Performance Optimization at Engineering Application Research ng Short-Cut Basalt Fiber-Reinforced Concrete

Sa nakalipas na mga taon,highway engineering ng China Konstruksyon ay mabilis na umunlad, at ang teknolohiya ng kongkretong istraktura ay nakamit ang makabuluhang pag-unlad, pag-iipon ng maraming advanced at mature na mga teknikal na tagumpay. Ang disenyo ng konkretong istraktura ay malawakang inilapat sa larangan ng pagtatayo ng imprastraktura, pagpapakita ng kahalagahan nito. gayunpaman, kasama ng mga tagumpay na ito, ang problema ng pagbitak ng kongkreto ay lalong nagiging prominente. Ang pagkakaroon ng mga bitak ay nakompromiso ang pagganap ng kongkreto, kapansin-pansing pagbabawas nito lakas ng makunat, na siyang pangunahing dahilan para sa malutong na pagkabigo na ipinakita ng kongkreto. Short-cut basalt fiber, bilang isang nobelang hibla na materyal, ay naging isang mahusay na materyal na pampalakas ng kongkreto dahil sa mga natatanging mekanikal na katangian nito, magandang katatagan, at mataas na cost-effectiveness.Ang artikulong ito ay tumutuon sa mga katangian ng short-cut Basalt Fiber at tuklasin ang praktikal na aplikasyon nito sa kongkretong reinforcement at pagpapalakas.

2. Mga Katangian ng Short-Cut Basalt Fiber

2.1 Kahulugan

basalt fiber ay isang inorganic na mineral fiber na pinoproseso sa pamamagitan ng pagputol ng tuluy-tuloy na basalt fiber sa mga haba na karaniwang mas mababa sa $50\text{mm}$. Maaari itong magkalat nang pantay sa loob ng kongkreto. Ayon sa aplikasyon nito, maaari itong pangunahing uriin sa: anti-cracking fiber para sa kongkreto ($\text{BF}$), nagpapatigas at nagpapatibay ng hibla para sa kongkreto ($\text{BZ}$), at anti-cracking fiber para sa mortar ($\text{BSF}$), bukod sa iba pa.

2.2 Pagganap ng Short-Cut Basalt Fiber

Short-cut basalt fiber nagtataglay ng mahusay na mga katangian ng mataas na lakas at mataas na modulus. Maaabot ang tensile strength nito $1050\text{-}1250\text{MPa}$, at ang elastic modulus nito ay hindi bababa sa $34\text{GPa}$. Nito paglaban sa mataas na temperatura ay namumukod-tangi, pinapayagan itong gumana nang tuluy-tuloy sa loob ng malawak na hanay ng temperatura ng −269∘C sa 650∘C. Ito ay nagpapakita ng mataas paglaban sa kaagnasan at katatagan ng kemikal sa corrosive media tulad ng mga acid, alkalis, at mga asin. Lalo na sa alkaline media tulad ng saturated alkali solution at semento, ang single-filament fracture strength retention rate nito ay mas malaki kaysa sa $75\%$, nagpapakita ng mahusay na pagtutol sa alkali corrosion. Short-cut basalt fiber may magandang compatibility may mga inorganikong binder, isang moisture absorption rate na mas mababa kaysa $1\%$, at ang hygroscopicity nito ay hindi nagbabago sa paglipas ng panahon. Pinatutunayan nito ang magandang materyal na katatagan nito, mahabang buhay, at pagiging tugma sa kapaligiran habang ginagamit. Higit pa rito, ang hibla na ito ay mayroon ding mahusay na mga katangian tulad ng pagkakabukod, mataas na temperatura na pagsasala, paglaban sa radiation, at kakayahan sa pagpapadala ng alon. Ang mga indeks ng pagganap nito ay ipinapakita sa Talahanayan 1.

3. Application Analysis ng Short-Cut Basalt Fiber sa Concrete

Short-cut basalt fiber reinforced concrete nagsasangkot ng pagsasama ng isang tiyak na dami ng tuluy-tuloy o hindi tuloy-tuloy na short-cut basalt fiber sa kongkreto sa angkop na paraan. Habang pinapanatili ang orihinal na bentahe ng compressive strength ng kongkreto, ang pamamaraang ito ay maaaring makabuluhang mapabuti ito katigasan at lakas ng makunat, sa gayon ay epektibong nagpapatibay at nagpapatibay sa kongkreto at nagpapahaba ng buhay ng serbisyo ng istraktura ng engineering.

Bilang karagdagan sa basalt fiber, carbon fiber, hibla ng salamin, aramid fiber, at ang iba ay ginamit din bilang mga materyales na pampatibay sa kongkreto. gayunpaman, Ang pangmatagalang kasanayan ay nagpapakita na ang mga materyales na ito ay nagpapakita ng ilang mga isyu kapag inilapat sa kongkreto, ginagawa itong mahirap na matugunan ang pangangailangan sa merkado para sa mataas na pagganap ng kongkreto. Ang paglitaw ng short-cut basalt fiber ay pumupuno sa puwang na ito sa mga materyales at pamamaraan, lubos na nagtataguyod ng pagbuo ng kongkretong pagpapalakas at teknolohiya ng pagpapalakas. Ang papel nito sa kongkretong reinforcement at pagpapalakas ay pangunahing makikita sa mga sumusunod na aspeto:

1. Epektibong Pag-iwas sa Crack: Dahil sa dami nito at mga bentahe ng surface area, Ang short-cut basalt fiber ay maaaring epektibong pigilan ang mga micro-crack, pinipigilan ang kanilang koneksyon at pagpapalawak. Samantala, napagtatagumpayan nito ang mga kawalan ng iba pang mga sintetikong hibla, tulad ng mababang density, mababang lakas ng makunat, at mababang elastic modulus. Hindi ito madaling mahihiwalay sa panahon ng pagpapalaganap ng crack, na maaaring makabuluhang pigilan ang pagbuo ng mga micro-crack at maantala ang pagbuo ng mga bagong bitak, positibong nakakaapekto sa pagpapabuti ng pagkamatagusin ng kongkreto at paglaban sa freeze-thaw.

2. Pinagsasama ang High Modulus at Convenience sa Konstruksyon: Ang short-cut basalt fiber ay hindi lamang gumagamit ng mga pakinabang na katulad ng mataas na modulus ng steel fiber at mataas na single-filament na tensile strength upang pigilan ang pagpapalawak ng crack, ngunit epektibo ring nagtagumpay sa mga kakulangan ng bakal na hibla, tulad ng madaling clumping sa panahon ng paghahalo at kahirapan sa pumping at construction.

3. Magandang Dispersibility at Compatibility: Bilang isang silicate-based inorganic fiber, Ang short-cut basalt fiber ay may natural na pagkakatugma sa mga cementitious na materyales. Ang density nito (tinatayang. 2.63-2.80g/cm3) ay malapit sa semento kongkreto at mortar, na nagreresulta sa mahusay na kakayahang magamit. Sa sandaling idinagdag, maaari itong magkalat nang pantay-pantay sa buong konkretong istraktura.

4. Napakahusay na tibay: Ang surface-modified short-cut basalt fiber ay nagpapakita ng "inert fiber" na mga katangian, nagpapakita ng natitirang paglaban sa mataas na temperatura, kaagnasan, at epekto. Ito ay nagpapanatili ng katatagan kahit na sa mataas na temperatura at lubhang kinakaing unti-unti na mga kapaligiran, at maaari nitong mapahusay ang deformation resistance ng semento matrix. Samakatuwid, maaari itong umangkop sa mahigpit na kapaligiran ng paghahalo ng kongkreto, pagbuhos, setting, at mga yugto ng serbisyo, makabuluhang pagpapabuti ng tibay ng kongkreto.

Sa buod, Ang short-cut basalt fiber ay maaaring epektibong mapabuti ang epekto ng paglaban ng kongkreto, bawasan ang brittleness nito, at komprehensibong mapahusay ang mga mekanikal na katangian nito. Sa partikular, gumagana ito sa mga konkretong istruktura upang pigilan ang pag-crack, maiwasan ang pagtagos, mapahusay ang tibay, mapabuti ang epekto at makunat na kapasidad, at tumulong na mapabuti ang kalidad ng ibabaw.

4. Mga Paraan sa Paggawa at Pag-iingat para sa Short-Cut Basalt Fiber Concrete

4.1 Temperatura ng Konstruksyon

Ang short-cut basalt fiber concrete ay dapat gawin sa mga temperatura sa pagitan −5∘C at 25∘C. Ang mga temperatura na masyadong mataas o masyadong mababa ay maaaring humantong sa hindi pagkakapareho ng pinaghalong.

4.2 Kontrol sa Kalidad ng Konstruksyon

Ang kontrol sa kalidad para sa short-cut na basalt fiber concrete construction ay dapat tumuon sa inspeksyon ng hilaw na materyal, katumpakan ng pagsukat, at ang kalidad ng pamamaraan ng paghahalo.

4.2.1 Mix Proportion Design

Sa aktwal na konstruksyon, iba't ibang mga short-cut basalt fiber dosages ay dapat piliin sa loob ng isang makatwirang hanay batay sa mga kinakailangan ng proyekto. Dahil ang short-cut basalt fiber mismo ay hindi chemically react sa iba pang mga kongkretong sangkap o admixtures, karaniwang hindi binabago ng dosis nito ang orihinal na mga prinsipyo ng disenyo ng proporsyon ng konkretong halo. Sa panahon ng pagtatayo, ang kalidad ng lahat ng mga materyales ay dapat na mahigpit na tinutukoy ayon sa proporsyon ng paghahalo ng konstruksiyon at ang dami ng batch para sa isang solong halo. Ang talahanayan 2 ay nagbibigay ng isang halimbawa ng pinakamainam na proporsyon ng halo para sa basalt fiber reinforced concrete.

Ipinakita ng mga pagsusuri na ang isang mas mataas na dosis ng hibla ay hindi kinakailangang magresulta sa mas mahusay na resistensya sa crack. Kapag hindi lumampas ang dosis 1.2kg/m3, ang compressive strength ng kongkreto ay nagpapakita ng trend ng paunang pagtaas na sinusundan ng pagbaba (nagpapakita ng peak value) habang tumataas ang fiber dosage.

4.2.2 Pagkakasunod-sunod at Paraan ng Pagpapakain

Sa panahon ng proseso ng paghahalo, short-cut basalt fiber dapat idagdag nang sabay-sabay sa mga pinagsama-samang tulad ng buhangin at bato. Inirerekomenda na iwiwisik ang hibla nang pantay-pantay sa buhangin at bato sa panahon ng kanilang paglalagay, at pagkatapos ay magdagdag ng tubig para sa basa na paghahalo.

Ang mga paraan ng pagdaragdag ng hibla ay maaaring nahahati sa manu-mano at awtomatikong pagpapakain:

• Manu-manong Pagpapakain: Ang weighed basalt fiber ay manu-manong idinaragdag pagkatapos mailagay ang mainit na pinagsama-samang bagay sa mixer. Ang pamamaraang ito ay nagsasangkot ng mataas na lakas ng paggawa, medyo mas mababang pagkakapareho ng paghahalo, at nangangailangan ng naaangkop na extension ng oras ng paghahalo upang matiyak ang pare-parehong pagpapakalat ng hibla.

• Awtomatikong Pagpapakain: Isang awtomatiko basalt fiber dosing machine ay ginagamit para sa automated na pagsukat at sabay-sabay na karagdagan sa mainit na pinagsama-samang mixer. Ang fiber dosing machine ay karaniwang nilagyan ng awtomatikong pagsukat, pre-dispersing, at mga mekanismo ng pneumatic conveying, nag-aalok ng mga pakinabang ng maginhawa, mabilis, at tumpak na karagdagan. Ang naaangkop na paraan ay dapat piliin batay sa mga kondisyon ng konstruksiyon.

4.2.3 Pagsasaayos ng Slump

Ang pagdaragdag ng hibla ay bahagyang nagpapataas ng lagkit ng kongkretong pinaghalong, na nakakaapekto sa pagbagsak. Kung ang pagbagsak ay hindi nakakatugon sa mga kinakailangan sa pagtatayo, isang plasticizer o water-reducing agent ay dapat na mas gustong gamitin para sa pagsasaayos. Ang isyu ay hindi dapat malutas sa pamamagitan ng pagtaas ng nilalaman ng tubig.

4.2.4 Pagbubuo at Paggamot

Walang mga espesyal na kinakailangan para sa pagbuo ng kongkreto na may halong short-cut basalt fiber, ngunit dapat tiyakin ang sapat na panginginig ng boses at compaction. Ang mga kinakailangan sa paggamot nito ay kapareho ng para sa ordinaryong kongkreto.

Maikling Application Case ng Short-Cut Basalt Fiber Concrete

Ang Jing-Zhu Expressway (Anyang hanggang Xinxiang section) ay isang pambansang trunk highway at isang mahalagang bahagi ng network ng expressway ng Henan Province. Dahil sa mataas na embankment fill at hindi magandang kalidad ng subgrade na lupa sa seksyong ito, subgrade hindi pantay na settlement at iba pang mga depekto ay lumitaw kaagad pagkatapos ng pagbubukas nito. Sa nakalipas na mga taon, sa pagdami ng dami ng trapiko at pagdami ng mga sasakyang sobrang kargado, ang pavement ay paulit-ulit na nagdusa mula sa iba't ibang mga depekto tulad ng longitudinal at transverse cracks, mga lubak, kasunduan, pag-crack ng grid, at pag-crack ng buwaya. Hindi lamang ito seryosong nagbabanta sa kaligtasan sa pagmamaneho ngunit nagdudulot din ng malaking kahirapan para sa pang-araw-araw na pagpapanatili. Higit pa rito, ang orihinal na disenyong may apat na lane ay matagal nang nabigo upang matugunan ang mga pangangailangan sa transportasyon, nangangailangan ng pagpapalawak at muling pagtatayo.

Short-cut basalt fiber concrete ay inilapat sa subgrade na pagpuno ng proyektong ito. Ipinakita ng pagsasanay na ang lakas ng makunat nito ay tumaas ng higit $30\%$, ang paglaban nito sa pagkapagod ay bumuti ng higit $30\%$, at ang rutting resistance nito ay tumaas ng higit $300\%$. Nagpakita ito ng makabuluhang pagiging epektibo sa pagpigil sa mga longhitudinal crack, pinipigilan ang pagpapalawak ng crack, at pagpapahaba ng buhay ng serbisyo ng simento.

Sa mga kakaibang mekanikal na katangian nito, mahusay na katatagan, at mataas na pagiging epektibo sa gastos, Ang short-cut basalt fiber ay naging isang mahusay na materyal na pampalakas ng kongkreto. Ang mga prospect ng aplikasyon para sa short-cut basalt fiber concrete ay napakalawak. Ang mga makabuluhang pakinabang nito sa pagpapahusay ng pagganap ng engineering at pagpapahaba ng buhay ng serbisyo ay inaasahang magbubunga ng magandang pang-ekonomiya at panlipunang benepisyo, pagpoposisyon nito bilang mahalagang materyal sa konstruksiyon sa larangan ng civil engineering sa hinaharap.