Otimização de desempenho e pesquisa de aplicação em engenharia de concreto reforçado com fibra de basalto de corte curto.

Nos últimos anos,Engenharia rodoviária da China Construção desenvolveu-se rapidamente, e a tecnologia de estruturas de concreto alcançou progressos significativos, acumulando inúmeras conquistas técnicas avançadas e consolidadas. O projeto de estruturas de concreto tem sido amplamente aplicado no campo da construção de infraestrutura. demonstrando sua importância. No entanto, juntamente com essas conquistas, o problema de rachaduras no concreto está se tornando cada vez mais proeminente. A presença de fissuras compromete o desempenho do concreto. notavelmente reduzindo seu resistência à tracção, que é a principal razão para a falha frágil exibida pelo concreto. fibra de basalto de corte curto, como um novo material fibroso, Tornou-se um excelente material de reforço para concreto devido às suas propriedades mecânicas únicas. boa estabilidade, e alta relação custo-benefício.Este artigo irá se concentrar nas características dos atalhos. Fibra de basalto e explorar sua aplicação prática no reforço e fortalecimento do concreto.

2. Propriedades da fibra de basalto de corte curto

2.1 Definição

fibra de basalto é uma fibra mineral inorgânica processada através do corte de fibras contínuas de basalto em comprimentos tipicamente menores que $50\text{mm}$. Ele pode ser disperso uniformemente dentro do concreto. De acordo com o seu pedido, Pode ser classificado principalmente em: fibra anti-fissuras para concreto ($\text{BF}$), fibra de reforço e endurecimento para concreto ($\text{BZ}$), e fibra anti-fissuras para argamassa ($\text{BSF}$), entre outros.

2.2 Desempenho de Fibra de basalto de corte curto

Atalho fibra de basalto possui excelentes propriedades de alta resistência e alto módulo. Sua resistência à tração pode atingir $1050\text{-}1250\text{MPa}$, e seu módulo de elasticidade não é menor que $34\text{GPa}$. Isso é resistência a altas temperaturas É excepcional, permitindo que ele funcione continuamente em uma ampla faixa de temperatura de −269∘C para 650∘C. Apresenta alta resistência à corrosão e estabilidade química em meios corrosivos como ácidos, álcalis, e sais. Particularmente em meios alcalinos, como soluções alcalinas saturadas e cimento, sua taxa de retenção de resistência à fratura de filamento único é maior que $75\%$, Apresentando excelente resistência à corrosão alcalina. fibra de basalto de corte curto tem boa compatibilidade com ligantes inorgânicos, uma taxa de absorção de umidade inferior a $1\%$, e sua higroscopicidade não se altera com o tempo. Isso comprova a boa estabilidade do material. longa expectativa de vida, e compatibilidade ambiental durante o uso. Além disso, Essa fibra também possui excelentes características, como isolamento, filtração em alta temperatura, resistência à radiação, e capacidade de transmissão de ondas. Seus índices de desempenho são mostrados na Tabela 1.

3. Análise da aplicação de fibras de basalto de corte curto em concreto

Concreto reforçado com fibra de basalto de corte curto Consiste em incorporar uma certa quantidade de fibra de basalto curta, contínua ou descontínua, no concreto de maneira adequada. Mantendo, porém, a vantagem original da resistência à compressão do concreto, este método pode melhorar significativamente o seu tenacidade e resistência à tracção, Dessa forma, reforça e fortalece o concreto de maneira eficaz, prolongando a vida útil da estrutura de engenharia.

Além de fibra de basalto, fibra de carbono, fibra de vidro, fibra de aramida, e outros também têm sido usados ​​como materiais de reforço no concreto. No entanto, A prática a longo prazo demonstra que esses materiais apresentam certos problemas quando aplicados ao concreto. tornando difícil atender à demanda do mercado por concreto de alto desempenho. O surgimento da fibra de basalto de corte curto preenche essa lacuna em materiais e métodos. promovendo significativamente o desenvolvimento da tecnologia de reforço e armação de concreto. Seu papel no reforço e fortalecimento do concreto se reflete principalmente nos seguintes aspectos:

1. Inibição eficaz de fissuras: Devido às suas vantagens em termos de quantidade e área de superfície, A fibra de basalto de corte curto pode conter eficazmente as microfissuras. impedindo sua conexão e expansão. Enquanto isso, Ela supera as desvantagens de outras fibras sintéticas. como baixa densidade, baixa resistência à tração, e baixo módulo de elasticidade. Não se separa facilmente durante a propagação da fissura. o que pode inibir significativamente o desenvolvimento de microfissuras e retardar a geração de novas fissuras, afetando positivamente a melhoria da permeabilidade do concreto e sua resistência ao congelamento e descongelamento.

2. Combina alto módulo de elasticidade com facilidade de construção: A fibra de basalto de corte curto não apenas aproveita vantagens semelhantes ao alto módulo e à alta resistência à tração do filamento único da fibra de aço para inibir a propagação de fissuras, mas também supera eficazmente as desvantagens da fibra de aço, tais como: facilidade de formação de grumos durante a mistura e dificuldade no bombeamento e na construção.

3. Boa dispersibilidade e compatibilidade: Como fibra inorgânica à base de silicato, A fibra de basalto de corte curto possui compatibilidade natural com materiais cimentícios. Sua densidade (aprox. 2,63-2,80g/cm3) é semelhante ao do concreto de cimento e da argamassa, resultando em boa funcionalidade. Uma vez adicionado, Ele pode se dispersar uniformemente por toda a estrutura de concreto.

4. Excelente durabilidade: A fibra de basalto de corte curto com superfície modificada apresenta características de "fibra inerte". demonstrando excelente resistência a altas temperaturas, corrosão, e impacto. Mantém a estabilidade mesmo em ambientes de alta temperatura e altamente corrosivos. e pode aumentar a resistência à deformação da matriz de cimento. Portanto, Ele pode se adaptar aos ambientes rigorosos da mistura de concreto, derramando, contexto, e etapas de serviço, melhorando significativamente o durabilidade do concreto.

Resumindo, A fibra de basalto de corte curto pode melhorar efetivamente a resistência ao impacto do concreto. reduzir sua fragilidade, e melhorar de forma abrangente suas propriedades mecânicas. Especificamente, Ele atua em estruturas de concreto para inibir fissuras. evitar infiltrações, Aumentar a durabilidade, Melhorar a capacidade de impacto e tração, e ajudam a melhorar a qualidade da superfície.

4. Métodos de construção e precauções para concreto de fibra de basalto de corte curto

4.1 Temperatura de Construção

O concreto de fibra de basalto de corte curto deve ser construído em temperaturas entre −5∘C e 25∘C. Temperaturas muito altas ou muito baixas podem levar à não uniformidade da mistura.

4.2 Controle de Qualidade da Construção

O controle de qualidade na construção com concreto de fibra de basalto de uso limitado deve se concentrar na inspeção da matéria-prima. precisão de medição, e a qualidade do processo de mistura.

4.2.1 Projeto de Proporção Mista

Na construção real, Diferentes dosagens de fibra de basalto de corte curto devem ser selecionadas dentro de uma faixa razoável, com base nos requisitos do projeto. Como a fibra de basalto de corte curto em si não reage quimicamente com outros componentes ou aditivos do concreto, A dosagem normalmente não altera os princípios originais de dosagem da mistura de concreto. Durante a construção, A qualidade de todos os materiais deve ser rigorosamente determinada de acordo com a proporção da mistura de construção e a quantidade do lote para uma única mistura. A Tabela 2 fornece um exemplo da proporção ideal da mistura para concreto reforçado com fibra de basalto.

Testes demonstraram que uma dosagem maior de fibras não resulta necessariamente em melhor resistência a rachaduras. Quando a dosagem não exceder 1.2kg/m3, A resistência à compressão do concreto mostra uma tendência de aumento inicial seguida de uma diminuição (apresentando um valor máximo) à medida que a dosagem de fibras aumenta.

4.2.2 Sequência e Método de Alimentação

Durante o processo de mistura, fibra de basalto de corte curto deve ser adicionado simultaneamente com agregados como areia e pedra. Recomenda-se espalhar a fibra uniformemente na areia e na pedra durante a sua colocação. Em seguida, adicione água para a mistura úmida.

Os métodos de suplementação de fibras podem ser divididos em alimentação manual e automática:

• Alimentação manual: A fibra de basalto pesada é adicionada manualmente após o agregado quente ser colocado na betoneira. Este método envolve grande intensidade de trabalho, uniformidade de mistura relativamente menor, e requer um prolongamento adequado do tempo de mistura para garantir uma dispersão uniforme das fibras.

• Alimentação automática: Um automático fibra de basalto A máquina dosadora é utilizada para dosagem automatizada e adição simultânea ao agregado quente da betoneira. A máquina de dosagem de fibras geralmente é equipada com dosagem automática. pré-dispersão, e mecanismos de transporte pneumático, oferecendo as vantagens da conveniência, rápido, e adição precisa. O método apropriado deve ser escolhido com base nas condições da construção.

4.2.3 Ajuste de Abatimento

A adição de fibras aumenta ligeiramente a viscosidade da mistura de concreto. o que afeta a recessão. Se o assentamento não atender aos requisitos de construção, Para o ajuste, deve-se utilizar preferencialmente um plastificante ou um agente redutor de água. O problema não deve ser resolvido aumentando o teor de água.

4.2.4 Formação e Cura

Não existem requisitos especiais para a moldagem do concreto misturado com fibra de basalto de corte curto. mas é preciso garantir vibração e compactação suficientes. Os requisitos de cura são os mesmos que os do concreto comum.

Breve estudo de caso de aplicação de concreto de fibra de basalto de corte curto

A rodovia Jing-Zhu (trecho entre Anyang e Xinxiang) é uma rodovia nacional de grande porte e parte vital da rede de rodovias expressas da província de Henan. Devido ao grande volume de aterro e à má qualidade do solo de subleito neste trecho, Logo após a inauguração, surgiram irregularidades no subleito e outros defeitos. Nos últimos anos, Com o aumento do volume de tráfego e o incremento de veículos sobrecarregados, O pavimento tem sofrido repetidamente com diversos defeitos, como fissuras longitudinais e transversais. buracos na estrada, povoado, rachaduras na grade, e estalos de jacaré. Isso não só representa uma séria ameaça à segurança ao dirigir, como também dificulta bastante a manutenção diária. Além disso, O projeto original de quatro faixas há muito tempo não consegue atender às demandas de transporte. necessitando de expansão e reconstrução.

concreto de fibra de basalto de corte curto Foi aplicado no enchimento do subleito deste projeto. A prática demonstrou que sua resistência à tração aumentou em mais de $30\%$, sua resistência à fadiga melhorou em mais de $30\%$, e sua resistência ao sulcamento aumentou em mais de $300\%$. Demonstrou significativa eficácia na prevenção de fissuras longitudinais. inibindo a propagação de fissuras, e prolongando a vida útil do pavimento.

Com suas propriedades mecânicas únicas, excelente estabilidade, e alta relação custo-benefício, A fibra de basalto de corte curto tornou-se um material eficiente para reforço do concreto. As perspectivas de aplicação do concreto de fibra de basalto de corte curto são extremamente amplas. Espera-se que suas vantagens significativas em aprimorar o desempenho da engenharia e prolongar a vida útil gerem bons benefícios econômicos e sociais. posicionando-o como um importante material de construção no campo da engenharia civil no futuro.