Penelitian Optimasi Kinerja dan Aplikasi Teknik Beton Bertulang Serat Basalt Jalur Pendek

Dalam beberapa tahun terakhir,Teknik jalan raya Tiongkok Konstruksi telah berkembang pesat, dan teknologi struktur beton telah mencapai kemajuan yang signifikan, Mengumpulkan berbagai pencapaian teknis yang canggih dan matang. Desain struktur beton telah banyak diterapkan di bidang konstruksi infrastruktur, menunjukkan pentingnya hal tersebut. Namun, seiring dengan pencapaian-pencapaian ini, masalah retak beton menjadi semakin menonjol. Keberadaan retakan dapat mengurangi kinerja beton. secara signifikan mengurangi kekuatan tarik, yang merupakan alasan utama terjadinya kegagalan rapuh pada beton. Serat basal potongan pendek, sebagai material serat baru, telah menjadi material penguat beton yang sangat baik karena sifat mekaniknya yang unik, stabilitas yang baik, dan memiliki efektivitas biaya yang tinggi.Artikel ini akan berfokus pada karakteristik jalan pintas. Serat Basalt dan mengeksplorasi penerapannya secara praktis dalam penguatan dan penulangan beton.

2. Sifat-Sifat Serat Basalt Potongan Pendek

2.1 Definisi

serat basal adalah serat mineral anorganik yang diproses dengan memotong serat basal kontinu menjadi panjang yang biasanya kurang dari $50\text{mm}$. Ia dapat tersebar secara merata di dalam beton. Menurut aplikasinya, Secara umum dapat diklasifikasikan menjadi: serat anti retak untuk beton ($\text{BF}$), serat penguat dan peningkat untuk beton ($\text{BZ}$), dan serat anti retak untuk mortar ($\text{BSF}$), antara lain.

2.2 Kinerja dari Serat Basalt Potongan Pendek

Jalan pintas serat basal memiliki sifat-sifat yang sangat baik kekuatan tinggi Dan modulus tinggi. Kekuatan tariknya bisa mencapai $1050\text{-}1250\text{MPa}$, dan modulus elastisitasnya tidak kurang dari $34\text{GPa}$. Dia ketahanan suhu tinggi sangat luar biasa, memungkinkan alat tersebut untuk bekerja terus menerus dalam rentang suhu yang luas. −269∘C ke 650∘C. Ini menunjukkan tingkat yang tinggi ketahanan korosi Dan stabilitas kimia dalam media korosif seperti asam, alkali, dan garam. Khususnya dalam media basa seperti larutan alkali jenuh dan semen, Tingkat retensi kekuatan patahan filamen tunggalnya lebih besar daripada $75\%$, Menunjukkan ketahanan yang sangat baik terhadap korosi alkali. Serat basal potongan pendek memiliki kompatibilitas yang baik dengan pengikat anorganik, tingkat penyerapan kelembapan lebih rendah dari $1\%$, dan higroskopisitasnya tidak berubah seiring waktu. Ini membuktikan stabilitas materialnya yang baik, umur panjang, dan kesesuaian lingkungan selama penggunaan. Lebih-lebih lagi, Serat ini juga memiliki karakteristik yang sangat baik seperti isolasi, filtrasi suhu tinggi, ketahanan terhadap radiasi, dan kemampuan mentransmisikan gelombang. Indeks kinerjanya ditunjukkan pada Tabel 1.

3. Analisis Aplikasi Serat Basalt Potongan Pendek pada Beton

Beton bertulangan serat basal jalan pintas Proses ini melibatkan penggabungan sejumlah serat basal pendek kontinu atau diskontinu ke dalam beton dengan cara yang tepat. Sembari tetap mempertahankan keunggulan asli dari kekuatan tekan beton, Metode ini dapat secara signifikan meningkatkannya. kekerasan Dan kekuatan tarik, dengan demikian secara efektif memperkuat dan meningkatkan kekuatan beton serta memperpanjang umur layanan struktur teknik tersebut.

Sebagai tambahan serat basal, serat karbon, serat kaca, serat aramid, dan bahan lainnya juga telah digunakan sebagai bahan penguat dalam beton. Namun, Praktik jangka panjang menunjukkan bahwa bahan-bahan ini menimbulkan masalah tertentu ketika diaplikasikan pada beton, Hal ini menyulitkan untuk memenuhi permintaan pasar akan beton berkinerja tinggi. Munculnya serat basal pendek mengisi kesenjangan dalam hal material dan metode ini, sangat mendorong pengembangan teknologi penguatan dan perkuatan beton. Perannya dalam penguatan dan penopangan beton terutama tercermin dalam aspek-aspek berikut:

1. Pencegahan Retak yang Efektif: Karena keunggulan kuantitas dan luas permukaannya, Serat basalt potongan pendek dapat secara efektif menahan retakan mikro, mencegah koneksi dan perluasan mereka. Sementara itu, Hal ini mengatasi kekurangan serat sintetis lainnya, seperti kepadatan rendah, kekuatan tarik rendah, dan modulus elastisitas yang rendah. Tidak mudah terpisah selama perambatan retakan, yang dapat secara signifikan menghambat perkembangan retakan mikro dan menunda pembentukan retakan baru, berpengaruh positif terhadap peningkatan permeabilitas beton dan ketahanan terhadap pembekuan-pencairan.

2. Menggabungkan Modulus Tinggi dengan Kemudahan Konstruksi: Serat basal pendek tidak hanya memanfaatkan keunggulan yang mirip dengan modulus tinggi dan kekuatan tarik filamen tunggal yang tinggi dari serat baja untuk menghambat perluasan retakan, tetapi juga secara efektif mengatasi kekurangan serat baja, seperti mudah menggumpal saat pencampuran dan kesulitan dalam pemompaan dan konstruksi.

3. Kemampuan Dispersi dan Kompatibilitas yang Baik: Sebagai serat anorganik berbasis silikat, Serat basal pendek memiliki kompatibilitas alami dengan material semen. Kepadatannya (kira-kira). 2.63-2.80g/cm3) mendekati sifat beton semen dan mortar, Sehingga menghasilkan kemampuan kerja yang baik. Setelah ditambahkan, Ia dapat tersebar secara merata di seluruh struktur beton.

4. Daya Tahan yang Sangat Baik: Serat basal pendek yang dimodifikasi permukaannya menunjukkan karakteristik "serat inert", Menunjukkan ketahanan luar biasa terhadap suhu tinggi, korosi, dan dampaknya. Ia tetap stabil bahkan dalam lingkungan bersuhu tinggi dan sangat korosif, dan hal ini dapat meningkatkan ketahanan deformasi matriks semen. Karena itu, Ia mampu beradaptasi dengan lingkungan yang keras dalam proses pencampuran beton, penuangan, pengaturan, dan tahapan layanan, meningkatkan secara signifikan daya tahan dari beton.

Singkatnya, Serat basal pendek dapat secara efektif meningkatkan ketahanan benturan beton, mengurangi kerapuhannya, dan meningkatkan sifat mekaniknya secara komprehensif. Secara khusus, Fungsinya pada struktur beton adalah untuk mencegah keretakan, mencegah rembesan, meningkatkan daya tahan, meningkatkan daya tahan benturan dan tarik, dan membantu meningkatkan kualitas permukaan.

4. Metode Konstruksi dan Tindakan Pencegahan untuk Beton Serat Basalt Potongan Pendek

4.1 Suhu Konstruksi

Beton serat basal jalur 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 berfokus pada inspeksi bahan baku, akurasi pengukuran, dan kualitas prosedur pencampuran.

4.2.1 Desain Proporsi Campuran

Dalam konstruksi sebenarnya, Dosis serat basal pendek yang berbeda harus dipilih dalam kisaran yang wajar berdasarkan kebutuhan proyek. Karena serat basalt potongan pendek itu sendiri tidak bereaksi secara kimiawi dengan komponen atau bahan tambahan beton lainnya, Dosisnya biasanya tidak mengubah prinsip desain proporsi campuran beton asli. Selama pembangunan, Kualitas semua material harus ditentukan secara ketat sesuai dengan proporsi campuran konstruksi dan jumlah batch untuk satu campuran. Tabel 2 memberikan contoh proporsi campuran optimal untuk beton bertulang serat basal.

Pengujian menunjukkan bahwa dosis serat yang lebih tinggi tidak selalu menghasilkan ketahanan retak yang lebih baik. Jika dosis tidak melebihi 1.2kg/m3, Kekuatan tekan beton menunjukkan tren peningkatan awal yang kemudian diikuti penurunan (menunjukkan nilai puncak) seiring dengan peningkatan dosis serat.

4.2.2 Urutan dan Metode Pemberian Pakan

Selama proses pencampuran, serat basal potongan pendek harus ditambahkan secara 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 secara manual dan otomatis:

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

• Pemberian Makan Otomatis: Otomatis serat basal Mesin penakar digunakan untuk pengukuran otomatis dan penambahan simultan dengan agregat panas dari mixer. Mesin penakar serat biasanya dilengkapi dengan alat pengukur otomatis, pra-penyebaran, dan mekanisme pengangkutan pneumatik, menawarkan keuntungan berupa kemudahan, cepat, dan penjumlahan 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 tersebut. Jika penurunan permukaan tanah tidak memenuhi persyaratan konstruksi, Penggunaan plasticizer atau zat pengurang air sebaiknya diutamakan untuk penyesuaian. Masalah ini seharusnya tidak diselesaikan dengan meningkatkan kadar air.

4.2.4 Pembentukan dan Pengeringan

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

Studi Kasus Singkat Penggunaan Beton Serat Basalt dengan Metode Pemotongan Cepat

Jalan Tol Jing-Zhu (bagian Anyang ke Xinxiang) adalah jalan raya utama nasional dan bagian penting dari jaringan jalan tol Provinsi Henan. Karena timbunan tanggul yang tinggi dan kualitas tanah dasar yang buruk di bagian ini, Penurunan permukaan tanah yang tidak merata dan cacat lainnya muncul segera setelah pembukaannya. Dalam beberapa tahun terakhir, Dengan meningkatnya volume lalu lintas dan bertambahnya jumlah kendaraan yang kelebihan muatan, Perkerasan jalan tersebut berulang kali mengalami berbagai kerusakan seperti retakan memanjang dan melintang, lubang di jalan, hunian, retakan kisi-kisi, dan retakan buaya. Hal ini tidak hanya mengancam keselamatan berkendara secara serius, tetapi juga menimbulkan kesulitan besar dalam perawatan sehari-hari. Lebih-lebih lagi, Desain empat lajur asli sudah lama gagal memenuhi kebutuhan transportasi, Memerlukan perluasan dan rekonstruksi.

Beton serat basal jalan pintas diterapkan pada pengisian lapisan dasar proyek ini. Praktik telah menunjukkan bahwa kekuatan tariknya meningkat lebih dari $30\%$, ketahanan lelahnya meningkat lebih dari $30\%$, dan ketahanan terhadap deformasi meningkat lebih dari $300\%$. Telah terbukti efektif dalam mencegah retakan memanjang, menghambat perluasan retakan, dan memperpanjang masa pakai perkerasan jalan.

Dengan sifat mekaniknya yang unik, stabilitas yang sangat baik, dan memiliki efektivitas biaya yang tinggi, Serat basal pendek telah menjadi material penguat beton yang efisien. Prospek penerapan beton serat basalt jalur pendek sangat luas. Keunggulan signifikannya dalam meningkatkan kinerja teknik dan memperpanjang masa pakai diharapkan dapat memberikan manfaat ekonomi dan sosial yang baik. memposisikannya sebagai bahan konstruksi penting di bidang teknik sipil di masa depan.