Ytelsesoptimalisering og ingeniørforskning av kortskjært basaltfiberarmert betong

I de senere årene,Kinas motorveiteknikk Konstruksjon har utviklet seg raskt, og betongkonstruksjonsteknologi har gjort betydelige fremskritt, akkumulert en rekke avanserte og modne tekniske prestasjoner. Betongkonstruksjonsdesign har blitt mye brukt innen infrastrukturbygging, demonstrerer dens betydning. Imidlertid, sammen med disse prestasjonene, problemet med betongsprekker blir stadig mer fremtredende. Tilstedeværelsen av sprekker svekker betongens ytelse, betydelig reduserer dens strekkfasthet, som er hovedårsaken til den sprøhetsfeilen som betong viser. Kortskåret basaltfiber, som et nytt fibermateriale, har blitt et utmerket betongarmeringsmateriale på grunn av sine unike mekaniske egenskaper, god stabilitet, og høy kostnadseffektivitet.Denne artikkelen vil fokusere på egenskapene til snarveier Basaltfiber og utforske dens praktiske anvendelse innen betongarmering og -forsterkning.

2. Egenskaper til kortkuttet basaltfiber

2.1 Definisjon

basaltfiber er en uorganisk mineralfiber som bearbeides ved å kutte kontinuerlig basaltfiber i lengder som vanligvis er mindre enn $50\text{mm}$. Den kan fordeles jevnt i betongen. I følge søknaden, det kan hovedsakelig klassifiseres i: anti-sprekkfiber for betong ($\text{Kjæreste}$), herdings- og forsterkende fiber for betong ($\text{BZ}$), og sprekkhemmende fiber for mørtel ($\text{BSF}$), blant andre.

2.2 Ytelse av Kortkuttet basaltfiber

Snarvei basaltfiber har utmerkede egenskaper høy styrke og høy modulus. Strekkfastheten kan nå $1050\text{-}1250\text{MPa}$, og dens elastisitetsmodul er ikke mindre enn $34\text{GPa}$. Dens høy temperaturmotstand er enestående, slik at den kan arbeide kontinuerlig innenfor et bredt temperaturområde på −269∘C til 650∘C. Den viser høy korrosjonsbestandighet og kjemisk stabilitet i korrosive medier som syrer, alkalier, og salter. Spesielt i alkaliske medier som mettet alkaliløsning og sement, dens enkeltfilamentbruddstyrkebevaringsrate er større enn $75\; \%$, viser utmerket motstand mot alkalikorrosjon. Kortskåret basaltfiber har god kompatibilitet med uorganiske bindemidler, en fuktighetsabsorpsjonshastighet lavere enn $1\; \%$, og dens hygroskopisitet endres ikke over tid. Dette beviser dens gode materialstabilitet, lang levetid, og miljøkompatibilitet under bruk. Videre, Denne fiberen har også utmerkede egenskaper som isolasjon, høytemperaturfiltrering, strålingsmotstand, og bølgeoverføringsevne. Ytelsesindeksene er vist i tabell 1.

3. Anvendelsesanalyse av kortkuttet basaltfiber i betong

Kortskåret basaltfiberarmert betong innebærer å innlemme en viss mengde kontinuerlig eller diskontinuerlig kortkuttet basaltfiber i betongen på en passende måte. Samtidig som den opprinnelige fordelen med betongens trykkfasthet beholdes, denne metoden kan forbedre den betydelig seighet og strekkfasthet, og dermed effektivt forsterkes og forsterkes betongen og levetiden til konstruksjonen forlenges.

I tillegg til basaltfiber, karbonfiber, glassfiber, aramidfiber, og andre har også blitt brukt som armeringsmaterialer i betong. Imidlertid, Langvarig praksis viser at disse materialene byr på visse problemer når de brukes på betong, noe som gjør det vanskelig å møte markedets etterspørsel etter høyprestasjonsbetong. Fremveksten av kortkuttet basaltfiber fyller dette gapet i materialer og metoder, i stor grad fremme utviklingen av betongforsterkning og armeringsteknologi. Dens rolle i betongarmering og -forsterkning gjenspeiles hovedsakelig i følgende aspekter:

1. Effektiv sprekkhemming: På grunn av fordelene med mengde og overflateareal, kortskåret basaltfiber kan effektivt begrense mikrosprekker, hindrer deres forbindelse og ekspansjon. I mellomtiden, den overvinner ulempene med andre syntetiske fibre, slik som lav tetthet, lav strekkfasthet, og lav elastisitetsmodul. Den trekkes ikke lett fra hverandre under sprekkutbredelse, som kan hemme utviklingen av mikrosprekker betydelig og forsinke dannelsen av nye sprekker, positiv effekt på forbedringen av betongens permeabilitet og frost-tine-motstand.

2. Kombinerer høy modulus med byggekomfort: Kortkuttet basaltfiber utnytter ikke bare fordeler som ligner på stålfiberens høye modul og høye enkeltfilamentstrekkfasthet for å hemme sprekkutvidelse, men overvinner også effektivt ulempene med stålfiber, som for eksempel lett klumping under blanding og vanskeligheter med pumping og konstruksjon.

3. God dispergerbarhet og kompatibilitet: Som en silikatbasert uorganisk fiber, Kortkuttet basaltfiber har naturlig kompatibilitet med sementbaserte materialer. Dens tetthet (ca. 2,63-2,80g/cm²3) er nær den for sementbetong og mørtel, resulterer i god bearbeidbarhet. Når den er lagt til, den kan fordele seg jevnt i hele betongkonstruksjonen.

4. Utmerket holdbarhet: Overflatemodifisert kortskåret basaltfiber viser egenskaper som "inert fiber", viser enestående motstand mot høye temperaturer, korrosjon, og innvirkning. Den opprettholder stabilitet selv i miljøer med høy temperatur og svært korrosive egenskaper, og det kan forbedre deformasjonsmotstanden til sementmatrisen. Derfor, den kan tilpasse seg de krevende miljøene ved betongblanding, helling, innstilling, og servicefaser, betydelig forbedring av varighet av betongen.

Oppsummert, kortkuttet basaltfiber kan effektivt forbedre slagfastheten til betong, redusere dens sprøhet, og forbedre dens mekaniske egenskaper betraktelig. Spesifikt, den fungerer i betongkonstruksjoner for å hemme sprekkdannelser, forhindre lekkasje, forbedre holdbarheten, forbedre slag- og strekkkapasitet, og bidra til å forbedre overflatekvaliteten.

4. Konstruksjonsmetoder og forholdsregler for kortkuttet basaltfiberbetong

4.1 Konstruksjonstemperatur

Kortskjært basaltfiberbetong bør konstrueres ved temperaturer mellom −5∘C og 25∘C. For høye eller for lave temperaturer kan føre til ujevn blanding.

4.2 Kvalitetskontroll av konstruksjon

Kvalitetskontroll for konstruksjon med kortskjært basaltfiberbetong bør fokusere på inspeksjon av råmaterialer, målenøyaktighet, og kvaliteten på blandeprosedyren.

4.2.1 Blandingsforholdsdesign

I selve konstruksjonen, Ulike doser av kortkuttet basaltfiber bør velges innenfor et rimelig område basert på prosjektets krav. Siden kortkuttet basaltfiber i seg selv ikke reagerer kjemisk med andre betongkomponenter eller tilsetningsstoffer, Doseringen endrer vanligvis ikke de opprinnelige prinsippene for design av betongblandingsforhold. Under byggingen, Kvaliteten på alle materialer må bestemmes strengt i henhold til byggeblandingens forhold og batchmengden for en enkelt blanding. Tabell 2 gir et eksempel på det optimale blandingsforholdet for basaltfiberarmert betong.

Tester har vist at en høyere fiberdosering ikke nødvendigvis resulterer i bedre sprekkmotstand. Når doseringen ikke overstiger 1.2kg/m²3, Betongens trykkfasthet viser en trend med initial økning etterfulgt av en reduksjon (med en toppverdi) etter hvert som fiberdoseringen øker.

4.2.2 Fôringssekvens og -metode

Under blandingsprosessen, kortskåret basaltfiber bør tilsettes samtidig med tilslag som sand og stein. Det anbefales å strø fiberen jevnt inn i sanden og steinen under plasseringen, og tilsett deretter vann for våtblanding.

Fibertilsetningsmetoder kan deles inn i manuell og automatisk tilførsel:

• Manuell mating: Den veide basaltfiberen tilsettes manuelt etter at det varme tilslaget er plassert i blanderen. Denne metoden innebærer høy arbeidsintensitet, relativt lavere blandingsuniformitet, og krever en passende forlengelse av blandetiden for å sikre jevn fiberdispersjon.

• Automatisk mating: En automatisk basaltfiber Doseringsmaskinen brukes til automatisk dosering og samtidig tilsetning av blanderens varme aggregat. Fiberdoseringsmaskinen er vanligvis utstyrt med automatisk dosering, forhåndsdispergering, og pneumatiske transportmekanismer, tilbyr fordelene med praktisk, rask, og nøyaktig addisjon. Den riktige metoden bør velges basert på byggeforholdene.

4.2.3 Justering av senkning

Tilsetning av fiber øker viskositeten til betongblandingen noe, som påvirker nedgangen. Hvis fallgruven ikke oppfyller byggekravene, En mykner eller et vannreduserende middel bør fortrinnsvis brukes til justering. Problemet bør ikke løses ved å øke vanninnholdet.

4.2.4 Forming og herding

Det finnes ingen spesielle krav til støping av betong blandet med kortkuttet basaltfiber, men tilstrekkelig vibrasjon og komprimering må sikres. Herdekravene er de samme som for vanlig betong.

Kort brukstilfelle av kortskjært basaltfiberbetong

Jing-Zhu-motorveien (strekningen Anyang til Xinxiang) er en nasjonal hovedvei og en viktig del av Henan-provinsens motorveinettverk. På grunn av den høye fyllingen av fyllingen og den dårlige grunnkvaliteten i denne delen, Ujevne setninger i undergrunnen og andre defekter dukket opp kort tid etter åpningen. I de senere årene, med økningen i trafikkvolum og økningen i overlastede kjøretøy, veidekket har gjentatte ganger hatt ulike defekter, som langsgående og tverrgående sprekker, hull i veiene, oppgjør, sprekker i rutenettet, og alligatorknaking. Dette truer ikke bare kjøresikkerheten alvorlig, men skaper også store vanskeligheter for det daglige vedlikeholdet. Videre, Den opprinnelige firefeltsdesignen har lenge ikke klart å møte transportbehovene, noe som nødvendiggjør utvidelse og ombygging.

Kortskåret basaltfiberbetong ble brukt i fyllingen av undergrunnen i dette prosjektet. Praksis har vist at strekkfastheten økte med over $30\; \%$, utmattingsmotstanden ble forbedret med over $30\; \%$, og spormotstanden økte med over $300\; \%$. Det har vist seg betydelig effektivitet i å forhindre langsgående sprekker, hemme sprekkutvidelse, og forlenger levetiden til fortauet.

Med sine unike mekaniske egenskaper, utmerket stabilitet, og høy kostnadseffektivitet, Kortkuttet basaltfiber har blitt et effektivt betongarmeringsmateriale. Bruksmulighetene for kortkuttet basaltfiberbetong er ekstremt brede. Dens betydelige fordeler med å forbedre ingeniørytelsen og forlenge levetiden forventes å gi gode økonomiske og sosiale fordeler, posisjonerer det som et viktig byggemateriale innen anleggsteknikk i fremtiden.