Оптимизација перформанси и инжењерска примена бетона армираног базалтним влакнима кратког сечења

Последњих година,Кинеско инжењерство аутопутева Грађевинарство брзо се развио, и технологија бетонских конструкција је постигла значајан напредак, акумулирајући бројна напредна и зрела техничка достигнућа. Пројектовање бетонских конструкција се широко примењује у области изградње инфраструктуре, показујући његов значај. Међутим, заједно са овим достигнућима, проблем пуцање бетона постаје све истакнутији. Присуство пукотина угрожава перформансе бетона, значајно смањујући његово затезна чврстоћа, што је главни разлог за крхки лом који показује бетон. Кратко сечена базалтна влакна, као нови влакнасти материјал, постао је одличан материјал за армирање бетона због својих јединствених механичких својстава, добра стабилност, и високу исплативост.Овај чланак ће се фокусирати на карактеристике пречица Базалтна влакна и истражити његову практичну примену у армирању и ојачавању бетона.

2. Особине кратко сечених базалтних влакана

2.1 Дефиниција

базалтна влакна је неорганско минерално влакно које се обрађује сечењем континуираних базалтних влакана на дужине обично мање од $50\text{мм}$. Може се равномерно распоредити унутар бетона. Према његовој примени, може се углавном класификовати на: влакна против пуцања за бетон ($\text{БФ}$), влакна за очвршћавање и јачање бетона ($\text{БЗ}$), и влакна против пуцања за малтер ($\text{БСФ}$), између осталог.

2.2 Перформансе Кратко сечена базалтна влакна

Пречица базалтна влакна поседује одлична својства висока чврстоћа и висок модул. Његова затезна чврстоћа може достићи $1050\text{-}1250\text{МПа}$, а његов модул еластичности није мањи од $34\text{Просек оцена}$. Његово отпорност на високе температуре је изванредан, што му омогућава континуирани рад у широком температурном опсегу −269∘Ц до 650∘Ц. Показује високу отпорност на корозију и хемијска стабилност у корозивним медијима као што су киселине, алкалије, и соли. Посебно у алкалним срединама као што су засићени алкални раствори и цемент, његова стопа задржавања чврстоће на лом једног филамента је већа од $75\%$, показујући одличну отпорност на алкалну корозију. Кратко сечена базалтна влакна има добра компатибилност са неорганским везивима, брзина апсорпције влаге нижа од $1\%$, и његова хигроскопност се не мења током времена. Ово доказује његову добру материјалну стабилност, дуг век трајања, и еколошку компатибилност током употребе. Штавише, Ово влакно такође има одличне карактеристике као што је изолација, филтрација на високој температури, отпорност на зрачење, и могућност преноса таласа. Његови индекси учинка приказани су у Табели 1.

3. Анализа примене кратко сечених базалтних влакана у бетону

Кратко сечени бетон армиран базалтним влакнима подразумева уградњу одређене количине континуираних или дисконтинуираних кратко исечених базалтних влакана у бетон на одговарајући начин. Задржавајући оригиналну предност бетонске чврстоће на притисак, Ова метода може значајно побољшати његово жилавост и затезна чврстоћа, чиме се ефикасно армира и јача бетон и продужава век трајања инжењерске конструкције.

Поред базалтна влакна, угљенична влакна, стаклена влакна, арамидна влакна, а други су такође коришћени као материјали за армирање бетона. Међутим, Дугогодишња пракса показује да ови материјали представљају одређене проблеме када се примењују на бетон, што отежава задовољавање тржишне потражње за висококвалитетним бетоном. Појава кратко сечених базалтних влакана попуњава ову празнину у материјалима и методама, значајно промовишући развој технологије јачања и армирања бетона. Његова улога у армирању и јачању бетона се углавном огледа у следећим аспектима:

1. Ефикасна инхибиција пукотина: Због своје количине и предности површине, Кратко исечена базалтна влакна могу ефикасно да зауставе микропукотине, спречавајући њихово повезивање и ширење. У међувремену, превазилази недостатке других синтетичких влакана, као што су ниска густина, ниска затезна чврстоћа, и низак модул еластичности. Не може се лако раздвојити током ширења пукотине, што може значајно инхибирати развој микропукотина и одложити стварање нових пукотина, позитивно утиче на побољшање пропустљивости бетона и отпорности на смрзавање и одмрзавање.

2. Комбинује висок модул еластичности са практичношћу конструкције: Кратко сечена базалтна влакна не само да користе предности сличне високом модулу еластичности челичних влакана и високој затезној чврстоћи појединачних влакана како би спречила ширење пукотина, али такође ефикасно превазилази недостатке челичних влакана, као што су лако згрушавање током мешања и потешкоће са пумпањем и изградњом.

3. Добра дисперзибилност и компатибилност: Као неорганско влакно на бази силиката, Кратко исечена базалтна влакна имају природну компатибилност са цементним материјалима. Његова густина (приближно 2,63-2,80г/цм3) је близак оном од цементног бетона и малтера, што резултира добром обрадивошћу. Једном додато, Може се равномерно распоредити по целој бетонској конструкцији.

4. Одлична издржљивост: Површински модификована кратко сечена базалтна влакна показују карактеристике „инертних влакана“, показујући изузетну отпорност на високе температуре, корозија, и утицај. Одржава стабилност чак и на високим температурама и у веома корозивним срединама, и може побољшати отпорност цементне матрице на деформацију. Стога, може се прилагодити ригорозним условима мешања бетона, сипање, подешавање, и фазе услуге, значајно побољшавајући издржљивост од бетона.

Укратко, Кратко исечена базалтна влакна могу ефикасно побољшати отпорност бетона на ударце, смањити његову крхкост, и свеобухватно побољшати његова механичка својства. Конкретно, делује у бетонским конструкцијама тако што спречава пуцање, спречити цурење, повећати издржљивост, побољшати ударну и затезну снагу, и помоћи у побољшању квалитета површине.

4. Методе изградње и мере предострожности за кратко сечени базалтни влакнасти бетон

4.1 Температура конструкције

Кратко сечени базалтни влакнасти бетон треба градити на температурама између −5∘Ц и 25∘Ц. Превисоке или прениске температуре могу довести до неуједначености смеше.

4.2 Контрола квалитета изградње

Контрола квалитета за кратке резане базалтне влакнасте бетонске конструкције треба да се фокусира на инспекцију сировина, тачност мерења, и квалитет поступка мешања.

4.2.1 Дизајн пропорције мешања

У стварној градњи, Различите дозе кратко сечених базалтних влакана треба одабрати у разумном опсегу на основу захтева пројекта. Пошто кратко сечена базалтна влакна сама по себи хемијски не реагују са другим компонентама или додацима бетона, Његово дозирање обично не мења оригиналне принципе пројектовања пропорције бетонске мешавине. Током изградње, Квалитет свих материјала мора бити строго одређен према пропорцији грађевинске мешавине и количини серије за једну мешавину. Табела 2 даје пример оптималне пропорције мешавине за бетон армиран базалтним влакнима.

Тестови су показали да већа доза влакана не мора нужно резултирати бољом отпорношћу на пуцање. Када доза не прелази 1.2кг/м²3, Притисна чврстоћа бетона показује тренд почетног повећања, након чега следи смањење (са максималном вредношћу) како се доза влакана повећава.

4.2.2 Редослед и метод храњења

Током процеса мешања, кратко исечена базалтна влакна треба додавати истовремено са агрегатима као што су песак и камен. Препоручује се равномерно посипање влакана по песку и камену током њиховог постављања, а затим додајте воду за мокро мешање.

Методе додавања влакана могу се поделити на ручно и аутоматско храњење:

• Ручно храњење: Измерена базалтна влакна се ручно додају након што се врући агрегат стави у мешалицу. Ова метода подразумева висок интензитет рада, релативно нижа уједначеност мешања, и захтева одговарајуће продужење времена мешања како би се осигурала равномерна дисперзија влакана.

• Аутоматско храњење: Аутоматски базалтна влакна Дозирна машина се користи за аутоматско мерење и истовремено додавање са врућим агрегатом мешалице. Машина за дозирање влакана је обично опремљена аутоматским мерењем, претходно дисперговање, и пнеуматске транспортне механизме, нудећи предности практичности, брзо, и тачно сабирање. Одговарајући метод треба одабрати на основу услова градње.

4.2.3 Подешавање слегања

Додавање влакана незнатно повећава вискозност бетонске смеше, што утиче на пад. Ако спуст не испуњава грађевинске захтеве, За подешавање треба преферирати употребу пластификатора или средства за смањење воде. Проблем не би требало решити повећањем садржаја воде.

4.2.4 Обликовање и сушење

Не постоје посебни захтеви за формирање бетона помешаног са кратко сеченим базалтним влакнима, али се мора обезбедити довољно вибрирање и збијање. Његови захтеви за очвршћавање су исти као и за обичан бетон.

Кратак пример примене кратко сеченог базалтног влакнастог бетона

Аутопут Ђинг-Џу (деоница од Ањанга до Синсјанга) је национални магистрални аутопут и витални део мреже аутопутева провинције Хенан. Због високог насипа и лошег квалитета тла подлоге на овој деоници, неравномерно слегање подлоге и други недостаци појавили су се убрзо након његовог отварања. Последњих година, са порастом обима саобраћаја и повећањем преоптерећених возила, коловоз је више пута патио од разних недостатака као што су уздужне и попречне пукотине, рупе на путевима, насеље, пуцање мреже, и пуцање алигатора. Ово не само озбиљно угрожава безбедност вожње, већ представља и велике потешкоће за свакодневно одржавање. Штавише, Оригинални дизајн са четири траке одавно није задовољио потребе транспорта, што је захтевало проширење и реконструкцију.

Кратко сечени базалтни влакнасти бетон је примењен у попуњавању подлоге овог пројекта. Пракса је показала да се његова затезна чврстоћа повећала за преко $30\%$, његова отпорност на замор побољшана је за више од $30\%$, и његова отпорност на колотраг се повећала за преко $300\%$. Показао је значајну ефикасност у спречавању уздужних пукотина, спречавање ширења пукотина, и продужење века трајања коловоза.

Са својим јединственим механичким својствима, одлична стабилност, и високу исплативост, Кратко сечена базалтна влакна постала су ефикасан материјал за армирање бетона. Могућности примене кратко резаног базалтног влакнастог бетона су изузетно широке. Очекује се да ће његове значајне предности у побољшању инжењерских перформанси и продужењу века трајања донети добре економске и друштвене користи, позиционирајући га као важан грађевински материјал у области грађевинарства у будућности.