Penelitian Optimasi Kinerja dan Aplikasi Rekayasa Beton Bertulang Serat Basalt Jalan Pintas

Dalam beberapa tahun terakhir,Rekayasa jalan raya Tiongkok Konstruksi telah berkembang dengan cepat, dan teknologi struktur beton telah mencapai kemajuan yang signifikan, mengumpulkan banyak prestasi teknis yang maju dan matang. Desain struktur beton telah banyak diaplikasikan pada bidang konstruksi infrastruktur, menunjukkan pentingnya hal tersebut. Namun, seiring dengan pencapaian tersebut, masalah dari retak beton menjadi semakin menonjol. Kehadiran retakan akan mengganggu kinerja beton, terutama mengurangi kekuatan tarik, yang merupakan alasan utama kegagalan getas yang ditunjukkan oleh beton. Serat basal potongan pendek, sebagai bahan serat baru, telah menjadi bahan penguat beton yang sangat baik karena sifat mekaniknya yang unik, stabilitas yang baik, dan berbiaya efektif tinggi.Artikel ini akan fokus pada karakteristik jalan pintas Serat Basalt dan mengeksplorasi penerapan praktisnya dalam penguatan dan penguatan beton.

2. Sifat Serat Basalt Potongan Pendek

2.1 Definisi

serat basal adalah serat mineral anorganik yang diproses dengan memotong serat basalt kontinu menjadi panjang yang biasanya kurang dari $50\text{mm}$. Dapat disebarkan secara merata dalam beton. Sesuai dengan penerapannya, Secara garis besar dapat diklasifikasikan menjadi: serat anti retak untuk beton ($\text{BF}$), serat penguat dan penguat untuk beton ($\text{BZ}$), dan serat anti retak untuk mortar ($\text{BSF}$), antara lain.

2.2 Kinerja Serat Basalt Potongan Pendek

Jalan pintas serat basal memiliki sifat-sifat yang sangat baik kekuatan tinggi Dan modulus tinggi. Kekuatan tariknya bisa mencapai $1050\text{-}tahun\; 1250\text{MPa}$, dan modulus elastisitasnya tidak kurang dari $34\text{IPK}$. Dia tahan suhu tinggi sangat luar biasa, memungkinkannya bekerja terus menerus dalam rentang suhu yang luas -269∘C ke 650∘C. Ini menunjukkan tingginya ketahanan korosi Dan stabilitas kimia di media korosif seperti asam, alkali, dan garam. Terutama pada media alkali seperti larutan alkali jenuh dan semen, tingkat retensi kekuatan fraktur filamen tunggalnya lebih besar dari $75\%$, menunjukkan ketahanan yang sangat baik terhadap korosi alkali. Serat basal potongan pendek memiliki kompatibilitas yang baik dengan pengikat anorganik, tingkat penyerapan kelembaban lebih rendah dari $1\%$, dan higroskopisitasnya tidak berubah seiring waktu. Ini membuktikan stabilitas materialnya yang baik, umur panjang, dan kompatibilitas lingkungan selama penggunaan. Lebih-lebih lagi, serat ini juga memiliki karakteristik yang sangat baik seperti isolasi, penyaringan suhu tinggi, resistensi radiasi, dan kemampuan transmisi gelombang. Indeks kinerjanya ditunjukkan pada Tabel 1.

3. Analisis Aplikasi Serat Basalt Short-Cut pada Beton

Beton bertulang serat basal jalan pintas melibatkan penggabungan sejumlah serat basal potongan pendek yang kontinu atau terputus-putus ke dalam beton dengan cara yang tepat. Sambil tetap mempertahankan keunggulan asli dari kekuatan tekan beton, metode ini dapat meningkatkannya secara signifikan kekerasan Dan kekuatan tarik, dengan demikian secara efektif memperkuat dan memperkokoh beton serta memperpanjang umur layanan struktur teknik.

Sebagai tambahan serat basal, serat karbon, serat kaca, serat aramid, dan lainnya juga telah digunakan sebagai bahan penguat beton. Namun, praktik jangka panjang menunjukkan bahwa bahan-bahan ini menimbulkan masalah tertentu ketika diaplikasikan pada beton, membuatnya sulit memenuhi permintaan pasar terhadap beton berkinerja tinggi. Munculnya serat basalt potongan pendek mengisi kesenjangan dalam bahan dan metode ini, sangat mendorong perkembangan teknologi penguatan dan perkuatan beton. Perannya dalam penguatan dan penguatan beton terutama tercermin dalam aspek-aspek berikut:

1. Penghambatan Retak yang Efektif: Karena keunggulan kuantitas dan luas permukaannya, serat basal potongan pendek dapat secara efektif menahan retakan mikro, mencegah koneksi dan ekspansi mereka. Sementara itu, ini mengatasi kelemahan serat sintetis lainnya, seperti kepadatan rendah, kekuatan tarik rendah, dan modulus elastisitas rendah. Tidak mudah terpisah selama perambatan retak, yang secara signifikan dapat menghambat perkembangan retakan mikro dan menunda munculnya retakan baru, berdampak positif terhadap peningkatan permeabilitas beton dan ketahanan terhadap beku-cair.

2. Menggabungkan Modulus Tinggi dengan Kenyamanan Konstruksi: Serat basalt potongan pendek tidak hanya memanfaatkan keunggulan yang mirip dengan modulus tinggi serat baja dan kekuatan tarik filamen tunggal yang tinggi untuk menghambat perluasan retak, tetapi juga secara efektif mengatasi kelemahan serat baja, seperti mudah menggumpal selama pencampuran dan kesulitan dalam pemompaan dan konstruksi.

3. Dispersibilitas dan Kompatibilitas yang Baik: Sebagai serat anorganik berbasis silikat, Serat basalt potongan pendek memiliki kompatibilitas alami dengan bahan semen. Kepadatannya (sekitar 2.63-2.80gram/cm3) mendekati beton semen dan mortar, menghasilkan kemampuan kerja yang baik. Setelah ditambahkan, dapat menyebar secara merata ke seluruh struktur beton.

4. Daya Tahan yang Sangat Baik: Serat basalt potongan pendek yang dimodifikasi permukaan menunjukkan karakteristik "serat inert", menunjukkan ketahanan yang luar biasa terhadap suhu tinggi, korosi, dan dampak. Ini mempertahankan stabilitas bahkan di lingkungan suhu tinggi dan sangat korosif, dan dapat meningkatkan ketahanan deformasi matriks semen. Karena itu, dapat beradaptasi dengan lingkungan yang ketat dari pencampuran beton, penuangan, pengaturan, dan tahap layanan, secara signifikan meningkatkan daya tahan dari beton.

Singkatnya, serat basal potongan pendek dapat secara efektif meningkatkan ketahanan benturan beton, mengurangi kerapuhannya, dan meningkatkan sifat mekaniknya secara komprehensif. Secara khusus, berfungsi pada struktur beton untuk menghambat retak, mencegah rembesan, meningkatkan daya tahan, meningkatkan dampak dan kapasitas tarik, dan membantu meningkatkan kualitas permukaan.

4. Metode Konstruksi dan Tindakan Pencegahan untuk Beton Serat Basalt Jalan Pintas

4.1 Suhu Konstruksi

Beton serat basal jalan pintas harus dibangun pada suhu antara -5∘C Dan 25∘C. Suhu yang terlalu tinggi atau terlalu rendah dapat menyebabkan ketidakseragaman campuran.

4.2 Pengendalian Mutu Konstruksi

Pengendalian mutu untuk konstruksi beton serat basal jalan pintas harus fokus pada pemeriksaan bahan baku, akurasi pengukuran, dan kualitas prosedur pencampuran.

4.2.1 Desain Proporsi Campuran

Dalam konstruksi sebenarnya, Dosis serat basal jalan pintas yang berbeda harus dipilih dalam kisaran yang wajar berdasarkan persyaratan proyek. Karena serat basalt short-cut sendiri tidak bereaksi secara kimia dengan komponen beton atau campuran lainnya, Dosisnya biasanya tidak mengubah prinsip desain proporsi campuran beton asli. Selama konstruksi, Kualitas semua material harus ditentukan secara ketat berdasarkan proporsi campuran konstruksi dan kuantitas batch untuk campuran tunggal. Tabel 2 memberikan contoh proporsi campuran optimal untuk beton bertulang serat basal.

Pengujian telah menunjukkan bahwa dosis serat yang lebih tinggi belum tentu menghasilkan ketahanan retak yang lebih baik. Bila dosisnya tidak melebihi 1.2kg/m3, kekuatan tekan beton menunjukkan tren peningkatan awal diikuti oleh penurunan (menunjukkan nilai puncak) seiring dengan peningkatan dosis serat.

4.2.2 Urutan dan Metode Pemberian Makanan

Selama proses pencampuran, serat basal potongan pendek harus ditambahkan bersamaan dengan agregat seperti pasir dan batu. Disarankan untuk menaburkan serat secara merata ke dalam pasir dan batu selama penempatannya, lalu tambahkan air untuk pencampuran basah.

Metode penambahan serat dapat dibagi menjadi pemberian makan manual dan otomatis:

• Pemberian Makan Manual: Serat basal yang ditimbang ditambahkan secara manual setelah agregat panas ditempatkan ke dalam mixer. Metode ini melibatkan intensitas tenaga kerja yang tinggi, keseragaman pencampuran yang relatif lebih rendah, dan memerlukan perpanjangan waktu pencampuran yang tepat untuk memastikan penyebaran serat yang seragam.

• Pemberian Makan Otomatis: Sebuah otomatis serat basal mesin dosis digunakan untuk pengukuran otomatis dan penambahan simultan dengan agregat panas mixer. Mesin dosis serat biasanya dilengkapi dengan pengukuran otomatis, pra-dispersi, dan mekanisme pengangkutan pneumatik, menawarkan keuntungan yang nyaman, cepat, dan penambahan yang akurat. Metode yang tepat harus dipilih berdasarkan kondisi konstruksi.

4.2.3 Penyesuaian Slump

Penambahan serat sedikit meningkatkan viskositas campuran beton, yang mempengaruhi kemerosotan. Jika kemerosotan tidak memenuhi persyaratan konstruksi, plasticizer atau agen pereduksi air sebaiknya digunakan untuk penyesuaian. Masalahnya tidak dapat diselesaikan dengan menambah kadar air.

4.2.4 Pembentukan dan Pengeringan

Tidak ada persyaratan khusus untuk pembentukan beton yang dicampur dengan serat basal potongan pendek, tetapi getaran dan pemadatan yang cukup harus dipastikan. Persyaratan perawatannya sama dengan beton biasa.

Studi Kasus Aplikasi Singkat Beton Serat Basalt Jalan Pintas

Jalan Tol Jing-Zhu (bagian Anyang hingga Xinxiang) merupakan jalan raya nasional dan bagian penting jaringan jalan tol Provinsi Henan. Karena timbunan tanggul yang tinggi dan kualitas tanah dasar yang buruk di bagian ini, penurunan tanah dasar yang tidak merata dan cacat lainnya muncul segera setelah pembukaannya. Dalam beberapa tahun terakhir, dengan meningkatnya volume lalu lintas dan bertambahnya kendaraan yang kelebihan muatan, perkerasan jalan telah berulang kali mengalami berbagai cacat seperti retak memanjang dan melintang, lubang jalan, hunian, keretakan jaringan, dan retakan buaya. Hal ini tidak hanya mengancam keselamatan berkendara tetapi juga menimbulkan kesulitan besar untuk perawatan harian. Lebih-lebih lagi, desain empat jalur asli telah lama gagal memenuhi tuntutan transportasi, sehingga memerlukan perluasan dan rekonstruksi.

Beton serat basal potongan pendek diaplikasikan pada pengurukan tanah dasar proyek ini. Praktik telah menunjukkan bahwa kekuatan tariknya meningkat lebih dari $30\%$, ketahanan lelahnya meningkat lebih dari $30\%$, dan ketahanannya terhadap kerusakan akibat karat meningkat lebih dari $300\%$. Telah terbukti efektif secara signifikan dalam mencegah retak longitudinal, menghambat ekspansi retak, dan memperpanjang umur pakai perkerasan.

Dengan sifat mekaniknya yang unik, stabilitas yang sangat baik, dan efektivitas biaya yang tinggi, Serat basalt potongan pendek telah menjadi bahan penguat beton yang efisien. Prospek aplikasi untuk beton serat basal jalan pintas sangatlah luas. Keunggulannya yang signifikan dalam meningkatkan kinerja rekayasa dan memperpanjang umur layanan diharapkan menghasilkan manfaat ekonomi dan sosial yang baik, memposisikannya sebagai material konstruksi penting di bidang teknik sipil di masa depan.