Optimalizácia výkonu a výskum inžinierskych aplikácií krátko rezaného čadičového vláknobetónu

V posledných rokoch,Čínske diaľničné inžinierstvo Stavebníctvo sa rýchlo rozvíjal, a technológia betónových konštrukcií dosiahla významný pokrok, zhromažďujúc množstvo pokročilých a vyspelých technických úspechov. Návrh betónových konštrukcií sa široko uplatňuje v oblasti výstavby infraštruktúry, preukazujúc jeho dôležitosť. Avšak, spolu s týmito úspechmi, problém praskanie betónu sa stáva čoraz výraznejším. Prítomnosť trhlín zhoršuje vlastnosti betónu, výrazne znižuje jeho pevnosť v ťahu, čo je hlavný dôvod krehkého porušenia, ktoré betón vykazuje. Krátko rezané čadičové vlákno, ako nový vláknitý materiál, sa stal vynikajúcim materiálom na výstuž betónu vďaka svojim jedinečným mechanickým vlastnostiam, dobrá stabilita, a vysokú nákladovú efektívnosť.Tento článok sa zameria na charakteristiky skratiek Čadičové vlákno a preskúmať jeho praktické využitie pri vystužovaní a spevňovaní betónu.

2. Vlastnosti krátko rezaného čadičového vlákna

2.1 Definícia

čadičové vlákno je anorganické minerálne vlákno, ktoré sa spracováva rezaním kontinuálneho čadičového vlákna na dĺžky, zvyčajne menšie ako $50\text{mm}$. Môže byť rovnomerne rozptýlený v betóne. Podľa jeho aplikácie, možno ho rozdeliť hlavne na: protipraskavé vlákno do betónu ($\text{BF}$), spevňujúce a spevňujúce vlákno pre betón ($\text{BZ}$), a vlákno proti praskaniu do malty ($\text{BSF}$), okrem iného.

2.2 Výkon Skrátené čadičové vlákno

Skratka čadičové vlákno má vynikajúce vlastnosti vysoká pevnosť a vysoký modul. Jeho pevnosť v ťahu môže dosiahnuť $1050\text{-}1250\text{MPa}$, a jeho modul pružnosti nie je menší ako $34\text{GPA}$. Jeho odolnosť voči vysokým teplotám je vynikajúci, čo umožňuje nepretržitú prácu v širokom teplotnom rozsahu −269∘C k 650∘C. Vykazuje vysokú odolnosť proti korózii a chemická stabilita v korozívnych médiách, ako sú kyseliny, alkálie, a soli. Najmä v alkalických médiách, ako je nasýtený alkalický roztok a cement, jeho miera zadržania pevnosti v lome jedného vlákna je vyššia ako $75\; \%$, preukazujúce vynikajúcu odolnosť voči alkalickej korózii. Krátko rezané čadičové vlákno má dobrá kompatibilita s anorganickými spojivami, miera absorpcie vlhkosti nižšia ako $1\; \%$, a jeho hygroskopicita sa časom nemení. To dokazuje jeho dobrú materiálovú stabilitu, dlhá životnosť, a environmentálnu kompatibilitu počas používania. Okrem toho, toto vlákno má tiež vynikajúce vlastnosti, ako je izolácia, vysokoteplotná filtrácia, odolnosť voči žiareniu, a schopnosť vysielať vlny. Jeho výkonnostné ukazovatele sú uvedené v tabuľke 1.

3. Analýza aplikácie krátko rezaných čadičových vlákien v betóne

Krátko rezaný čadičový vláknobetón zahŕňa vhodným spôsobom zabudovanie určitého množstva súvislých alebo nespojitých krátko rezaných čadičových vlákien do betónu. Pri zachovaní pôvodnej výhody pevnosti betónu v tlaku, táto metóda môže výrazne zlepšiť jeho húževnatosť a pevnosť v ťahu, čím sa účinne spevňuje a spevňuje betón a predlžuje sa životnosť inžinierskej konštrukcie.

Okrem toho čadičové vlákno, uhlíkové vlákno, sklenené vlákno, aramidové vlákno, a iné sa tiež používajú ako výstužné materiály do betónu. Avšak, Dlhodobá prax ukazuje, že tieto materiály predstavujú určité problémy pri aplikácii na betón, čo sťažuje uspokojenie dopytu na trhu po vysokopevnostnom betóne. Vznik krátko rezaných čadičových vlákien vypĺňa túto medzeru v materiáloch a metódach, výrazne podporuje rozvoj technológie spevňovania a výstužovania betónu. Jeho úloha pri vystužovaní a spevňovaní betónu sa odráža najmä v nasledujúcich aspektoch:

1. Účinná inhibícia praskania: Vďaka svojim výhodám, čo sa týka množstva a plochy, krátke čadičové vlákno dokáže účinne obmedziť mikrotrhliny, brániac ich spojeniu a rozširovaniu. Medzitým, prekonáva nevýhody iných syntetických vlákien, ako napríklad nízka hustota, nízka pevnosť v ťahu, a nízky modul pružnosti. Počas šírenia trhliny sa nedá ľahko roztrhnúť, čo môže výrazne zabrániť vzniku mikrotrhlín a oddialiť vznik nových trhlín, pozitívny vplyv na zlepšenie priepustnosti betónu a jeho odolnosti voči mrazu a rozmrazovaniu.

2. Kombinuje vysoký modul pružnosti s konštrukčným pohodlím: Krátko rezané čadičové vlákno nielenže využíva výhody podobné oceľovým vláknam, ako je vysoký modul pružnosti a vysoká pevnosť v ťahu jednotlivých vlákien, na zabránenie rozširovaniu trhlín, ale tiež účinne prekonáva nevýhody oceľových vlákien, ako napríklad ľahké zhlukovanie počas miešania a ťažkosti s čerpaním a stavbou.

3. Dobrá disperzibilnosť a kompatibilita: Ako anorganické vlákno na báze silikátu, Krátko rezané čadičové vlákno má prirodzenú kompatibilitu s cementovými materiálmi. Jeho hustota (cca. 2,63-2,80g/cm3) je blízky cementovému betónu a malte, čoho výsledkom je dobrá spracovateľnosť. Po pridaní, Môže sa rovnomerne rozptýliť po celej betónovej konštrukcii.

4. Vynikajúca trvanlivosť: Povrchovo modifikované krátke rezané čadičové vlákno vykazuje vlastnosti „inertného vlákna“, preukazujú vynikajúcu odolnosť voči vysokým teplotám, korózia, a vplyv. Zachováva si stabilitu aj pri vysokých teplotách a vo vysoko korozívnom prostredí, a môže zvýšiť odolnosť cementovej matrice voči deformácii. Preto, dokáže sa prispôsobiť náročným podmienkam miešania betónu, nalievanie, nastavenie, a fázy služieb, výrazne zlepšuje trvanlivosť betónu.

Stručne povedané, krátke čadičové vlákno môže účinne zlepšiť odolnosť betónu proti nárazu, znížiť jeho krehkosť, a komplexne zlepšiť jeho mechanické vlastnosti. Konkrétne, v betónových konštrukciách funguje tak, že zabraňuje praskaniu, zabrániť presakovaniu, zvýšiť odolnosť, zlepšiť nárazovú a ťahovú kapacitu, a pomáhajú zlepšiť kvalitu povrchu.

4. Konštrukčné metódy a bezpečnostné opatrenia pre krátko rezaný čadičový vláknobetón

4.1 Konštrukčná teplota

Krátko rezaný čadičový vláknobetón by sa mal vyrábať pri teplotách medzi −5∘C a 25∘C. Príliš vysoké alebo príliš nízke teploty môžu viesť k nerovnomernosti zmesi.

4.2 Kontrola kvality výstavby

Kontrola kvality pri krátko rezaných betónových konštrukciách z bazaltových vláknitých betónov by sa mala zamerať na kontrolu surovín, presnosť merania, a kvalitu postupu miešania.

4.2.1 Návrh pomeru miešania

V skutočnej výstavbe, Rôzne dávky skrátených čadičových vlákien by sa mali voliť v rozumnom rozsahu na základe požiadaviek projektu. Keďže samotné krátko rezané čadičové vlákno chemicky nereaguje s inými zložkami alebo prísadami betónu, Jeho dávkovanie zvyčajne nemení pôvodné princípy návrhu pomeru betónovej zmesi. Počas výstavby, Kvalita všetkých materiálov musí byť prísne určená podľa pomeru stavebnej zmesi a množstva dávky pre jednu zmes. Tabuľka 2 uvádza príklad optimálneho pomeru zmesi pre betón vystužený čadičovými vláknami.

Testy ukázali, že vyššie dávkovanie vlákien nemusí nevyhnutne viesť k lepšej odolnosti voči praskaniu. Keď dávka nepresiahne 1.2kg/m²3, Pevnosť betónu v tlaku vykazuje trend počiatočného nárastu, po ktorom nasleduje pokles (s maximálnou hodnotou) so zvyšujúcim sa dávkovaním vlákien.

4.2.2 Poradie a spôsob kŕmenia

Počas procesu miešania, krátke čadičové vlákno by sa mal pridávať súčasne s kamenivom, ako je piesok a kameň. Odporúča sa rovnomerne posypať vlákno do piesku a kameňa počas ich ukladania, a potom pridajte vodu na miešanie za mokra.

Metódy pridávania vlákien možno rozdeliť na manuálne a automatické podávanie:

• Manuálne podávanie: Odvážené čadičové vlákno sa pridáva ručne po umiestnení horúceho kameniva do miešačky. Táto metóda si vyžaduje vysokú pracovnú náročnosť, relatívne nižšia rovnomernosť miešania, a vyžaduje si primerané predĺženie času miešania, aby sa zabezpečila rovnomerná disperzia vlákien.

• Automatické podávanie: Automatický čadičové vlákno Dávkovací stroj sa používa na automatické dávkovanie a súčasné pridávanie s horúcim agregátom miešačky. Dávkovač vlákien je zvyčajne vybavený automatickým dávkovaním, preddispergácia, a pneumatické dopravné mechanizmy, ponúka výhody pohodlného, rýchlo, a presné sčítanie. Vhodná metóda by sa mala zvoliť na základe stavebných podmienok.

4.2.3 Úprava poklesu

Pridanie vlákien mierne zvyšuje viskozitu betónovej zmesi, čo ovplyvňuje prepad. Ak zosuv nespĺňa stavebné požiadavky, Na úpravu by sa malo prednostne použiť zmäkčovadlo alebo činidlo redukujúce vodu. Problém by sa nemal vyriešiť zvýšením obsahu vody.

4.2.4 Tvarovanie a vytvrdzovanie

Na tvarovanie betónu zmiešaného s krátko rezaným čadičovým vláknom neexistujú žiadne špeciálne požiadavky. ale musí sa zabezpečiť dostatočné vibrovanie a zhutnenie. Jeho požiadavky na vyzrievanie sú rovnaké ako pri bežnom betóne.

Stručný príklad použitia krátko rezaného čadičového vláknobetónu

Diaľnica Jing-Zhu (úsek Anyang – Xinxiang) je národná diaľnica a dôležitá súčasť siete rýchlostných ciest provincie Henan. Vzhľadom na vysoký objem násypu a zlú kvalitu podložia v tomto úseku, Nerovnomerné sadanie podložia a ďalšie chyby sa objavili krátko po jeho otvorení. V posledných rokoch, s nárastom objemu dopravy a nárastom preťažených vozidiel, Dlažba opakovane trpela rôznymi chybami, ako sú pozdĺžne a priečne trhliny, výmole, vysporiadanie, praskanie mriežky, a praskanie aligátorov. To nielen vážne ohrozuje bezpečnosť jazdy, ale predstavuje aj veľké ťažkosti pri každodennej údržbe. Okrem toho, Pôvodný štvorpruhový dizajn už dlho nespĺňal dopravné požiadavky, vyžadujúce si rozšírenie a rekonštrukciu.

Krátko rezaný čadičový vláknobetón bol použitý pri výplni podložia v tomto projekte. Prax ukázala, že jeho pevnosť v ťahu sa zvýšila o viac ako $30\; \%$, jeho odolnosť voči únave sa zlepšila o viac ako $30\; \%$, a jeho odolnosť voči tvorbe koľají sa zvýšila o viac ako $300\; \%$. Preukázala významnú účinnosť v prevencii pozdĺžnych trhlín, zabránenie rozširovaniu trhlín, a predĺženie životnosti vozovky.

Vďaka svojim jedinečným mechanickým vlastnostiam, vynikajúca stabilita, a vysokú nákladovú efektívnosť, Krátko rezané čadičové vlákno sa stalo účinným materiálom na výstuž betónu. Možnosti použitia krátko rezaného čadičového vláknobetónu sú mimoriadne široké. Očakáva sa, že jeho významné výhody pri zvyšovaní technického výkonu a predĺžení životnosti prinesú dobré ekonomické a sociálne výhody, čo ho v budúcnosti umiestni ako dôležitý stavebný materiál v oblasti stavebného inžinierstva.