Prestandaoptimering och teknisk tillämpningsforskning av kortskuren basaltfiberarmerad betong

Under senare år,Kinas vägteknik Konstruktion har utvecklats snabbt, och betongkonstruktionstekniken har gjort betydande framsteg, ackumulerat ett flertal avancerade och mogna tekniska framsteg. Betongkonstruktionsdesign har använts i stor utsträckning inom infrastrukturbyggande, visar dess betydelse. Dock, tillsammans med dessa prestationer, problemet med betongsprickbildning blir alltmer framträdande. Förekomsten av sprickor försämrar betongens prestanda, avsevärt minskar dess draghållfasthet, vilket är den främsta orsaken till det spröda brott som betong uppvisar. Kortskuren basaltfiber, som ett nytt fibermaterial, har blivit ett utmärkt betongarmeringsmaterial tack vare sina unika mekaniska egenskaper, god stabilitet, och hög kostnadseffektivitet.Den här artikeln kommer att fokusera på egenskaperna hos genvägar Basaltfiber och utforska dess praktiska tillämpning inom betongarmering och förstärkning.

2. Egenskaper hos kortskuren basaltfiber

2.1 Definition

basaltfiber är en oorganisk mineralfiber som bearbetas genom att skära kontinuerlig basaltfiber i längder vanligtvis kortare än $50\text{mm}$. Den kan fördelas jämnt i betongen. Enligt dess tillämpning, det kan huvudsakligen klassificeras i: sprickskyddande fiber för betong ($\text{BF}$), härdnings- och förstärkningsfiber för betong ($\text{BZ}$), och sprickskyddande fiber för murbruk ($\text{BSF}$), bland andra.

2.2 Prestanda för Kortskuren basaltfiber

Genväg basaltfiber har utmärkta egenskaper hos hög hållfasthet och hög modul. Dess draghållfasthet kan nå $1050\text{-}1250\text{MPa}$, och dess elasticitetsmodul är inte mindre än $34\text{GPa}$. Dess högtemperaturbeständighet är enastående, vilket gör att den kan arbeta kontinuerligt inom ett brett temperaturområde på −269∘C till 650∘C. Den uppvisar hög korrosionsbeständighet och kemisk stabilitet i korrosiva medier såsom syror, alkalier, och salter. Särskilt i alkaliska medier som mättad alkalilösning och cement, dess brottstyrkebevarandegrad för en enda filament är större än $75\; \%$, visar utmärkt motståndskraft mot alkalikorrosion. Kortskuren basaltfiber har god kompatibilitet med oorganiska bindemedel, en fuktabsorptionshastighet lägre än $1\%$, och dess hygroskopicitet förändras inte över tid. Detta bevisar dess goda materialstabilitet, lång livslängd, och miljökompatibilitet under användning. Dessutom, denna fiber har också utmärkta egenskaper som isolering, högtemperaturfiltrering, strålningsmotstånd, och vågöverföringsförmåga. Dess prestandaindex visas i tabell 1.

3. Tillämpningsanalys av kortskuren basaltfiber i betong

Kortskuren basaltfiberarmerad betong innebär att man på lämpligt sätt införlivar en viss mängd kontinuerlig eller diskontinuerlig kortskuren basaltfiber i betongen. Medan den ursprungliga fördelen med betongens tryckhållfasthet bibehålls, denna metod kan avsevärt förbättra dess seghet och draghållfasthet, därigenom effektivt förstärks och stärks betongen och konstruktionens livslängd förlängs.

Utöver basaltfiber, kolfiber, glasfiber, aramidfiber, och andra har också använts som armeringsmaterial i betong. Dock, Långvarig praxis visar att dessa material medför vissa problem när de appliceras på betong, vilket gör det svårt att möta marknadens efterfrågan på högpresterande betong. Framväxten av kortskuren basaltfiber fyller denna lucka i material och metoder, starkt främjande av utvecklingen av betongförstärknings- och armeringsteknik. Dess roll i betongarmering och förstärkning återspeglas huvudsakligen i följande aspekter:

1. Effektiv sprickhämning: På grund av dess fördelar med kvantitet och yta, kortskuren basaltfiber kan effektivt begränsa mikrosprickor, förhindrar deras sammankoppling och expansion. Under tiden, den övervinner nackdelarna med andra syntetiska fibrer, såsom låg densitet, låg draghållfasthet, och låg elasticitetsmodul. Den dras inte lätt isär under sprickutbredning, vilket avsevärt kan hämma utvecklingen av mikrosprickor och fördröja bildandet av nya sprickor, vilket positivt påverkar förbättringen av betongens permeabilitet och frys- och töbeständighet.

2. Kombinerar hög modul med bekvämlighet vid konstruktion: Kortskuren basaltfiber utnyttjar inte bara fördelar som liknar stålfiberns höga modul och höga draghållfasthet i en enda filament för att hämma sprickutvidgning, men övervinner också effektivt nackdelarna med stålfiber, såsom lätt klumpbildning under blandning och svårigheter med pumpning och konstruktion.

3. God dispergerbarhet och kompatibilitet: Som en silikatbaserad oorganisk fiber, Kortskuren basaltfiber har naturlig kompatibilitet med cementbaserade material. Dess densitet (ca. 2,63-2,80g/cm²3) ligger nära den för cementbetong och murbruk, vilket resulterar i god bearbetbarhet. När den väl har lagts till, den kan fördelas jämnt i hela betongkonstruktionen.

4. Utmärkt hållbarhet: Ytmodifierad kortskuren basaltfiber uppvisar egenskaper som "inert fiber", visar enastående motståndskraft mot höga temperaturer, korrosion, och påverkan. Den bibehåller stabilitet även i höga temperaturer och mycket korrosiva miljöer, och det kan förbättra cementmatrisens deformationsmotstånd. Därför, den kan anpassa sig till de stränga miljöerna vid betongblandning, hälla, miljö, och servicesteg, avsevärt förbättra varaktighet av betongen.

Sammanfattningsvis, kortskuren basaltfiber kan effektivt förbättra betongens slagtålighet, minska dess sprödhet, och förbättra dess mekaniska egenskaper avsevärt. Speciellt, den fungerar i betongkonstruktioner för att förhindra sprickbildning, förhindra läckage, förbättra hållbarheten, förbättra slag- och draghållfasthet, och bidra till att förbättra ytkvaliteten.

4. Byggmetoder och försiktighetsåtgärder för kortskuren basaltfiberbetong

4.1 Byggtemperatur

Kortskuren basaltfiberbetong bör konstrueras vid temperaturer mellan −5∘C och 25∘C. För höga eller för låga temperaturer kan leda till att blandningen blir ojämn.

4.2 Kvalitetskontroll av byggbranschen

Kvalitetskontroll för kortskuren basaltfiberbetongkonstruktion bör fokusera på råmaterialinspektion, mätnoggrannhet, och kvaliteten på blandningsproceduren.

4.2.1 Blandningsproportionsdesign

I själva byggandet, Olika doser av korta basaltfibrer bör väljas inom ett rimligt intervall baserat på projektets krav. Eftersom kortskuren basaltfiber i sig inte reagerar kemiskt med andra betongkomponenter eller tillsatsmedel, Dess dosering förändrar vanligtvis inte de ursprungliga principerna för betongblandningsproportioner. Under byggnationen, Kvaliteten på alla material måste strikt bestämmas enligt byggblandningens andel och batchmängden för en enskild blandning. Tabell 2 ger ett exempel på optimal blandningsproportion för basaltfiberarmerad betong.

Tester har visat att en högre fiberdosering inte nödvändigtvis resulterar i bättre sprickmotståndskraft. När dosen inte överstiger 1.2kg/m²3, Betongens tryckhållfasthet visar en trend av initial ökning följt av en minskning (med ett toppvärde) allt eftersom fiberdoseringen ökar.

4.2.2 Matningssekvens och metod

Under blandningsprocessen, kortskuren basaltfiber bör tillsättas samtidigt med ballastmaterial som sand och sten. Det rekommenderas att fibern fördelas jämnt i sanden och stenen under placeringen, och tillsätt sedan vatten för våtblandning.

Metoder för fibertillsats kan delas in i manuell och automatisk matning:

• Manuell matning: Den vägda basaltfibern tillsätts manuellt efter att det varma ballasten har placerats i blandaren. Denna metod innebär hög arbetsintensitet, relativt lägre blandningsuniformitet, och kräver en lämplig förlängning av blandningstiden för att säkerställa jämn fiberspridning.

• Automatisk matning: En automatisk basaltfiber Doseringsmaskinen används för automatisk dosering och samtidig tillsats av blandarens varma aggregat. Fiberdoseringsmaskinen är vanligtvis utrustad med automatisk dosering, fördispergering, och pneumatiska transportmekanismer, erbjuder fördelarna med bekvämlighet, snabb, och noggrann addition. Lämplig metod bör väljas baserat på byggförhållandena.

4.2.3 Justering av sättning

Tillsatsen av fiber ökar betongblandningens viskositet något, vilket påverkar nedgången. Om nedgången inte uppfyller byggkraven, Ett mjukningsmedel eller vattenreducerande medel bör företrädesvis användas för justering. Problemet bör inte lösas genom att öka vattenhalten.

4.2.4 Formning och härdning

Inga speciella krav finns för formning av betong blandad med kortskuren basaltfiber, men tillräcklig vibration och komprimering måste säkerställas. Dess härdningskrav är desamma som för vanlig betong.

Kortfattat tillämpningsfall för kortskuren basaltfiberbetong

Jing-Zhu-motorvägen (sträckan Anyang till Xinxiang) är en nationell huvudväg och en viktig del av Henan-provinsens motorvägsnätverk. På grund av den höga fyllnadsnivån i vallarna och den dåliga jordkvaliteten i undergrunden i detta avsnitt, ojämna sättningar i undergrunden och andra defekter uppstod strax efter att den öppnades. Under senare år, med den ökade trafikvolymen och ökningen av överlastade fordon, beläggningen har upprepade gånger lidit av olika defekter såsom längsgående och tvärgående sprickor, gropar, lösning, sprickbildning i nätet, och alligatorknäck. Detta hotar inte bara allvarligt körsäkerheten utan utgör också stora svårigheter för det dagliga underhållet. Dessutom, den ursprungliga fyrfiliga designen har länge misslyckats med att möta transportbehoven, vilket kräver utbyggnad och ombyggnad.

Kortskuren basaltfiberbetong applicerades i undergrundsfyllningen i detta projekt. Praktiken har visat att dess draghållfasthet ökade med över $30\; \%$, dess utmattningsbeständighet förbättrades med över $30\; \%$, och dess spårbildningsmotstånd ökade med över $300\; \%$. Det har visat sig vara betydande effektivt för att förhindra längsgående sprickor, hämmar sprickutvidgning, och förlänger beläggningens livslängd.

Med sina unika mekaniska egenskaper, utmärkt stabilitet, och hög kostnadseffektivitet, Kortskuren basaltfiber har blivit ett effektivt betongarmeringsmaterial. Användningsmöjligheterna för kortskuren basaltfiberbetong är extremt breda. Dess betydande fördelar med att förbättra teknisk prestanda och förlänga livslängden förväntas ge goda ekonomiska och sociala fördelar, positionera det som ett viktigt byggnadsmaterial inom framtidens anläggningsteknik.