Оптимізація продуктивності та дослідження інженерного застосування короткорізного базальтового фібробетону

В останні роки,Китайське дорожнє будівництво Будівництво швидко розвивався, і технологія бетонних конструкцій досягла значного прогресу, накопичуючи численні передові та зрілі технічні досягнення. Проектування бетонних конструкцій широко застосовується в галузі будівництва інфраструктури, демонструючи його важливість. Однак, разом із цими досягненнями, проблема розтріскування бетону стає дедалі помітнішим. Наявність тріщин погіршує експлуатаційні характеристики бетону, помітно зменшуючи його міцність на розтяг, що є основною причиною крихкого руйнування, яке демонструє бетон. Коротко нарізане базальтове волокно, як новий волокнистий матеріал, став чудовим матеріалом для армування бетону завдяки своїм унікальним механічним властивостям, хороша стабільність, та висока економічна ефективність.У цій статті буде розглянуто характеристики коротких шляхів Базальтове волокно та дослідити його практичне застосування в армуванні та зміцненні бетону.

2. Властивості короткорізаного базальтового волокна

2.1 Визначення

базальтове волокно це неорганічне мінеральне волокно, яке обробляється шляхом розрізання безперервного базальтового волокна на довжини, зазвичай менше ніж $50\text{мм}$. Його можна рівномірно розподілити в бетоні. Згідно з його застосуванням, його можна в основному класифікувати на: антитріщиноутворююче волокно для бетону ($\text{БФ}$), фібра для зміцнення та зміцнення бетону ($\text{БЗ}$), та антитріщиноутворююче волокно для розчину ($\text{ЧСФ}$), серед інших.

2.2 Виконання Короткорізане базальтове волокно

Скорочений шлях базальтове волокно має чудові властивості висока міцність і високий модуль. Його міцність на розрив може досягати $1050\text{-}1250\text{МПа}$, а його модуль пружності не менше ніж $34\text{Середній бал}$. Його стійкість до високих температур є видатним, що дозволяє йому безперервно працювати в широкому діапазоні температур −269∘С до 650∘С. Він демонструє високий стійкість до корозії і хімічна стабільність у агресивних середовищах, таких як кислоти, луги, і солі. Особливо в лужних середовищах, таких як насичений розчин лугу та цемент, його коефіцієнт збереження міцності на розрив однієї нитки більший, ніж $75\%$, демонструючи чудову стійкість до лужної корозії. Коротко нарізане базальтове волокно має хороша сумісність з неорганічними зв'язуючими речовинами, коефіцієнт поглинання вологи нижчий за $1\%$, а його гігроскопічність не змінюється з часом. Це доводить його хорошу стійкість до матеріалу, тривалий термін служби, та екологічність під час використання. Крім того, це волокно також має чудові характеристики, такі як ізоляція, високотемпературна фільтрація, стійкість до випромінювання, та здатність передавати хвилі. Його показники ефективності наведено в таблиці 1.

3. Аналіз застосування короткорізаного базальтового волокна в бетоні

Короткорізаний базальтовий фібробетон передбачає включення певної кількості безперервного або переривчастого коротко нарізаного базальтового волокна в бетон відповідним чином. Зберігаючи початкову перевагу бетону – міцність на стиск, цей метод може значно покращити його міцність і міцність на розтяг, тим самим ефективно армуючи та зміцнюючи бетон і продовжуючи термін служби інженерної конструкції.

На додаток до базальтове волокно, вуглецеве волокно, скловолокно, арамідне волокно, та інші також використовувалися як армуючі матеріали в бетоні. Однак, Багаторічна практика показує, що ці матеріали створюють певні проблеми при застосуванні до бетону, що ускладнює задоволення ринкового попиту на високоефективний бетон. Поява короткорізаного базальтового волокна заповнює цю прогалину в матеріалах та методах, значно сприяючи розвитку технології зміцнення та армування бетону. Його роль в армуванні та зміцненні бетону головним чином відображається в таких аспектах:

1. Ефективне запобігання розтріскуванню: Завдяки своїй кількості та перевагам у площі поверхні, коротко нарізане базальтове волокно може ефективно стримувати мікротріщини, перешкоджаючи їхньому з'єднанню та розширенню. Тим часом, він долає недоліки інших синтетичних волокон, такі як низька щільність, низька міцність на розтяг, і низький модуль пружності. Його нелегко розірвати під час поширення тріщини, що може значно перешкоджати розвитку мікротріщин та затримувати утворення нових тріщин, позитивно впливає на покращення водопроникності та морозостійкості бетону.

2. Поєднує високий модуль пружності зі зручністю будівництва: Коротко нарізане базальтове волокно не лише використовує переваги, подібні до сталевого волокна, такі як високий модуль пружності та висока міцність на розрив окремих ниток, для запобігання розширенню тріщин, але також ефективно долає недоліки сталевого волокна, такі як легке грудкування під час змішування та труднощі з перекачуванням та будівництвом.

3. Добра диспергованість та сумісність: Як неорганічне волокно на основі силікату, Коротко нарізане базальтове волокно має природну сумісність з цементними матеріалами. Його щільність (прибл. 2.63-2.80г/см3) близький до цементобетону та розчину, що призводить до гарної працездатності. Після додавання, він може рівномірно розподілитися по всій бетонній конструкції.

4. Відмінна довговічність: Поверхнево модифіковане короткорізане базальтове волокно має характеристики "інертного волокна", демонструючи виняткову стійкість до високих температур, корозія, та вплив. Він зберігає стабільність навіть за високих температур та у високоагресивних середовищах, і це може підвищити стійкість цементної матриці до деформації. Отже, він може адаптуватися до суворих умов бетонозмішування, наливання, налаштування, та етапи обслуговування, значно покращуючи довговічність бетону.

Коротко кажучи, Коротко нарізане базальтове волокно може ефективно покращити ударостійкість бетону, зменшити його крихкість, та всебічно покращити його механічні властивості. Зокрема, він функціонує в бетонних конструкціях, запобігаючи розтріскуванню, запобігання просочуванню, підвищити довговічність, покращити ударну та розтягувальну здатність, та допомагають покращити якість поверхні.

4. Методи будівництва та запобіжні заходи для базальтового фібробетону короткого різання

4.1 Температура будівництва

Короткорізний базальтовий фібробетон слід будувати за температур між −5∘С і 25∘С. Занадто висока або занадто низька температура може призвести до неоднорідності суміші.

4.2 Контроль якості будівництва

Контроль якості будівництва з базальтового фібробетону короткого різання повинен зосереджуватися на перевірці сировини, точність вимірювання, та якість процедури змішування.

4.2.1 Проектування пропорцій змішування

У реальному будівництві, Різні дозування короткорізаного базальтового волокна слід вибирати в розумному діапазоні залежно від вимог проекту. Оскільки коротко нарізане базальтове волокно саме по собі хімічно не реагує з іншими компонентами або добавками бетону, його дозування зазвичай не змінює початкових принципів проектування пропорцій бетонної суміші. Під час будівництва, Якість усіх матеріалів повинна суворо визначатися відповідно до пропорції будівельної суміші та кількості партії для однієї суміші. У таблиці 2 наведено приклад оптимальної пропорції суміші для базальтового фібробетону.

Випробування показали, що вище дозування волокна не обов'язково призводить до кращої стійкості до розтріскування. Коли дозування не перевищує 1.2кг/м3, Міцність бетону на стиск демонструє тенденцію до початкового збільшення, а потім зменшення (з досягненням пікового значення) зі збільшенням дозування фібри.

4.2.2 Послідовність та спосіб годування

Під час процесу змішування, коротко нарізане базальтове волокно слід додавати одночасно з такими заповнювачами, як пісок і камінь. Рекомендується рівномірно посипати волокно піском та каменем під час їх укладання, а потім додайте воду для вологого змішування.

Методи додавання волокон можна розділити на ручне та автоматичне подавання:

• Ручне годування: Зважене базальтове волокно додається вручну після того, як гарячий заповнювач поміщається в змішувач. Цей метод передбачає високу трудомісткість, відносно нижча рівномірність змішування, і вимагає відповідного збільшення часу змішування для забезпечення рівномірного розподілу волокон.

• Автоматичне годування: Автоматична базальтове волокно Дозатор використовується для автоматичного дозування та одночасного додавання разом із гарячим заповнювачем змішувача. Машина для дозування волокон зазвичай оснащена автоматичним дозуванням, попереднє диспергування, та пневматичні транспортні механізми, пропонуючи переваги зручності, швидко, і точне додавання. Відповідний метод слід вибирати, виходячи з умов будівництва.

4.2.3 Коригування осідання

Додавання фібри дещо збільшує в'язкість бетонної суміші, що впливає на спад. Якщо обвал не відповідає будівельним вимогам, Для коригування слід переважно використовувати пластифікатор або водозменшувач. Проблему не слід вирішувати збільшенням вмісту води.

4.2.4 Формування та затвердіння

Немає спеціальних вимог до формування бетону, змішаного з короткорізаним базальтовим волокном. але необхідно забезпечити достатню вібрацію та ущільнення. Вимоги до його твердіння такі ж, як і для звичайного бетону.

Короткий приклад застосування базальтового фібробетону короткого різання

Швидкісна автомагістраль Цзін-Чжу (ділянка Аньян - Сіньсян) — це національна магістраль і життєво важлива частина мережі швидкісних автомагістралей провінції Хенань. Через високий рівень насипу та погану якість ґрунту земляного полотна на цій ділянці, нерівномірне осідання земляного полотна та інші дефекти з'явилися невдовзі після його відкриття. В останні роки, зі зростанням обсягу дорожнього руху та збільшенням кількості перевантажених транспортних засобів, дорожнє покриття неодноразово страждало від різних дефектів, таких як поздовжні та поперечні тріщини, вибоїни, поселення, розтріскування сітки, і тріск алігатора. Це не лише серйозно загрожує безпеці руху, але й створює великі труднощі для щоденного технічного обслуговування. Крім того, Початкова чотирисмугова конструкція вже давно не відповідає транспортним потребам, що вимагає розширення та реконструкції.

Короткорізаний базальтовий фібробетон було застосовано в засипці земляного полотна цього проекту. Практика показала, що його міцність на розрив збільшилася більш ніж $30\%$, його стійкість до втоми покращилася більш ніж $30\%$, а його стійкість до утворення колії збільшилася більш ніж на $300\%$. Він продемонстрував значну ефективність у запобіганні поздовжнім тріщинам, перешкоджання розширенню тріщин, та подовження терміну служби дорожнього покриття.

Завдяки своїм унікальним механічним властивостям, чудова стабільність, та висока економічна ефективність, Коротко нарізане базальтове волокно стало ефективним матеріалом для армування бетону. Перспективи застосування короткорізаного базальтового фібробетону надзвичайно широкі. Очікується, що його значні переваги у покращенні інженерних характеристик та подовженні терміну служби принесуть хороші економічні та соціальні вигоди, позиціонуючи його як важливий будівельний матеріал у галузі цивільного будівництва в майбутньому.