos betonéval.

Rövidített bazalt szálas beton alkalmazási esettanulmánya

A Jing-Zhu gyorsforgalmi út (Anyang és Xinxiang közötti szakasz) egy országos főútvonal, és Henan tartomány gyorsforgalmi úthálózatának létfontosságú része. A magas töltésfeltöltés és a rossz altalajminőség miatt ezen a szakaszon, Az altalaj egyenetlen süllyedése és egyéb hibák a megnyitása után röviddel megjelentek. Az utóbbi években a forgalom növekedésével és a túlterhelt járművek számának növekedésével, a burkolat ismételten különféle hibákat szenvedett, például hosszanti és keresztirányú repedéseket, kátyúk, település, rács repedés, és aligátorrepedés. Ez nemcsak a közlekedésbiztonságot veszélyezteti komolyan, hanem a mindennapi karbantartást is nagy nehézségekbe ütközik. Továbbá, az eredeti négysávos kialakítás régóta nem elégíti ki a közlekedési igényeket, bővítést és rekonstrukciót tesz szükségessé.

Rövidre vágott bazalt szálas beton alkalmazták a projekt altaljzat-feltöltésénél. A gyakorlat azt mutatta, hogy a szakítószilárdsága több mint $30\%$, a fáradási ellenállása több mint $30\%$, és a nyomvályúképződéssel szembeni ellenállása több mint $300\%$. Jelentős hatékonyságot mutatott a hosszanti repedések megelőzésében, repedések tágulásának gátlása, és meghosszabbítja a burkolat élettartamát.

Egyedülálló mechanikai tulajdonságainak köszönhetően, kiváló stabilitás, és magas költséghatékonyság, A rövidre vágott bazaltrost hatékony betonerősítő anyaggá vált. A rövidre vágott bazalt szálas beton alkalmazási lehetőségei rendkívül széleskörűek. Jelentős előnyei a mérnöki teljesítmény javításában és az élettartam meghosszabbításában várhatóan jó gazdasági és társadalmi előnyökkel járnak, fontos építőanyagként pozicionálva azt a jövőbeli építőmérnöki tudományokban.