Optimizacija delovanja in inženirske raziskave uporabe kratkorezanega bazaltnega vlaknasto armiranega betona

V zadnjih letih,Kitajsko inženirstvo avtocest Gradbeništvo se je hitro razvil, in tehnologija betonskih konstrukcij je dosegla pomemben napredek, kopičenje številnih naprednih in zrelih tehničnih dosežkov. Projektiranje betonskih konstrukcij se pogosto uporablja na področju gradnje infrastrukture, dokazovanje njegove pomembnosti. Vendar, skupaj s temi dosežki, problem razpoke betona postaja vse bolj izrazit. Prisotnost razpok zmanjšuje obnašanje betona, opazno zmanjšanje njegove natezna trdnost, kar je glavni vzrok za krhko porušitev, ki jo kaže beton. Kratko rezano bazaltno vlakno, kot nov vlaknasti material, je zaradi svojih edinstvenih mehanskih lastnosti postal odličen material za ojačitev betona, dobra stabilnost, in visoka stroškovna učinkovitost.Ta članek se bo osredotočil na značilnosti bližnjic Bazaltna vlakna in raziskati njegovo praktično uporabo pri armiranju in utrjevanju betona.

2. Lastnosti kratko rezanih bazaltnih vlaken

2.1 Definicija

bazaltna vlakna je anorgansko mineralno vlakno, ki se predeluje z rezanjem neprekinjenih bazaltnih vlaken na dolžine, običajno manjše od $50\text{mm}$. Lahko se enakomerno porazdeli po betonu. Glede na njegovo uporabo, ga je mogoče predvsem razvrstiti na: vlakna proti razpokam za beton ($\text{BF}$), vlakna za utrjevanje in ojačitev betona ($\text{BZ}$), in vlakna proti razpokam za malto ($\text{BSF}$), med drugim.

2.2 Izvedba Kratko rezano bazaltno vlakno

Bližnjica bazaltna vlakna ima odlične lastnosti visoka trdnost in visok modul. Njegova natezna trdnost lahko doseže $1050\text{-}1250\text{MPa}$, in njegov elastični modul ni manjši od $34\text{GPA}$. Njegovo odpornost na visoke temperature je izjemen, kar omogoča neprekinjeno delovanje v širokem temperaturnem območju −269∘C do 650∘C. Kaže visoko odpornost proti koroziji in kemijska stabilnost v korozivnih medijih, kot so kisline, alkalije, in soli. Predvsem v alkalnih medijih, kot sta nasičena alkalna raztopina in cement, njegova stopnja zadržanja lomne trdnosti pri posameznih filamentih je večja od $75\; \%$, kaže odlično odpornost proti alkalni koroziji. Kratko rezano bazaltno vlakno ima dobra združljivost z anorganskimi vezivi, stopnja absorpcije vlage nižja od $1\; \%$, in njegova higroskopičnost se sčasoma ne spreminja. To dokazuje njegovo dobro stabilnost materiala, dolga življenjska doba, in okoljsko združljivost med uporabo. Poleg tega, To vlakno ima tudi odlične lastnosti, kot so izolacija, visokotemperaturna filtracija, odpornost na sevanje, in sposobnost oddajanja valov. Njegovi kazalniki uspešnosti so prikazani v tabeli 1.

3. Analiza uporabe kratko rezanih bazaltnih vlaken v betonu

Kratkorezan beton, ojačan z bazaltnimi vlakni vključuje ustrezno vključitev določene količine neprekinjenih ali prekinjenih kratko rezanih bazaltnih vlaken v beton. Ob ohranjanju prvotne prednosti tlačne trdnosti betona, ta metoda lahko znatno izboljša njegovo žilavost in natezna trdnost, s čimer se učinkovito ojača in okrepi beton ter podaljša življenjska doba inženirske konstrukcije.

Poleg tega bazaltna vlakna, ogljikova vlakna, steklena vlakna, aramidna vlakna, in drugi so bili uporabljeni tudi kot ojačitveni materiali v betonu. Vendar, Dolgoročna praksa kaže, da ti materiali predstavljajo določene težave pri uporabi na betonu, zaradi česar je težko zadovoljiti tržno povpraševanje po visokozmogljivem betonu. Pojav kratko rezanih bazaltnih vlaken zapolnjuje to vrzel v materialih in metodah, močno spodbuja razvoj tehnologije krepitve in armiranja betona. Njegova vloga pri armiranju in utrjevanju betona se odraža predvsem v naslednjih vidikih:

1. Učinkovito zaviranje razpok: Zaradi svoje količine in površinskih prednosti, kratko rezano bazaltno vlakno lahko učinkovito omeji mikrorazpoke, preprečevanje njihove povezave in širjenja. Medtem, premaga slabosti drugih sintetičnih vlaken, kot so nizka gostota, nizka natezna trdnost, in nizek modul elastičnosti. Med širjenjem razpoke se ne raztrga zlahka, kar lahko znatno zavre razvoj mikrorazpok in upočasni nastanek novih razpok, pozitivno vpliva na izboljšanje prepustnosti betona in njegove odpornosti proti zmrzovanju in odtajanju.

2. Združuje visok modul s priročnostjo gradnje: Kratko rezano bazaltno vlakno ne izkorišča le prednosti, podobnih visokemu modulu jeklenih vlaken in visoki natezni trdnosti posameznih nitk, za preprečevanje širjenja razpok, ampak tudi učinkovito premaga pomanjkljivosti jeklenih vlaken, kot so lahko zgrudnjevanje med mešanjem in težave pri črpanju in gradnji.

3. Dobra disperzibilnost in združljivost: Kot anorgansko vlakno na osnovi silikata, Kratko rezano bazaltno vlakno ima naravno združljivost s cementnimi materiali. Njegova gostota (približno 2,63-2,80g/cm3) je blizu cementnemu betonu in malti, kar ima za posledico dobro obdelovalnost. Ko je dodano, Lahko se enakomerno porazdeli po celotni betonski konstrukciji.

4. Odlična vzdržljivost: Površinsko modificirana kratko rezana bazaltna vlakna kažejo lastnosti "inertnih vlaken", kaže izjemno odpornost na visoke temperature, korozija, in vpliv. Ohranja stabilnost tudi pri visokih temperaturah in zelo korozivnih okoljih, in lahko poveča odpornost cementne matrice na deformacije. Zato, se lahko prilagodi zahtevnim okoljem mešanja betona, nalivanje, nastavitev, in faze storitev, bistveno izboljšanje vzdržljivost betona.

Skratka, Kratko rezano bazaltno vlakno lahko učinkovito izboljša odpornost betona na udarce, zmanjšati njegovo krhkost, in celovito izboljšati njegove mehanske lastnosti. Natančneje, deluje v betonskih konstrukcijah tako, da preprečuje razpoke, preprečiti pronicanje, povečati vzdržljivost, izboljšati udarno in natezno zmogljivost, in pomagajo izboljšati kakovost površine.

4. Gradbene metode in previdnostni ukrepi za kratkorezan bazaltni vlaknasti beton

4.1 Temperatura gradnje

Kratkorezan bazaltni vlaknasti beton je treba graditi pri temperaturah med −5∘C in 25∘C. Previsoke ali prenizke temperature lahko povzročijo neenakomernost mešanice.

4.2 Nadzor kakovosti gradnje

Nadzor kakovosti za gradnjo s kratko rezanim bazaltnim vlaknobetonskim betonom se mora osredotočiti na pregled surovin, natančnost merjenja, in kakovost postopka mešanja.

4.2.1 Načrtovanje razmerja mešanja

V dejanski gradnji, Različne odmerke kratkorezanih bazaltnih vlaken je treba izbrati v razumnem območju glede na zahteve projekta. Ker kratko rezano bazaltno vlakno samo po sebi kemično ne reagira z drugimi betonskimi komponentami ali dodatki, Njegovo odmerjanje običajno ne spremeni prvotnih načel načrtovanja razmerja betonske mešanice. Med gradnjo, Kakovost vseh materialov mora biti strogo določena glede na razmerje gradbene mešanice in količino mešanice za posamezno mešanico. Tabela 2 prikazuje primer optimalnega razmerja mešanice za beton, ojačan z bazaltnimi vlakni.

Testi so pokazali, da večji odmerek vlaken ne pomeni nujno boljše odpornosti proti razpokam. Ko odmerek ne presega 1.2kg/m²3, Tlačna trdnost betona kaže trend začetnega povečanja, ki mu sledi zmanjšanje (z doseganjem najvišje vrednosti) z naraščanjem odmerka vlaken.

4.2.2 Zaporedje in način hranjenja

Med postopkom mešanja, kratko rezanih bazaltnih vlaken je treba dodati hkrati z agregati, kot sta pesek in kamen. Priporočljivo je, da vlakna med polaganjem enakomerno potresete po pesku in kamenju, in nato dodajte vodo za mokro mešanje.

Metode dodajanja vlaknin lahko razdelimo na ročno in avtomatsko dovajanje:

• Ročno hranjenje: Stehtana bazaltna vlakna se ročno dodajajo po tem, ko je vroči agregat vstavljen v mešalnik. Ta metoda vključuje visoko delovno intenzivnost, relativno nižja enakomernost mešanja, in zahteva ustrezno podaljšanje časa mešanja, da se zagotovi enakomerna disperzija vlaken.

• Samodejno hranjenje: Samodejni bazaltna vlakna Dozirni stroj se uporablja za avtomatsko odmerjanje in sočasno dodajanje z vročim agregatom mešalnika. Dozirni stroj za vlakna je običajno opremljen z avtomatskim odmerjanjem, predhodno dispergiranje, in pnevmatski transportni mehanizmi, ponuja prednosti priročnosti, hitro, in natančno seštevanje. Ustrezno metodo je treba izbrati glede na gradbene pogoje.

4.2.3 Prilagoditev posedanja

Dodatek vlaken nekoliko poveča viskoznost betonske mešanice, kar vpliva na padec. Če podlaga ne izpolnjuje gradbenih zahtev, Za prilagoditev je treba prednostno uporabiti mehčalo ali sredstvo za zmanjšanje vode. Težave se ne bi smelo rešiti s povečanjem vsebnosti vode.

4.2.4 Oblikovanje in strjevanje

Za oblikovanje betona, pomešanega s kratko rezanimi bazaltnimi vlakni, ni posebnih zahtev. vendar je treba zagotoviti zadostno vibriranje in zbijanje. Zahteve za strjevanje so enake kot za navaden beton.

Kratek primer uporabe kratko rezanega bazaltnega vlaknatega betona

Hitra cesta Jing-Zhu (odsek od Anyanga do Xinxianga) je nacionalna magistralna cesta in ključni del omrežja hitrih cest v provinci Henan. Zaradi visokega nasipa in slabe kakovosti talne podlage na tem odseku, Neenakomerno posedanje podlage in druge napake so se pojavile kmalu po odprtju. V zadnjih letih, zaradi povečanega obsega prometa in povečanja števila preobremenjenih vozil, pločnik je večkrat trpel zaradi različnih napak, kot so vzdolžne in prečne razpoke, luknje, poravnava, razpoke v mreži, in pokanje aligatorjev. To ne le resno ogroža varnost vožnje, temveč predstavlja tudi velike težave pri vsakodnevnem vzdrževanju. Poleg tega, Prvotna štiripasovna zasnova že dolgo ni zadostila prometnim potrebam, kar zahteva širitev in rekonstrukcijo.

Kratkorezan bazaltni vlaknasti beton je bil uporabljen pri zasipavanju podlage tega projekta. Praksa je pokazala, da se je njegova natezna trdnost povečala za več kot $30\; \%$, njegova odpornost na utrujenost se je izboljšala za več kot $30\; \%$, in njegova odpornost proti kolesnicam se je povečala za več kot $300\; \%$. Pokazal se je kot pomemben dejavnik pri preprečevanju vzdolžnih razpok, zaviranje širjenja razpok, in podaljšanje življenjske dobe vozišča.

S svojimi edinstvenimi mehanskimi lastnostmi, odlična stabilnost, in visoka stroškovna učinkovitost, Kratko rezano bazaltno vlakno je postalo učinkovit material za ojačitev betona. Možnosti uporabe kratkorezanega bazaltnega vlaknobetona so izjemno široke. Pričakuje se, da bodo njegove pomembne prednosti pri izboljšanju inženirske zmogljivosti in podaljšanju življenjske dobe prinesle dobre gospodarske in družbene koristi, kar ga v prihodnosti uvršča med pomembne gradbene materiale na področju gradbeništva.