Оптимизация характеристик и инженерные исследования применения короткого базальтового фибробетона

В последние годы,Дорожное строительство Китая Строительство быстро развивался, и технология бетонных конструкций достигла значительного прогресса, накопление многочисленных передовых и зрелых технических достижений. Проектирование бетонных конструкций широко применяется в области строительства инфраструктуры, демонстрируя его значимость. Однако, Наряду с этими достижениями, проблема растрескивание бетона становится все более заметным. Наличие трещин ухудшает эксплуатационные характеристики бетона, заметно уменьшая его предел прочности, что является основной причиной хрупкого разрушения бетона. Короткое базальтовое волокно, как новый волокнистый материал, стал отличным материалом для армирования бетона благодаря своим уникальным механическим свойствам, хорошая устойчивость, и высокая экономическая эффективность.В этой статье основное внимание будет уделено характеристикам коротких путей. Базальтовое волокно и изучить его практическое применение при армировании и укреплении бетона.

2. Свойства короткорезанного базальтового волокна

2.1 Определение

базальтовое волокно Это неорганическое минеральное волокно, которое обрабатывают путем разрезания непрерывного базальтового волокна на отрезки, как правило, менее $50\text{мм}$. Его можно равномерно распределить в бетоне. Согласно его заявлению, его можно в основном разделить на: фибра против трещин для бетона ($\text{БФ}$), упрочняющее и укрепляющее волокно для бетона ($\text{БЗ}$), и противотрещинное волокно для раствора ($\text{ЧФ}$), среди прочих.

2.2 Производительность Короткое базальтовое волокно

Короткий путь базальтовое волокно обладает превосходными свойствами высокая прочность и высокий модуль. Его прочность на растяжение может достигать $1050\text{-}1250\text{МПа}$, и его модуль упругости не менее $34\text{ГПа}$. Его высокая термостойкость выдающийся, что позволяет ему работать непрерывно в широком диапазоне температур −269∘С к 650∘С. Он демонстрирует высокую коррозионная стойкость и химическая стабильность в агрессивных средах, таких как кислоты, щелочи, и соли. Особенно в щелочных средах, таких как насыщенные растворы щелочей и цемент, его показатель сохранения прочности на разрыв одиночной нити превышает $75\%$, демонстрируя отличную стойкость к щелочной коррозии. Короткое базальтовое волокно имеет хорошая совместимость с неорганическими связующими, скорость впитывания влаги ниже, чем $1\%$, и его гигроскопичность не меняется со временем. Это доказывает его хорошую стабильность материала, долгая продолжительность жизни, и экологичность при использовании. Более того, Это волокно также обладает превосходными характеристиками, такими как изоляция, высокотемпературная фильтрация, радиационная стойкость, и способность передавать волны. Показатели его эффективности представлены в таблице 1.

3. Анализ применения короткорезанного базальтового волокна в бетоне

Короткий базальтовый фибробетон предполагает включение в бетон определенного количества непрерывного или прерывистого короткого базальтового волокна соответствующим образом. Сохраняя первоначальное преимущество прочности бетона на сжатие, этот метод может значительно улучшить его прочность и предел прочности, тем самым эффективно армируя и укрепляя бетон и продлевая срок службы инженерного сооружения.

В дополнение к базальтовое волокно, углеродное волокно, стекловолокно, арамидное волокно, и другие также использовались в качестве армирующих материалов в бетоне. Однако, Многолетняя практика показывает, что эти материалы создают определенные проблемы при применении в бетоне, что затрудняет удовлетворение спроса на рынке на высокопрочный бетон. Появление короткорезанного базальтового волокна заполняет этот пробел в материалах и методах, значительно содействуя развитию технологий усиления и армирования бетона. Его роль в армировании и усилении бетона в основном отражается в следующих аспектах:

1. Эффективное торможение трещин: Благодаря своим преимуществам в плане количества и площади поверхности, Короткое базальтовое волокно может эффективно сдерживать микротрещины, препятствуя их соединению и расширению. Тем временем, он преодолевает недостатки других синтетических волокон, такие как низкая плотность, низкая прочность на растяжение, и низкий модуль упругости. Его нелегко разорвать при распространении трещины, что может значительно замедлить развитие микротрещин и замедлить образование новых трещин, положительно влияющих на улучшение проницаемости и морозостойкости бетона.

2. Сочетает высокий модуль упругости с удобством строительства: Короткое базальтовое волокно не только использует преимущества, аналогичные высокому модулю стальной фибры и высокой прочности на разрыв одиночных нитей, препятствуя расширению трещин, но также эффективно преодолевает недостатки стальной фибры, такие как легкое комкование во время смешивания и трудности с перекачкой и строительством.

3. Хорошая диспергируемость и совместимость: Как неорганическое волокно на основе силиката, Короткое базальтовое волокно имеет естественную совместимость с вяжущими материалами. Его плотность (ок. 2.63-2.80г/см3) близка к свойствам цементного бетона и раствора, что обеспечивает хорошую обрабатываемость. После добавления, он может равномерно распределяться по всей структуре бетона.

4. Превосходная долговечность: Поверхностно-модифицированное короткорезанное базальтовое волокно обладает свойствами «инертного волокна», демонстрируя исключительную устойчивость к высоким температурам, коррозия, и воздействие. Сохраняет стабильность даже в условиях высоких температур и сильной коррозионной среды. и может повысить сопротивление деформации цементной матрицы. Поэтому, он может адаптироваться к суровым условиям бетоносмесительства, заливка, параметр, и этапы обслуживания, значительно улучшает долговечность бетона.

В итоге, Короткое базальтовое волокно может эффективно повысить ударопрочность бетона, уменьшить его хрупкость, и всесторонне улучшить его механические свойства. Конкретно, он действует в бетонных конструкциях, предотвращая образование трещин, предотвратить просачивание, повысить долговечность, улучшить ударопрочность и прочность на растяжение, и помогают улучшить качество поверхности.

4. Методы строительства и меры предосторожности при использовании базальтового фибробетона короткой резки

4.1 Температура строительства

Короткорезный базальтовый фибробетон следует строить при температурах от −5∘С и 25∘С. Слишком высокая или слишком низкая температура может привести к неоднородности смеси.

4.2 Контроль качества строительства

Контроль качества при строительстве из короткого базальтового фибробетона должен быть сосредоточен на проверке сырья, точность измерения, и качество процедуры смешивания.

4.2.1 Проектирование пропорций смешивания

В реальном строительстве, Различные дозировки короткорезанного базальтового волокна следует выбирать в разумном диапазоне, исходя из требований проекта. Поскольку короткорезанное базальтовое волокно само по себе не вступает в химическую реакцию с другими компонентами бетона или добавками, его дозировка обычно не изменяет первоначальные принципы расчета пропорций бетонной смеси. Во время строительства, Качество всех материалов должно строго определяться пропорциями строительной смеси и объемом партии для одной смеси. В таблице 2 приведен пример оптимального соотношения компонентов смеси для базальтового фибробетона.

Испытания показали, что более высокая дозировка волокна не обязательно приводит к лучшей стойкости к растрескиванию. Если дозировка не превышает 1.2кг/м3, прочность бетона на сжатие показывает тенденцию к первоначальному росту, а затем к снижению (демонстрируя пиковое значение) по мере увеличения дозировки фибры.

4.2.2 Последовательность и способ кормления

В процессе смешивания, короткорезанное базальтовое волокно следует добавлять одновременно с заполнителями, такими как песок и щебень. Рекомендуется равномерно посыпать волокно песком и камнями во время их укладки. и затем добавьте воду для влажного смешивания.

Методы добавления волокна можно разделить на ручную и автоматическую подачу:

• Ручная подача: После загрузки горячего заполнителя в смеситель вручную добавляется взвешенное базальтовое волокно. Этот метод требует высокой трудоемкости, относительно более низкая однородность смешивания, и требует соответствующего увеличения времени перемешивания для обеспечения равномерного распределения волокон.

• Автоматическая подача: Автоматический базальтовое волокно Дозировочная машина предназначена для автоматизированного дозирования и одновременного добавления в смеситель горячего заполнителя. Машина для дозирования волокна обычно оснащена автоматическим дозатором, предварительное диспергирование, и пневматические транспортные механизмы, предлагая преимущества удобства, быстрый, и точное сложение. Соответствующий метод следует выбирать исходя из условий строительства.

4.2.3 Регулировка осадки

Добавление фибры немного увеличивает вязкость бетонной смеси, что влияет на спад. Если осадка не соответствует строительным требованиям, Для корректировки предпочтительно использовать пластификатор или водоредуцирующую добавку. Проблему нельзя решать путем увеличения содержания воды.

4.2.4 Формование и отверждение

Никаких специальных требований к формованию бетона, смешанного с короткорубленым базальтовым волокном, не существует. однако необходимо обеспечить достаточную вибрацию и уплотнение. Требования к его твердению такие же, как и для обычного бетона.

Краткий пример применения базальтового фибробетона короткой резки

Скоростная автомагистраль Цзин-Чжу (участок Аньян — Синьсян) является национальной магистралью и важной частью сети скоростных автомагистралей провинции Хэнань. Из-за высокой насыпи и плохого качества грунта земляного полотна на этом участке, Вскоре после его открытия проявились неравномерная осадка земляного полотна и другие дефекты. В последние годы, с ростом объема дорожного движения и увеличением количества перегруженных транспортных средств, дорожное покрытие неоднократно страдало от различных дефектов, таких как продольные и поперечные трещины, выбоины, урегулирование, трещины сетки, и аллигаторный треск. Это не только серьезно угрожает безопасности вождения, но и создает большие трудности для ежедневного обслуживания. Более того, Первоначальная четырехполосная конструкция уже давно не отвечает требованиям транспортных перевозок, что потребовало расширения и реконструкции.

Базальтофибробетон короткой резки применялся при отсыпке земляного полотна в рамках данного проекта. Практика показала, что его прочность на разрыв увеличилась более чем на $30\%$, его сопротивление усталости улучшилось более чем на $30\%$, и его устойчивость к колееобразованию увеличилась более чем на $300\%$. Он показал значительную эффективность в предотвращении продольных трещин, препятствуя расширению трещин, и продление срока службы дорожного покрытия.

Благодаря своим уникальным механическим свойствам, отличная устойчивость, и высокая экономическая эффективность, Короткорезанное базальтовое волокно стало эффективным материалом для армирования бетона. Перспективы применения короткого базальтофибробетона чрезвычайно широки. Ожидается, что его значительные преимущества в повышении инженерных характеристик и продлении срока службы принесут хорошие экономические и социальные выгоды. позиционируя его как важный строительный материал в области гражданского строительства в будущем.