Pengoptimuman Prestasi dan Penyelidikan Aplikasi Kejuruteraan Konkrit Bertetulang Gentian Basalt Potongan Pendek

Dalam beberapa tahun kebelakangan ini,kejuruteraan lebuh raya China Pembinaan telah berkembang pesat, dan teknologi struktur konkrit telah mencapai kemajuan yang ketara, mengumpul banyak pencapaian teknikal yang maju dan matang. Reka bentuk struktur konkrit telah digunakan secara meluas dalam bidang pembinaan infrastruktur, menunjukkan kepentingannya. Walau bagaimanapun, seiring dengan pencapaian ini, masalah daripada keretakan konkrit semakin menyerlah. Kehadiran keretakan menjejaskan prestasi konkrit, terutamanya mengurangkannya kekuatan tegangan, yang merupakan sebab utama kegagalan rapuh yang ditunjukkan oleh konkrit. Serat basalt potong pendek, sebagai bahan serat novel, telah menjadi bahan tetulang konkrit yang sangat baik kerana sifat mekanikalnya yang unik, kestabilan yang baik, dan keberkesanan kos yang tinggi.Artikel ini akan memberi tumpuan kepada ciri-ciri jalan pintas Serat Basalt dan meneroka aplikasi praktikalnya dalam tetulang dan pengukuhan konkrit.

2. Sifat Serat Basalt Potongan Pendek

2.1 Definisi

gentian basalt ialah gentian mineral tak organik yang diproses dengan memotong gentian basalt berterusan kepada panjang biasanya kurang daripada $50\text{mm}$. Ia boleh tersebar secara seragam dalam konkrit. Menurut aplikasinya, ia boleh dikelaskan terutamanya kepada: gentian anti retak untuk konkrit ($\text{BF}$), mengeras dan menguatkan gentian untuk konkrit ($\text{BZ}$), dan gentian anti retak untuk mortar ($\text{BSF}$), antara lain.

2.2 Prestasi Serat Basalt Potongan Pendek

Jalan pintas gentian basalt mempunyai ciri-ciri cemerlang kekuatan tinggi dan modulus tinggi. Kekuatan tegangannya boleh mencapai $1050\text{-}1250\text{MPa}$, dan modulus elastiknya tidak kurang daripada $34\text{GPa}$. Ianya rintangan suhu tinggi adalah cemerlang, membenarkannya berfungsi secara berterusan dalam julat suhu yang luas −269∘C kepada 650∘C. Ia mempamerkan tinggi rintangan kakisan dan kestabilan kimia dalam media menghakis seperti asid, alkali, dan garam. Terutamanya dalam media alkali seperti larutan alkali tepu dan simen, kadar pengekalan kekuatan patah filamen tunggalnya lebih besar daripada $75\%$, menunjukkan ketahanan yang sangat baik terhadap kakisan alkali. Serat basalt potong pendek mempunyai keserasian yang baik dengan pengikat bukan organik, kadar penyerapan lembapan yang lebih rendah daripada $1\%$, dan hygroscopicitynya tidak berubah dari semasa ke semasa. Ini membuktikan kestabilan bahannya yang baik, jangka hayat yang panjang, dan keserasian alam sekitar semasa digunakan. Tambahan pula, gentian ini juga mempunyai ciri-ciri yang sangat baik seperti penebat, penapisan suhu tinggi, rintangan sinaran, dan keupayaan pemancar gelombang. Indeks prestasinya ditunjukkan dalam Jadual 1.

3. Analisis Aplikasi Serat Basalt Potongan Pendek dalam Konkrit

Konkrit bertetulang gentian basalt potong pendek melibatkan memasukkan sejumlah gentian basalt potong pintas berterusan atau tidak berterusan ke dalam konkrit dengan cara yang sesuai. Sambil mengekalkan kelebihan asal kekuatan mampatan konkrit, kaedah ini boleh meningkatkan dengan ketara keliatan dan kekuatan tegangan, dengan itu berkesan mengukuhkan dan mengukuhkan konkrit dan memanjangkan hayat perkhidmatan struktur kejuruteraan.

Selain daripada gentian basalt, gentian karbon, gentian kaca, serat aramid, dan lain-lain juga telah digunakan sebagai bahan pengukuhan dalam konkrit. Walau bagaimanapun, amalan jangka panjang menunjukkan bahawa bahan-bahan ini mengemukakan isu-isu tertentu apabila digunakan pada konkrit, menyukarkan untuk memenuhi permintaan pasaran bagi konkrit berprestasi tinggi. Kemunculan serat basalt pintasan mengisi jurang ini dalam bahan dan kaedah, sangat menggalakkan pembangunan teknologi pengukuhan dan pengukuhan konkrit. Peranannya dalam tetulang dan pengukuhan konkrit terutamanya dicerminkan dalam aspek berikut:

1. Perencatan Retak Berkesan: Oleh kerana kuantiti dan kelebihan luas permukaannya, gentian basalt pintasan boleh menghalang retakan mikro dengan berkesan, menghalang sambungan dan pengembangan mereka. Sementara itu, ia mengatasi kelemahan gentian sintetik lain, seperti ketumpatan rendah, kekuatan tegangan rendah, dan modulus keanjalan rendah. Ia tidak mudah tercabut semasa penyebaran retakan, yang boleh menghalang perkembangan retakan mikro dengan ketara dan melambatkan penjanaan retakan baru, memberi kesan positif kepada peningkatan kebolehtelapan konkrit dan rintangan beku-cair.

2. Menggabungkan Modulus Tinggi dengan Kemudahan Pembinaan: Gentian basalt pintasan bukan sahaja memanfaatkan kelebihan yang serupa dengan modulus tinggi gentian keluli dan kekuatan tegangan filamen tunggal yang tinggi untuk menghalang pengembangan retak, tetapi juga berkesan mengatasi kelemahan gentian keluli, seperti mudah bergumpal semasa mencampurkan dan kesukaran dengan mengepam dan pembinaan.

3. Penyebaran dan Keserasian yang Baik: Sebagai serat bukan organik berasaskan silikat, gentian basalt pintasan mempunyai keserasian semula jadi dengan bahan bersimen. Ketumpatannya (lebih kurang. 2.63-2.80g/cm3) adalah hampir dengan konkrit simen dan mortar, menghasilkan kebolehkerjaan yang baik. Setelah ditambah, ia boleh tersebar secara seragam di seluruh struktur konkrit.

4. Ketahanan Cemerlang: Serat basalt potong pintas yang diubah suai permukaan mempamerkan ciri "gentian lengai", menunjukkan ketahanan yang luar biasa terhadap suhu tinggi, kakisan, dan impak. Ia mengekalkan kestabilan walaupun dalam persekitaran suhu tinggi dan sangat menghakis, dan ia boleh meningkatkan rintangan ubah bentuk matriks simen. Oleh itu, ia boleh menyesuaikan diri dengan persekitaran pencampuran konkrit yang ketat, mencurah-curah, tetapan, dan peringkat perkhidmatan, meningkatkan dengan ketara ketahanan daripada konkrit itu.

Secara ringkasnya, gentian basalt pintasan secara berkesan boleh meningkatkan rintangan hentaman konkrit, mengurangkan kerapuhannya, dan secara komprehensif meningkatkan sifat mekanikalnya. Secara khusus, ia berfungsi dalam struktur konkrit untuk menghalang keretakan, mencegah resapan, meningkatkan ketahanan, meningkatkan impak dan kapasiti tegangan, dan membantu meningkatkan kualiti permukaan.

4. Kaedah Pembinaan dan Langkah Berjaga-jaga untuk Konkrit Gentian Basalt Potongan Pendek

4.1 Suhu Pembinaan

Konkrit gentian basalt potong pintas hendaklah dibina pada suhu antara −5∘C dan 25∘C. Suhu yang terlalu tinggi atau terlalu rendah boleh menyebabkan campuran tidak seragam.

4.2 Kawalan Kualiti Pembinaan

Kawalan kualiti untuk pembinaan konkrit gentian basalt potong pintas harus memberi tumpuan kepada pemeriksaan bahan mentah, ketepatan pemeteran, dan kualiti prosedur pencampuran.

4.2.1 Reka Bentuk Perkadaran Campuran

Dalam pembinaan sebenar, dos gentian basalt potong pintas yang berbeza harus dipilih dalam julat yang munasabah berdasarkan keperluan projek. Oleh kerana gentian basalt pintasan itu sendiri tidak bertindak balas secara kimia dengan komponen konkrit atau campuran lain, dosnya biasanya tidak mengubah prinsip reka bentuk perkadaran campuran konkrit asal. Semasa pembinaan, kualiti semua bahan mesti ditentukan dengan ketat mengikut perkadaran campuran pembinaan dan kuantiti kelompok untuk satu campuran. Jadual 2 memberikan contoh bahagian campuran optimum untuk konkrit bertetulang gentian basalt.

Ujian telah menunjukkan bahawa dos gentian yang lebih tinggi tidak semestinya menghasilkan rintangan retak yang lebih baik. Apabila dos tidak melebihi 1.2kg/m3, kekuatan mampatan konkrit menunjukkan trend peningkatan awal diikuti dengan penurunan (menunjukkan nilai puncak) apabila dos gentian meningkat.

4.2.2 Urutan dan Kaedah Pemakanan

Semasa proses pencampuran, gentian basalt pintasan hendaklah ditambah serentak dengan agregat seperti pasir dan batu. Adalah disyorkan untuk menaburkan gentian secara seragam ke dalam pasir dan batu semasa penempatannya, dan kemudian masukkan air untuk adunan basah.

Kaedah penambahan serat boleh dibahagikan kepada pemakanan manual dan automatik:

• Pemakanan Manual: Gentian basalt yang ditimbang ditambah secara manual selepas agregat panas dimasukkan ke dalam pengadun. Kaedah ini melibatkan intensiti buruh yang tinggi, keseragaman pencampuran yang agak rendah, dan memerlukan lanjutan masa pencampuran yang sesuai untuk memastikan penyebaran gentian seragam.

• Pemakanan Automatik: automatik gentian basalt mesin dos digunakan untuk pemeteran automatik dan penambahan serentak dengan agregat panas pengadun. Mesin dos gentian biasanya dilengkapi dengan pemeteran automatik, pra-penyebaran, dan mekanisme penghantar pneumatik, menawarkan kelebihan kemudahan, cepat, dan penambahan yang tepat. Kaedah yang sesuai harus dipilih berdasarkan keadaan pembinaan.

4.2.3 Pelarasan Kemerosotan

Penambahan gentian sedikit meningkatkan kelikatan campuran konkrit, yang menjejaskan kemerosotan. Jika kemerosotan tidak memenuhi keperluan pembinaan, pemplastik atau ejen pengurangan air hendaklah lebih disukai digunakan untuk pelarasan. Isu ini tidak sepatutnya diselesaikan dengan meningkatkan kandungan air.

4.2.4 Membentuk dan Mengawet

Tiada keperluan khas wujud untuk membentuk konkrit bercampur dengan gentian basalt potong pendek, tetapi getaran dan pemadatan yang mencukupi mesti dipastikan. Keperluan pengawetannya adalah sama seperti untuk konkrit biasa.

Kes Aplikasi Ringkas Konkrit Gentian Basalt Potongan Pendek

Lebuhraya Jing-Zhu (bahagian Anyang ke Xinxiang) ialah lebuh raya utama negara dan bahagian penting rangkaian lebuh raya Wilayah Henan. Oleh kerana timbunan benteng yang tinggi dan kualiti tanah subgred yang lemah di bahagian ini, Penempatan tidak sekata subgred dan kecacatan lain muncul sejurus selepas pembukaannya. Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, dengan lonjakan jumlah trafik dan peningkatan kenderaan yang lebih muatan, turapan telah berulang kali mengalami pelbagai kecacatan seperti rekahan membujur dan melintang, berlubang, penyelesaian, keretakan grid, dan keretakan buaya. Ini bukan sahaja serius mengancam keselamatan pemanduan tetapi juga menimbulkan kesukaran yang besar untuk penyelenggaraan harian. Tambahan pula, reka bentuk asal empat lorong telah lama gagal memenuhi permintaan pengangkutan, memerlukan pengembangan dan pembinaan semula.

Konkrit gentian basalt potong pendek telah digunakan dalam pengisian subgred projek ini. Amalan telah menunjukkan bahawa kekuatan tegangannya meningkat lebih $30\%$, rintangan keletihannya bertambah baik dengan lebih $30\%$, dan rintangan alurnya meningkat lebih $300\%$. Ia telah menunjukkan keberkesanan yang ketara dalam mencegah keretakan membujur, menghalang pengembangan retak, dan memanjangkan hayat perkhidmatan turapan.

Dengan sifat mekanikalnya yang unik, kestabilan yang sangat baik, dan keberkesanan kos yang tinggi, gentian basalt pintasan telah menjadi bahan tetulang konkrit yang cekap. Prospek permohonan untuk konkrit gentian basalt potong pintas adalah sangat luas. Kelebihan ketaranya dalam meningkatkan prestasi kejuruteraan dan memanjangkan hayat perkhidmatan dijangka menghasilkan faedah ekonomi dan sosial yang baik, meletakkannya sebagai bahan binaan penting dalam bidang kejuruteraan awam pada masa hadapan.