Stikla šķiedras ietekme uz pārstrādāta betona erozijas izturību

Stikla šķiedras ietekme uz pārstrādāta betona (izgatavota no pārstrādātiem betona agregātiem) erozijas izturību ir tēma, kas izraisa ievērojamu interesi materiālzinātnē un būvinženierijā. Lai gan pārstrādāts betons piedāvā vides un resursu pārstrādes priekšrocības, tā mehāniskās īpašības un izturība (piemēram, erozijas izturība) bieži vien ir zemāka par parasto betonu. Stikla šķiedra kāpastiprinošs materiāls, var uzlabot pārstrādāta betona veiktspēju, izmantojot fizikālus un ķīmiskus mehānismus. Šeit ir sniegta detalizēta analīze:

1. Īpašības un funkcijasStiklšķiedra

Stiklšķiedra, neorganisks nemetālisks materiāls, izrāda šādas īpašības:
Augsta stiepes izturība: kompensē betona zemo stiepes izturību.
Izturība pret koroziju: Iztur pret ķīmiskiem uzbrukumiem (piemēram, hlorīda joniem, sulfātiem).
Rūdīšana un izturība pret plaisām**: Pārvar mikroplaisas, lai aizkavētu plaisu izplatīšanos un samazinātu caurlaidību.

2. Pārstrādāta betona izturības trūkumi

Pārstrādāti agregāti ar porainu cementa pastas atlikumu uz to virsmām rada:
Vāja starpfāžu pārejas zona (ITZ): Slikta saķere starp pārstrādātiem agregātiem un jaunu cementa pastu, radot caurlaidīgus ceļus.
Zema necaurlaidība: Erozijas līdzekļi (piemēram, Cl⁻, SO₄²⁻) viegli iekļūst, izraisot tērauda koroziju vai izplešanās bojājumus.
Slikta izturība pret sasalšanu un atkušanu: ledus izplešanās porās izraisa plaisāšanu un šķembāšanos.

3. Stikla šķiedras mehānismi erozijas izturības uzlabošanā

(1) Fizisko barjeru ietekme
Plaisu inhibīcija: Vienmērīgi izkliedētas šķiedras aizpilda mikroplaisas, bloķējot to augšanu un samazinot erozijas izraisītāju izplatīšanos.
Paaugstināta kompaktība: šķiedras aizpilda poras, samazinot porainību un palēninot kaitīgo vielu izplatīšanos.

(2) Ķīmiskā stabilitāte
Sārmu izturīga stikla šķiedra(piemēram, AR stikls): Ar virsmu apstrādātas šķiedras saglabā stabilitāti vidē ar augstu sārmu saturu, novēršot degradāciju.
Saskarnes pastiprināšana: Spēcīga šķiedru-matricas saite samazina defektus ITZ, samazinot lokalizētu erozijas risku.

(3) Izturība pret specifiskiem erozijas veidiem
Izturība pret hlorīda joniem: samazināta plaisu veidošanās palēnina Cl⁻ iespiešanos, aizkavējot tērauda koroziju.
Izturība pret sulfātu uzbrukumu: nomākta plaisu augšana mazina bojājumus, ko rada sulfātu kristalizācija un izplešanās.
Izturība pret sasalšanu un atkušanu: šķiedru elastība absorbē ledus veidošanās radīto spriegumu, samazinot virsmas šķembas.

4. Galvenie ietekmējošie faktori

Šķiedru deva: optimālais diapazons ir 0,5–2 % (pēc tilpuma); pārmērīgs šķiedru daudzums izraisa salipšanu un samazina kompaktumu.
Šķiedru garums un izkliede: Garākas šķiedras (12–24 mm) uzlabo rūdīšanu, bet tām nepieciešams vienmērīgs izkliedējums.
Pārstrādātu agregātu kvalitāte: Augsta ūdens absorbcija vai atlikušā javas saturs vājina šķiedru-matricas saķeri.

5. Pētījuma rezultāti un praktiskie secinājumi

Pozitīva ietekme: Lielākā daļa pētījumu liecina, ka atbilstošastikla šķiedrapievienošana ievērojami uzlabo necaurlaidību, izturību pret hlorīdiem un sulfātiem. Piemēram, 1 % stiklšķiedras var samazināt hlorīdu difūzijas koeficientus par 20–30 %.
Ilgtermiņa veiktspēja: Šķiedru izturībai sārmainā vidē jāpievērš uzmanība. Sārmu izturīgi pārklājumi vai hibrīdšķiedras (piemēram, ar polipropilēnu) uzlabo ilgmūžību.
Ierobežojumi: Zemas kvalitātes pārstrādāti agregāti (piemēram, augsta porainība, piemaisījumi) var mazināt šķiedru ieguvumus.

6. Lietojumprogrammu ieteikumi

Piemēroti scenāriji: jūras vide, sāļas augsnes vai konstrukcijas, kurām nepieciešams augstas izturības pārstrādāts betons.
Maisījuma optimizācija: pārbaudiet šķiedru devu, pārstrādāto pildvielu aizstāšanas attiecību un sinerģiju ar piedevām (piemēram, silīcija dioksīda dūmiem).
Kvalitātes kontrole: Nodrošiniet vienmērīgu šķiedru izkliedi, lai maisīšanas laikā izvairītos no salipšanas.

Kopsavilkums

Stiklšķiedra uzlabo pārstrādāta betona erozijas izturību, izmantojot fizikālu rūdīšanu un ķīmisko stabilizāciju. Tās efektivitāte ir atkarīga no šķiedras veida, devas un pārstrādāto agregātu kvalitātes. Turpmākajos pētījumos galvenā uzmanība jāpievērš ilgtermiņa izturībai un izmaksu ziņā efektīvām ražošanas metodēm, lai atvieglotu liela mēroga inženiertehniskos pielietojumus.