短尺玄武岩繊維強化コンクリートの性能最適化と工学的応用研究

近年では、中国の高速道路工学 工事 急速に発展し、 そしてコンクリート構造技術は著しい進歩を遂げ、 数多くの高度で成熟した技術的成果を蓄積している。 コンクリート構造設計はインフラ建設の分野で広く応用されており、 その重要性を示している。 しかし、 これらの成果に加えて、 問題 コンクリートのひび割れ ますます重要性を増している。 ひび割れの存在はコンクリートの性能を損ない、 著しく減少 抗張力、 これが、コンクリートが示す脆性破壊の主な原因である。 ショートカット玄武岩繊維、 新しい繊維材料として、 その独自の機械的特性により、優れたコンクリート補強材となっている。 安定性良好、 そして、高い費用対効果。この記事ではショートカットの特徴に焦点を当てます 玄武岩繊維 そして、コンクリートの補強および強化におけるその実用的な応用を探求する。

2. 短繊維玄武岩繊維の特性

2.1 定義

玄武岩繊維 は、連続した玄武岩繊維を通常1メートル未満の長さに切断して加工した無機鉱物繊維です。 $50\text{mm}$。 コンクリート中に均一に分散させることができる。 申請書によると、 主に以下のように分類できます。 コンクリート用ひび割れ防止繊維（$\text{BF}$) コンクリートの強化繊維（$\text{BZ}$) モルタル用ひび割れ防止繊維（$\text{BSF}$) その他にも。

2.2 パフォーマンス ショートカット玄武岩繊維

ショートカット 玄武岩繊維 優れた特性を備えている 高強度 そして 高弾性率。 その引張強度は $1050\text{-}1250\text{MPa}$、 そしてその弾性率は少なくとも $34\text{GPa}$。 その 高温耐性 素晴らしい、 幅広い温度範囲内で連続的に動作することを可能にする −269∘C に 650∘C。 高い 耐食性 そして 化学的安定性 酸などの腐食性媒体では、 アルカリ、 そして塩類。 特に飽和アルカリ溶液やセメントなどのアルカリ性媒体では、 その単繊維破断強度保持率は以下より大きい $75\%$、 アルカリ腐食に対して優れた耐性を示す。 ショートカット玄武岩繊維 もっている 良好な互換性 無機結合剤を用いて、 吸湿率が低い $1\%$、 また、その吸湿性は時間の経過とともに変化しない。 これは、その優れた材料安定性を証明するものです。 長寿命、 また、使用中の環境適合性についても考慮する。 さらに、 この繊維は、絶縁性などの優れた特性も備えています。 高温ろ過、 耐放射線性、 そして、電波伝送能力。 その性能指標は表1に示されている。

3．コンクリートにおける短繊維玄武岩繊維の応用分析

簡便な玄武岩繊維強化コンクリート 適切な方法で、一定量の連続または不連続の短繊維玄武岩をコンクリートに組み込むことを含む。 コンクリートの圧縮強度という本来の利点を維持しながら、 この方法は大幅に改善できます 靭性 そして 抗張力、 これにより、コンクリートを効果的に補強・強化し、構造物の耐用年数を延ばすことができる。

に加えて 玄武岩繊維、 炭素繊維、 ガラス繊維、 アラミド繊維、 また、コンクリートの補強材としても使用されている。 しかし、 長期にわたる実践では、これらの材料をコンクリートに適用すると、いくつかの問題が生じることがわかっています。 そのため、高性能コンクリートに対する市場の需要を満たすことが困難になっている。 短尺玄武岩繊維の出現は、材料と方法におけるこのギャップを埋める。 コンクリートの補強・強化技術の発展を大きく促進する。 コンクリートの補強および強化におけるその役割は、主に以下の点に反映されています。

1. 効果的な亀裂抑制： その量と表面積の利点により、 短くカットした玄武岩繊維は、微細な亀裂を効果的に抑制することができます。 両者の繋がりと拡大を阻害する。 その間、 他の合成繊維の欠点を克服し、 低密度など、 引張強度が低い、 そして弾性率が低い。 亀裂の伝播中に容易に引き裂かれることはなく、 これにより、微小亀裂の発生を大幅に抑制し、新たな亀裂の発生を遅らせることができる。 コンクリートの透水性および凍結融解抵抗性の向上に好影響を与える。

2. 高弾性率と施工の容易さを兼ね備えています。 短くカットされた玄武岩繊維は、鋼繊維の高い弾性率と高い単繊維引張強度と同様の利点を活用して亀裂の拡大を抑制するだけでなく、 しかし、鋼繊維の欠点も効果的に克服し、 例えば、混合時に凝集しやすいことや、ポンプ輸送や施工が困難であることなどが挙げられる。

3. 優れた分散性と相溶性： ケイ酸塩系無機繊維として、 短繊維玄武岩繊維は、セメント系材料との自然な親和性を有する。 その密度（約 2.63-2.80g/cm3）はセメントコンクリートやモルタルのそれに近い。 その結果、良好な作業性が得られる。 一度追加されると、 それはコンクリート構造物全体に均一に分散することができる。

4. 優れた耐久性： 表面改質された短尺玄武岩繊維は「不活性繊維」特性を示し、 高温に対する優れた耐性を示し、 腐食、 そしてその影響。 高温や腐食性の高い環境下でも安定性を維持し、 また、セメントマトリックスの変形抵抗性を高めることができる。 したがって、 コンクリート混合の厳しい環境にも適応でき、 注ぐ、 設定、 およびサービス段階、 大幅に改善 耐久性 コンクリートの。

要約すれば、 短くカットした玄武岩繊維はコンクリートの耐衝撃性を効果的に向上させることができ、 脆さを軽減し、 そして、その機械的特性を包括的に向上させる。 具体的には、 コンクリート構造物においてひび割れを抑制する働きをする。 浸透を防ぐ、 耐久性を向上させ、 衝撃力と引張強度を向上させる、 そして表面品質の向上にも役立ちます。

4. 短尺玄武岩繊維コンクリートの施工方法と注意事項

4.1 施工温度

短縮玄武岩繊維コンクリートは、以下の温度で施工する必要があります。 −5∘C そして 25∘C。 温度が高すぎたり低すぎたりすると、混合物の均一性が損なわれる可能性があります。

4.2 建設品質管理

簡便な玄武岩繊維コンクリート構造物の品質管理は、原材料の検査に重点を置くべきである。 計測精度、 そして、混合手順の質。

4.2.1 配合比率設計

実際の建設では、 プロジェクトの要件に基づいて、妥当な範囲内で異なるショートカット玄武岩繊維の添加量を選択する必要があります。 短くカットされた玄武岩繊維自体は他のコンクリート成分や混和材と化学反応を起こさないため、 その投与量は通常、元のコンクリート配合設計の原則を変更するものではありません。 建設中、 すべての材料の品質は、建設用配合比率および単一配合のバッチ量に応じて厳密に決定されなければならない。 表2は、玄武岩繊維強化コンクリートの最適な配合比率の一例を示しています。

試験結果によると、繊維の含有量を増やしても、必ずしも耐亀裂性が向上するとは限らないことが示されている。 投与量が一定量を超えない場合 1.2kg/m3、 繊維添加量の増加に伴い、コンクリートの圧縮強度は最初は増加し、その後減少する傾向（ピーク値を示す）が見られる。

4.2.2 給餌順序と方法

混合工程中、 ショートカット玄武岩繊維 砂や石などの骨材と同時に添加する必要があります。 繊維は砂や石を敷く際に均一に撒くことをお勧めします。 そして、水を加えて湿式混合を行う。

繊維添加方法は、手動供給と自動供給に分けられる。

• 手動給紙： 計量された玄武岩繊維は、熱い骨材をミキサーに入れた後、手作業で加えられる。 この方法は労働集約度が高く、 比較的低い混合均一性、 また、繊維の均一な分散を確保するためには、混合時間を適切に延長する必要がある。

• 自動給餌： 自動 玄武岩繊維 計量機は、ミキサーの熱い骨材への自動計量と同時添加に使用されます。 繊維供給機は通常、自動計量機能を備えています。 予備分散、 および空気圧搬送機構、 便利で 速い、 そして正確な加算。 適切な工法は、施工条件に基づいて選択すべきである。

4.2.3 スランプ調整

繊維を添加すると、コンクリート混合物の粘度がわずかに上昇し、 これは景気低迷に影響を与える。 スランプが建設要件を満たさない場合、 調整には、可塑剤または減水剤を優先的に使用すべきである。 水分量を増やすことでこの問題を解決すべきではない。

4.2.4 成形および硬化

短繊維玄武岩繊維を混合したコンクリートの成形には特別な要件はありません。 しかし、十分な振動と締固めを確保しなければならない。 養生に必要な条件は、通常のコンクリートと同じです。

短縮型玄武岩繊維コンクリートの簡単な適用事例

京珠高速道路（安陽～新郷間）は、国の幹線道路であり、河南省の高速道路網の重要な一部である。 この区間は盛土量が多く、路盤土質が悪いため、 開業後まもなく、路盤の不均一な沈下やその他の欠陥が現れた。 近年では、 交通量の急増と過積載車両の増加に伴い、 舗装面は、縦方向や横方向のひび割れなど、さまざまな欠陥を繰り返し受けてきました。 穴ぼこ、 決済、 グリッドのひび割れ、 そしてワニの殻を割る音。 これは運転の安全性を著しく脅かすだけでなく、日常的なメンテナンスにも大きな困難をもたらす。 さらに、 当初の4車線設計は、長年にわたり輸送需要を満たせておらず、 拡張と再建が必要となる。

ショートカット玄武岩繊維コンクリート このプロジェクトの路盤埋め戻しに用いられた。 実際の実験では、引張強度が100%以上増加することが示されました。 $30\%$、 疲労耐性が100%以上向上した。 $30\%$、 そして、そのわだち掘れ抵抗は100%以上増加した。 $300\%$。 縦方向の亀裂を防ぐ上で顕著な効果を発揮し、 亀裂の拡大を抑制し、 そして舗装の耐用年数を延ばす。

独自の機械的特性により、 優れた安定性、 そして高い費用対効果、 短繊維玄武岩繊維は、効率的なコンクリート補強材として利用されるようになった。 短縮型玄武岩繊維コンクリートの応用可能性は非常に広い。 エンジニアリング性能の向上と耐用年数の延長におけるその大きな利点は、良好な経済的および社会的利益をもたらすことが期待される。 将来的に土木工学分野における重要な建設資材として位置づける。