Nghiên cứu tối ưu hóa hiệu suất và ứng dụng kỹ thuật của bê tông cốt sợi bazan cắt ngắn

Trong những năm gần đây,Kỹ thuật xây dựng đường cao tốc của Trung Quốc Sự thi công đã phát triển nhanh chóng, và công nghệ kết cấu bê tông đã đạt được những tiến bộ đáng kể. Tích lũy được nhiều thành tựu kỹ thuật tiên tiến và hoàn thiện. Thiết kế kết cấu bê tông được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực xây dựng cơ sở hạ tầng. Thể hiện tầm quan trọng của nó. Tuy nhiên, cùng với những thành tựu này, vấn đề của bê tông nứt đang ngày càng trở nên nổi bật. Sự xuất hiện của các vết nứt làm giảm hiệu suất của bê tông. giảm đáng kể cường độ kéo, Đây là nguyên nhân chính dẫn đến hiện tượng vỡ giòn thường thấy ở bê tông. Sợi bazan cắt ngắn, như một loại vật liệu sợi mới, Nó đã trở thành một vật liệu gia cường bê tông tuyệt vời nhờ các đặc tính cơ học độc đáo của nó. độ ổn định tốt, và hiệu quả chi phí cao.Bài viết này sẽ tập trung vào các đặc điểm của đường tắt. Sợi bazan và nghiên cứu ứng dụng thực tiễn của nó trong việc gia cố và tăng cường bê tông.

2. Tính chất của sợi bazan cắt ngắn

2.1 Định nghĩa

sợi bazan là một loại sợi khoáng vô cơ được chế biến bằng cách cắt sợi bazan liên tục thành các đoạn có chiều dài thường nhỏ hơn $50\text{mm}$. Nó có thể được phân tán đồng đều trong bê tông. Theo đơn đăng ký của nó, Nó có thể được phân loại chủ yếu thành: sợi chống nứt cho bê tông ($\text{BF}$), làm cứng và tăng cường độ bền của sợi cho bê tông ($\text{BZ}$), và sợi chống nứt cho vữa ($\text{BSF}$), trong số những thứ khác.

2.2 Hiệu năng của Sợi bazan cắt ngắn

Đường tắt sợi bazan sở hữu những đặc tính tuyệt vời của cường độ cao Và mô đun cao. Độ bền kéo của nó có thể đạt tới $1050\text{-}1250\text{MPa}$, và mô đun đàn hồi của nó không nhỏ hơn $34\text{GPa}$. Của nó khả năng chịu nhiệt độ cao xuất sắc, cho phép nó hoạt động liên tục trong phạm vi nhiệt độ rộng. −269∘C ĐẾN 650∘C. Nó thể hiện mức độ cao khả năng chống ăn mòn Và độ ổn định hóa học trong môi trường ăn mòn như axit, kiềm, và muối. Đặc biệt là trong môi trường kiềm như dung dịch kiềm bão hòa và xi măng, Tỷ lệ duy trì độ bền đứt sợi đơn của nó lớn hơn $75\%$, Thể hiện khả năng chống ăn mòn kiềm tuyệt vời. Sợi bazan cắt ngắn có khả năng tương thích tốt với chất kết dính vô cơ, tốc độ hấp thụ độ ẩm thấp hơn $1\%$, và khả năng hút ẩm của nó không thay đổi theo thời gian. Điều này chứng tỏ vật liệu của nó có độ bền tốt. tuổi thọ cao, và tính tương thích với môi trường trong quá trình sử dụng. Hơn nữa, Loại sợi này cũng có những đặc tính tuyệt vời như khả năng cách điện. lọc ở nhiệt độ cao, khả năng chống bức xạ, và khả năng truyền sóng. Các chỉ số hiệu suất của nó được thể hiện trong Bảng 1.

3. Phân tích ứng dụng sợi bazan ngắn trong bê tông

Bê tông cốt sợi bazan cắt ngắn Quá trình này bao gồm việc kết hợp một lượng nhất định các sợi bazan ngắn, liên tục hoặc không liên tục vào bê tông theo cách thích hợp. Trong khi vẫn giữ được ưu điểm vốn có của bê tông về khả năng chịu nén, Phương pháp này có thể cải thiện đáng kể nó. độ bền Và cường độ kéo, Nhờ đó, bê tông được gia cố và tăng cường hiệu quả, đồng thời kéo dài tuổi thọ của công trình.

Ngoài ra, sợi bazan, sợi carbon, sợi thủy tinh, sợi aramid, và một số chất khác cũng được sử dụng làm vật liệu gia cường trong bê tông. Tuy nhiên, Kinh nghiệm thực tiễn lâu năm cho thấy những vật liệu này gây ra một số vấn đề nhất định khi được ứng dụng trên bê tông. Điều này gây khó khăn trong việc đáp ứng nhu cầu thị trường về bê tông hiệu năng cao. Sự xuất hiện của sợi bazan cắt ngắn đã lấp đầy khoảng trống này về vật liệu và phương pháp. Góp phần thúc đẩy mạnh mẽ sự phát triển của công nghệ gia cường và tăng cường bê tông. Vai trò của nó trong việc gia cố và tăng cường bê tông chủ yếu thể hiện ở các khía cạnh sau:

1. Ngăn ngừa nứt hiệu quả: Nhờ ưu điểm về số lượng và diện tích bề mặt, Sợi bazan cắt ngắn có thể hạn chế hiệu quả các vết nứt nhỏ. ngăn chặn sự kết nối và mở rộng của chúng. Trong khi đó, Nó khắc phục được những nhược điểm của các loại sợi tổng hợp khác. chẳng hạn như mật độ thấp, độ bền kéo thấp, và mô đun đàn hồi thấp. Nó không dễ bị tách rời trong quá trình lan truyền vết nứt. Điều này có thể ức chế đáng kể sự phát triển của các vết nứt nhỏ và làm chậm quá trình hình thành các vết nứt mới. có tác động tích cực đến việc cải thiện khả năng thấm nước và khả năng chống đóng băng tan chảy của bê tông.

2. Kết hợp độ đàn hồi cao với sự tiện lợi trong thi công: Sợi bazan cắt ngắn không chỉ tận dụng những ưu điểm tương tự như mô đun đàn hồi cao và độ bền kéo đơn sợi cao của sợi thép để ức chế sự lan rộng vết nứt, nhưng đồng thời cũng khắc phục hiệu quả những nhược điểm của sợi thép. chẳng hạn như dễ bị vón cục trong quá trình trộn và khó khăn trong việc bơm và thi công.

3. Khả năng phân tán và tương thích tốt: Là một loại sợi vô cơ gốc silicat, Sợi bazan cắt ngắn có khả năng tương thích tự nhiên với vật liệu xi măng. Mật độ của nó (xấp xỉ...) 2,63-2,80g/cm3(Độ cứng) gần giống với xi măng, bê tông và vữa. Mang lại khả năng làm việc tốt. Sau khi thêm vào, Nó có thể phân tán đồng đều khắp cấu trúc bê tông.

4. Độ bền vượt trội: Sợi bazan cắt ngắn được biến đổi bề mặt thể hiện đặc tính "sợi trơ". Thể hiện khả năng chịu nhiệt độ cao vượt trội. sự ăn mòn, và tác động. Nó duy trì được độ ổn định ngay cả trong môi trường nhiệt độ cao và ăn mòn mạnh. và nó có thể tăng cường khả năng chống biến dạng của ma trận xi măng. Vì thế, Nó có thể thích nghi với môi trường khắc nghiệt của việc trộn bê tông. đang rót, cài đặt, và các giai đoạn dịch vụ, cải thiện đáng kể độ bền của bê tông.

Tóm lại, Sợi bazan cắt ngắn có thể cải thiện hiệu quả khả năng chống va đập của bê tông. giảm độ giòn của nó, và nâng cao toàn diện các đặc tính cơ học của nó. Cụ thể, Nó có chức năng trong các cấu trúc bê tông để ngăn ngừa nứt nẻ. ngăn ngừa rò rỉ, tăng cường độ bền, cải thiện khả năng chịu va đập và kéo căng. và giúp cải thiện chất lượng bề mặt.

4. Phương pháp thi công và các biện pháp phòng ngừa đối với bê tông cốt sợi bazan rút ngắn

4.1 Nhiệt độ thi công

Bê tông cốt sợi bazan cắt ngắn nên được thi công ở nhiệt độ từ... −5∘C Và 25∘C. Nhiệt độ quá cao hoặc quá thấp có thể dẫn đến hỗn hợp không đồng nhất.

4.2 Kiểm soát chất lượng xây dựng

Công tác kiểm soát chất lượng đối với kết cấu bê tông cốt sợi bazan rút ngắn cần tập trung vào việc kiểm tra nguyên vật liệu. độ chính xác đo lường, và chất lượng của quy trình trộn.

4.2.1 Thiết kế tỷ lệ pha trộn

Trong thực tế xây dựng, Nên lựa chọn liều lượng sợi bazan cắt ngắn khác nhau trong phạm vi hợp lý dựa trên yêu cầu của dự án. Vì bản thân sợi bazan cắt ngắn không phản ứng hóa học với các thành phần hoặc phụ gia bê tông khác, Liều lượng của nó thường không làm thay đổi các nguyên tắc thiết kế tỷ lệ phối trộn bê tông ban đầu. Trong quá trình xây dựng, Chất lượng của tất cả các vật liệu phải được xác định nghiêm ngặt theo tỷ lệ phối trộn và khối lượng từng mẻ cho mỗi mẻ trộn. Bảng 2 cung cấp một ví dụ về tỷ lệ phối trộn tối ưu cho bê tông cốt sợi bazan.

Các thử nghiệm đã chỉ ra rằng hàm lượng sợi cao hơn không nhất thiết dẫn đến khả năng chống nứt tốt hơn. Khi liều lượng không vượt quá 1.2kg/m3, Cường độ chịu nén của bê tông cho thấy xu hướng tăng ban đầu, sau đó giảm (đạt giá trị cực đại) khi hàm lượng sợi tăng lên.

4.2.2 Trình tự và phương pháp cho ăn

Trong quá trình trộn, sợi bazan cắt ngắn Nên trộn chúng đồng thời với các cốt liệu như cát và đá. Nên rắc đều sợi xơ vào cát và đá trong quá trình xếp đặt. Sau đó thêm nước để trộn ướt.

Các phương pháp bổ sung chất xơ có thể được chia thành phương pháp thủ công và phương pháp tự động:

• Cho ăn bằng tay: Sau khi cho cốt liệu nóng vào máy trộn, sợi bazan đã được cân đo sẽ được thêm vào bằng tay. Phương pháp này đòi hỏi cường độ lao động cao. Độ đồng nhất trộn tương đối thấp hơn, và cần kéo dài thời gian trộn một cách thích hợp để đảm bảo sự phân tán sợi đồng đều.

• Cấp liệu tự động: Một thiết bị tự động sợi bazan Máy định lượng được sử dụng để định lượng tự động và thêm đồng thời cốt liệu nóng vào máy trộn. Máy định lượng sợi thường được trang bị hệ thống định lượng tự động. phân tán trước, và các cơ cấu vận chuyển khí nén, mang lại những ưu điểm về sự tiện lợi, nhanh, và phép cộng chính xác. Nên lựa chọn phương pháp phù hợp dựa trên điều kiện thi công cụ thể.

4.2.3 Điều chỉnh độ sụt

Việc thêm chất xơ làm tăng nhẹ độ nhớt của hỗn hợp bê tông. Điều này ảnh hưởng đến sự suy thoái. Nếu độ sụt lún không đáp ứng các yêu cầu xây dựng, Nên ưu tiên sử dụng chất làm dẻo hoặc chất giảm lượng nước để điều chỉnh. Vấn đề không nên được giải quyết bằng cách tăng hàm lượng nước.

4.2.4 Tạo hình và đóng rắn

Không có yêu cầu đặc biệt nào đối với việc tạo hình bê tông trộn với sợi bazan cắt ngắn. nhưng cần đảm bảo độ rung và độ nén đủ. Các yêu cầu về bảo dưỡng của nó giống như đối với bê tông thông thường.

Ứng dụng thực tiễn ngắn gọn của bê tông sợi bazan cắt ngắn

Đường cao tốc Kinh-Trịnh (đoạn từ An Dương đến Tân Hương) là tuyến đường quốc lộ trọng điểm và là một phần quan trọng của mạng lưới đường cao tốc tỉnh Hà Nam. Do lớp đất đắp đắp cao và chất lượng đất nền kém ở đoạn này, Hiện tượng lún sụt không đều ở nền móng và các khuyết tật khác xuất hiện ngay sau khi công trình được khánh thành. Trong những năm gần đây, Do lưu lượng giao thông tăng đột biến và số lượng xe chở quá tải ngày càng nhiều, Mặt đường liên tục bị hư hỏng với nhiều vấn đề khác nhau như nứt dọc và nứt ngang. ổ gà, khu định cư, nứt lưới, và tiếng cá sấu kêu răng rắc. Điều này không chỉ đe dọa nghiêm trọng đến an toàn giao thông mà còn gây khó khăn lớn cho việc bảo trì hàng ngày. Hơn nữa, Thiết kế bốn làn xe ban đầu từ lâu đã không đáp ứng được nhu cầu giao thông. Điều này đòi hỏi việc mở rộng và tái thiết.

Bê tông sợi bazan cắt ngắn đã được áp dụng trong công tác san lấp mặt bằng của dự án này. Thực tiễn đã chứng minh rằng độ bền kéo của nó đã tăng hơn $30\%$, Khả năng chống mỏi của nó đã được cải thiện hơn $30\%$, và khả năng chống lún của nó đã tăng hơn $300\%$. Nó đã chứng tỏ hiệu quả đáng kể trong việc ngăn ngừa các vết nứt dọc. ngăn chặn sự lan rộng của vết nứt, và kéo dài tuổi thọ của mặt đường.

Với các đặc tính cơ học độc đáo của nó, độ ổn định tuyệt vời, và hiệu quả chi phí cao, Sợi bazan cắt ngắn đã trở thành một vật liệu gia cường bê tông hiệu quả. Triển vọng ứng dụng của bê tông sợi bazan cắt ngắn là vô cùng rộng lớn. Những ưu điểm vượt trội của nó trong việc nâng cao hiệu suất kỹ thuật và kéo dài tuổi thọ dự kiến ​​sẽ mang lại lợi ích kinh tế và xã hội tích cực. Điều này giúp định vị nó như một vật liệu xây dựng quan trọng trong lĩnh vực kỹ thuật dân dụng trong tương lai.