Trumpojo pjovimo bazalto pluoštu armuoto betono eksploatacinių savybių optimizavimas ir inžinerinis pritaikymo tyrimas

Pastaraisiais metaisKinijos greitkelių inžinerija Statyba sparčiai vystėsi, ir betoninių konstrukcijų technologija pasiekė didelės pažangos, sukaupęs daugybę pažangių ir brandžių techninių pasiekimų. Betoninių konstrukcijų projektavimas buvo plačiai taikomas infrastruktūros statybos srityje, demonstruojant jo svarbą. Tačiau kartu su šiais pasiekimais, problema betono įtrūkimai darosi vis labiau pastebimas. Įtrūkimų buvimas pablogina betono eksploatacines savybes, pastebimai sumažindamas savo tempiamasis stipris, kuri yra pagrindinė betono trapumo irimo priežastis. Trumpai pjaustytas bazalto pluoštas, kaip nauja pluoštinė medžiaga, dėl savo unikalių mechaninių savybių tapo puikia betono armavimo medžiaga, geras stabilumas, ir didelis ekonomiškumas.Šiame straipsnyje daugiausia dėmesio bus skiriama trumpųjų kirpimų savybėms. Bazalto pluoštas ir ištirti jo praktinį pritaikymą betono armatūroje ir stiprinimo procese.

2. Trumpai pjaustyto bazalto pluošto savybės

2.1 Apibrėžimas

bazalto pluoštas yra neorganinis mineralinis pluoštas, apdorojamas pjaustant ištisinį bazalto pluoštą į gabalus, paprastai mažesnius nei $50\text{mm}$. Jis gali būti tolygiai paskirstytas betone. Pagal jo paraišką, jį galima suskirstyti daugiausia į: betonui skirtas pluoštas, apsaugantis nuo įtrūkimų ($\text{Geriausias draugas}$), grūdinantis ir stiprinantis pluoštas betonui ($\text{BZ}$), ir skiedinio apsauginis pluoštas nuo įtrūkimų ($\text{BSF}$), be kita ko.

2.2 Veikimas Trumpai pjaustytas bazalto pluoštas

Trumpasis kelias bazalto pluoštas pasižymi puikiomis savybėmis didelis stiprumas ir didelis modulis. Jo tempiamasis stipris gali pasiekti $1050\text{-}1250\text{MPa}$, ir jo elastingumo modulis yra ne mažesnis kaip $34\text{GPa}$. Jo atsparumas aukštai temperatūrai yra išskirtinis, leidžia jam nepertraukiamai veikti plačiame temperatūrų diapazone −269∘C į 650∘C. Jis pasižymi dideliu atsparumas korozijai ir cheminis stabilumas korozinėse terpėse, tokiose kaip rūgštys, šarmai, ir druskos. Ypač šarminėse terpėse, tokiose kaip sotusis šarmų tirpalas ir cementas, jo vieno pluošto lūžio stiprumo išlaikymo greitis yra didesnis nei $75\%$, pasižymi puikiu atsparumu šarmų korozijai. Trumpai pjaustytas bazalto pluoštas turi geras suderinamumas su neorganiniais rišikliais, mažesnis drėgmės sugėrimo greitis nei $1\%$, ir jo higroskopiškumas laikui bėgant nekinta. Tai įrodo gerą medžiagos stabilumą, ilgas tarnavimo laikas, ir suderinamumas su aplinka naudojimo metu. Be to, Šis pluoštas taip pat pasižymi puikiomis savybėmis, tokiomis kaip izoliacija, aukštos temperatūros filtravimas, atsparumas radiacijai, ir bangų perdavimo galimybė. Jo našumo rodikliai pateikti 1 lentelėje.

3. Trumpojo pjaustymo bazalto pluošto taikymo betone analizė

Trumpai pjaustytas bazalto pluoštu gelžbetonis apima tam tikro kiekio ištisinio arba neištisinio trumpo pjovimo bazalto pluošto įterpimą į betoną tinkamu būdu. Išsaugant pirminį betono gniuždymo stiprumo pranašumą, šis metodas gali žymiai pagerinti tvirtumas ir tempiamasis stipris, taip efektyviai sutvirtinant ir sustiprinant betoną bei pailginant inžinerinės konstrukcijos tarnavimo laiką.

Be to, bazalto pluoštas, anglies pluošto, stiklo pluoštas, aramidinis pluoštas, ir kiti taip pat buvo naudojami kaip armavimo medžiagos betone. Tačiau Ilgalaikė praktika rodo, kad šios medžiagos, naudojamos betonui, kelia tam tikrų problemų, todėl sunku patenkinti rinkos paklausą didelio našumo betonui. Trumpojo pjaustymo bazalto pluošto atsiradimas užpildo šią medžiagų ir metodų spragą, labai skatino betono stiprinimo ir armavimo technologijų plėtrą. Jo vaidmuo betono armatūroje ir stiprinime daugiausia atsispindi šiuose aspektuose:

1. Efektyvus įtrūkimų slopinimas: Dėl savo kiekio ir paviršiaus ploto pranašumų, trumpai pjaustytas bazalto pluoštas gali efektyviai sulaikyti mikroįtrūkimus, neleidžiant jiems prisijungti ir plėstis. Tuo tarpu, jis įveikia kitų sintetinių pluoštų trūkumus, pavyzdžiui, mažas tankis, mažas tempiamasis stipris, ir mažas elastingumo modulis. Įtrūkimo plitimo metu jis nėra lengvai išplėšiamas, kuris gali žymiai slopinti mikroįtrūkimų vystymąsi ir atidėti naujų įtrūkimų susidarymą, teigiamai veikia betono pralaidumą ir atsparumą šalčiui bei atšildymui.

2. Didelio tamprumo modulio ir konstrukcijos patogumo derinys: Trumpai pjaustytas bazalto pluoštas ne tik išnaudoja panašius privalumus kaip ir plieno pluošto didelis modulis ir didelis vieno siūlo tempiamasis stipris, slopindamas įtrūkimų plėtimąsi, bet taip pat efektyviai įveikia plieno pluošto trūkumus, pavyzdžiui, lengvas sulipimas maišant ir sunkumai pumpuojant bei konstruojant.

3. Geras dispersiškumas ir suderinamumas: Kaip silikatų pagrindu pagamintas neorganinis pluoštas, Trumpai pjaustytas bazalto pluoštas natūraliai suderinamas su cementinėmis medžiagomis. Jo tankis (apytiksl. 2.63-2,80g/cm²3) yra artimas cemento betono ir skiedinio savybėms, todėl užtikrinamas geras darbingumas. Pridėjus, jis gali tolygiai pasiskirstyti visoje betono konstrukcijoje.

4. Puikus patvarumas: Paviršiumi modifikuotas trumpai pjaustytas bazalto pluoštas pasižymi „inertinio pluošto“ savybėmis, pasižymi išskirtiniu atsparumu aukštai temperatūrai, korozija, ir poveikis. Jis išlaiko stabilumą net aukštoje temperatūroje ir labai korozinėje aplinkoje, ir tai gali padidinti cemento matricos atsparumą deformacijai. Todėl jis gali prisitaikyti prie griežtų betono maišymo sąlygų, pilant, nustatymas, ir aptarnavimo etapai, žymiai pagerinant patvarumas betono.

Apibendrinant, trumpai pjaustytas bazalto pluoštas gali efektyviai pagerinti betono atsparumą smūgiams, sumažinti jo trapumą, ir visapusiškai pagerina jo mechanines savybes. Tiksliau, Jis veikia betoninėse konstrukcijose, slopindamas įtrūkimus, užkirsti kelią pratekėjimui, padidinti patvarumą, pagerinti smūgio ir tempimo atsparumą, ir padėti pagerinti paviršiaus kokybę.

4. Trumpojo pjaustymo bazalto pluošto betono statybos metodai ir atsargumo priemonės

4.1 Konstrukcijos temperatūra

Trumpo pjovimo bazalto pluošto betonas turėtų būti statomas esant temperatūrai nuo −5∘C ir 25∘C. Per aukšta arba per žema temperatūra gali lemti mišinio nevienodą konsistenciją.

4.2 Statybos kokybės kontrolė

Trumpojo pjovimo bazalto pluošto betono konstrukcijų kokybės kontrolė turėtų būti sutelkta į žaliavų patikrinimą, matavimo tikslumas, ir maišymo procedūros kokybė.

4.2.1 Mišinio proporcijų projektavimas

Realiose statybose, Skirtingos trumpo pjaustymo bazalto pluošto dozės turėtų būti parenkamos protingame diapazone, atsižvelgiant į projekto reikalavimus. Kadangi trumpai pjaustytas bazalto pluoštas pats chemiškai nereaguoja su kitais betono komponentais ar priedais, Jo dozavimas paprastai nekeičia pradinių betono mišinio proporcijų projektavimo principų. Statybų metu Visų medžiagų kokybė turi būti griežtai nustatoma pagal statybinio mišinio proporcijas ir vieno mišinio partijos kiekį. 2 lentelėje pateiktas optimalaus bazalto pluoštu armuoto betono mišinio santykio pavyzdys.

Bandymai parodė, kad didesnė pluošto dozė nebūtinai užtikrina geresnį atsparumą įtrūkimams. Kai dozė neviršija 1.2kg/m²3, Betono gniuždymo stipris iš pradžių didėja, o vėliau, didėjant pluošto dozei, mažėja (pasiekiant didžiausią vertę).

4.2.2 Maitinimo seka ir metodas

Maišymo proceso metu, trumpai pjaustytas bazalto pluoštas turėtų būti dedamas kartu su užpildais, tokiais kaip smėlis ir akmuo. Rekomenduojama pluoštą tolygiai pabarstyti į smėlį ir akmenis jų klojimo metu, ir tada įpilkite vandens drėgnam maišymui.

Pluošto pridėjimo metodus galima suskirstyti į rankinį ir automatinį šėrimą:

• Rankinis maitinimas: Pasvertas bazalto pluoštas rankiniu būdu įpilamas į maišytuvą įpylus karštą užpildą. Šis metodas reikalauja didelio darbo intensyvumo, santykinai mažesnis maišymo vienodumas, ir reikalauja atitinkamai pailginti maišymo laiką, kad būtų užtikrintas vienodas pluošto pasiskirstymas.

• Automatinis maitinimas: Automatinis bazalto pluoštas Dozavimo mašina naudojama automatiniam dozavimui ir vienalaikiam įpylimui su maišytuvo karštu užpildu. Pluošto dozavimo mašina paprastai turi automatinį matavimą, išankstinis dispergavimas, ir pneumatiniai transportavimo mechanizmai, siūlo patogumo privalumus, greitai, ir tikslus sudėjimas. Tinkamas metodas turėtų būti pasirinktas atsižvelgiant į statybos sąlygas.

4.2.3 Nuosmukio koregavimas

Pluošto pridėjimas šiek tiek padidina betono mišinio klampumą, kuris turi įtakos nuosmukiui. Jei nuolydis neatitinka statybos reikalavimų, Koregavimui pirmenybė turėtų būti teikiama plastifikatoriui arba vandens kiekį mažinančiai medžiagai. Problemos nereikėtų spręsti didinant vandens kiekį.

4.2.4 Formavimas ir kietėjimas

Betono, sumaišyto su trumpai supjaustytu bazalto pluoštu, formavimui nėra jokių specialių reikalavimų, tačiau turi būti užtikrintas pakankamas vibravimas ir tankinimas. Jo kietėjimo reikalavimai yra tokie patys kaip ir įprasto betono.

Trumpas trumpo pjaustymo bazalto pluošto betono taikymo atvejis

Jing-Zhu greitkelis (atkarpa nuo Anjango iki Sinsiango) yra nacionalinis magistralinis greitkelis ir gyvybiškai svarbi Henano provincijos greitkelių tinklo dalis. Dėl didelio pylimo užpylimo ir prastos grunto kokybės šioje atkarpoje, Netrukus po jo atidarymo atsirado netolygus pagrindo nusėdimas ir kiti defektai. Pastaraisiais metais dėl padidėjusio eismo intensyvumo ir perkrautų transporto priemonių skaičiaus, dangoje ne kartą atsirado įvairių defektų, tokių kaip išilginiai ir skersiniai įtrūkimai, duobės, gyvenvietė tinklelio įtrūkimas, ir aligatoriaus krekingas. Tai ne tik kelia rimtą grėsmę vairavimo saugumui, bet ir labai apsunkina kasdienę techninę priežiūrą. Be to, originalus keturių eismo juostų projektas jau seniai nebeatitinka transporto poreikių, dėl ko reikėjo plėtros ir rekonstrukcijos.

Trumpai pjaustytas bazalto pluošto betonas buvo panaudotas šio projekto pagrindiniam užpildymui. Praktika parodė, kad jo tempiamasis stipris padidėjo daugiau nei $30\%$, jo atsparumas nuovargiui pagerėjo daugiau nei $30\%$, ir jo atsparumas provėžoms padidėjo daugiau nei $300\%$. Jis parodė didelį veiksmingumą užkertant kelią išilginiams įtrūkimams, slopina įtrūkimų plėtimąsi, ir pailginant dangos eksploatavimo laiką.

Dėl savo unikalių mechaninių savybių, puikus stabilumas, ir didelis ekonomiškumas, Trumpai pjaustytas bazalto pluoštas tapo efektyvia betono armavimo medžiaga. Trumpai pjaustyto bazalto pluošto betono pritaikymo perspektyvos yra itin plačios. Tikimasi, kad jos reikšmingi pranašumai gerinant inžinerinius rezultatus ir ilginant eksploatavimo laiką duos geros ekonominės ir socialinės naudos, pozicionuojant ją kaip svarbią statybinę medžiagą civilinės inžinerijos srityje ateityje.