في الآونة الأخيرة، ومع التطور السريع في مجال إنشاء الطرق السريعة، حققت تكنولوجيا الهياكل الخرسانية الإسفلتية تقدماً سريعاً ووصلت إلى عدد كبير من الإنجازات التقنية الناضجة والممتازة.
يُستخدم الخرسانة الإسفلتية حاليًا على نطاق واسع في مجال إنشاء الطرق السريعة، مما يُبرز أهميتها في مشاريع البناء. ومع ذلك، فبالرغم من الإنجازات التي تحققت، إلا أنه ينبغي علينا أيضًا أن نُدرك أن مشاكل التشوه والتلف في رصف الخرسانة الإسفلتية تتفاقم بشكل متزايد.
يمكن أن يكون للحفر والتشوهات الشديدة في سطح الطريق تأثير كبير على سلامة القيادة.ألياف البازلت المقطعةهو نوع جديد من المواد الليفية، يتميز بخصائصه الميكانيكية الفريدة، واستقراره الجيد، ونسبة الأداء إلى التكلفة العالية، مما يجعله مادة ممتازة لتقوية الخرسانة.
أداءألياف البازلت المقطعة
ألياف البازلت المقطعة عبارة عن ألياف معدنية غير عضوية يقل طولها عن 50 مم، يتم قطعها من ركيزة ألياف البازلت المقابلة ويمكن تشتيتها بشكل موحد في الخرسانة.
ألياف البازلت المقطعةتتميز ألياف البازلت المقطعة بخصائص ممتازة، مثل قوة الشد المحورية العالية ومعامل المرونة العالي، حيث تبلغ قوة الشد 2250-2550 ميجا باسكال، ومعامل المرونة أكثر من 78 جيجا باسكال. كما تتميز بمقاومة فائقة لدرجات الحرارة العالية، مما يسمح لها بالعمل بشكل متواصل في نطاق يتراوح بين -269 و650 درجة مئوية. وتتمتع بمقاومة عالية للتآكل وثبات كيميائي في البيئات المسببة للتآكل (الأحماض، والقلويات، والمحاليل الملحية)، ويمكنها الحفاظ على مقاومة عالية للتآكل القلوي في المحاليل القلوية المشبعة والأسمنت وغيرها من البيئات القلوية. وتزيد نسبة الاحتفاظ بقوة كسر السلك الواحد عن 75%. كما تتوافق ألياف البازلت المقطعة مع المواد اللاصقة غير العضوية، حيث تقل نسبة امتصاص الرطوبة عن 1%، وتبقى قدرة الامتصاص ثابتة مع مرور الوقت، مما يثبت ثباتها المادي، وعمرها الطويل، وملاءمتها للبيئة أثناء الاستخدام. إضافة إلى ذلك، تتميز ألياف البازلت المقطعة بأداء عزل جيد، وقدرة ترشيح عالية في درجات الحرارة المرتفعة، ومقاومة للإشعاع، ونفاذية جيدة للأمواج. يوضح الجدول 1 مؤشرات الأداء التقني لألياف البازلت المقطعة.
تحليل استخدام ألياف البازلت المقطعة في رصف الخرسانة الإسفلتية
ألياف البازلت المقطعةيتم تصنيع الخرسانة الإسفلتية بشكل أساسي عن طريق إضافة ألياف البازلت المقطعة بنسبة مناسبة إلى مواد الخرسانة الإسفلتية المستخدمة في أسطح الطرق، وخلطها في ظل ظروف صارمة من حيث نسبة الخلط ودرجة الحرارة والرطوبة ووقت الخلط وغيرها من الشروط.
كما هو معروف، بالإضافة إلى ألياف البازلت، يمكن استخدام مواد ليفية أخرى مثل ألياف البوليستر، وألياف الخشب، وألياف الصوف المعدني كمواد تقوية في الخرسانة الإسفلتية. إلا أن استخدام هذه الألياف لسنوات عديدة يُظهر وجود بعض المشاكل عند استخدامها كمواد تقوية في الخرسانة الإسفلتية، مثل ضعف مقاومتها للتقادم، وضعف تأثيرها في التقوية، فضلاً عن كونها ضارة بصحة الإنسان.
أدى ظهور ألياف البازلت المقطعة إلى سد فجوة في كل من المواد والأساليب، مما ساهم بفعالية في حل المشكلات القائمة في رصف الخرسانة الإسفلتية الحالية، ولعب دورًا كبيرًا في تطويرها. ويتجلى دورها في رصف الخرسانة الإسفلتية في الجوانب التالية:
(1) يمكن إضافة ألياف البازلت المقطعة، نظرًا لانخفاض امتصاصها للماء، إلى الخرسانة الإسفلتية لزيادة سمك رصف الأسفلت، مما يجعلها أقل عرضة للتشقق وعدم استقرار طبقة الطريق بسبب امتصاص الماء والتمدد.
(2) لا يمكن الاستفادة من معامل المرونة العالي وقوة الشد لألياف البازلت المقطعة فحسب، مثل ألياف الصلب، لمنع المزيد من توسع الشقوق بعد ظهورها، ولكن أيضًا لتجنب الحالات التي تكون فيها ألياف الصلب عرضة للتكتل أثناء الخلط، وهو أمر غير مواتٍ للضخ، وتكون عملية البناء معقدة.
(3) ألياف البازلت المقطعة هي ألياف نموذجية لحمض النيتريك، تتميز بتوافقها الجيد. ولأن سطحها ناعم، فإنها تمتص الأسفلت، مما يؤدي إلى توزيع ألياف البازلت بالتساوي في الخرسانة، وتشكيل طبقة فاصلة صلبة، وبالتالي تحسين مقاومة التآكل ومتانة رصف الخرسانة الأسفلتية.
(4) تتميز ألياف البازلت المقطعة بمقاومة ممتازة للحرارة والإجهاد. يتراوح نطاق درجة حرارة تشغيلها بين -270 و651 درجة مئوية، ويمكنها الحفاظ على استقرارها في بيئات ذات درجات حرارة عالية. كما أنها تمنع انزلاق العناصر المعدنية في الخرسانة، وتعزز استقرارها، وتحسن بشكل فعال مقاومة إجهاد التخدد الناتج عن درجات الحرارة العالية في رصف الخرسانة الإسفلتية.
بالإضافة إلى ذلك، تتمتع ألياف البازلت المقطعة بمقاومة ممتازة لدرجات الحرارة المنخفضة، وخاصة لتحسين مقاومة الانشطار في درجات الحرارة المنخفضة لرصف الخرسانة الإسفلتية.
يمكن أن يؤدي إضافة ألياف البازلت المقطعة إلى الخرسانة الإسفلتية إلى تحسين مقاومتها للصدمات، ومقاومتها للتشوه الدائم، وخصائصها الميكانيكية. وتلعب ألياف البازلت المقطعة دورًا حاسمًا في تحسين خصائص الخرسانة الإسفلتية، مثل مقاومة التشققات، ومنع التسرب، والمتانة، ومقاومة الصدمات، وقوة الشد، والمظهر الجمالي.
أساليب البناء والاحتياطات اللازمة لـألياف البازلت المقطعةالخرسانة الإسفلتية
(1) درجة حرارة البناء
يجب ألا تكون درجة حرارة صب الخرسانة الإسفلتية المصنوعة من ألياف البازلت المقطعة منخفضة جدًا، لأن ألياف البازلت المقطعة تزيد من لزوجة الإسفلت. لذا، ينبغي أن تكون درجة حرارة صب هذه الخرسانة أعلى من درجة حرارة صب الخرسانة الإسفلتية العادية، وإلا سيصعب خلطها بشكل متجانس.
(2) مراقبة جودة البناء
ينبغي أن يولي نظام مراقبة جودة البناء للخرسانة الإسفلتية المصنوعة من ألياف البازلت المقطعة اهتماماً خاصاً بمراقبة جودة عملية الفحص والقياس والخلط لكل مادة مكونة في الخرسانة المصنوعة من ألياف البازلت المقطعة.
في أعمال البناء الفعلية، يجب اختيار كميات مختلفة من البازلت المقطّع ضمن نطاق معقول وفقًا للمتطلبات الهندسية. ولأن ألياف البازلت المقطّعة لا تتفاعل مع مكونات الخرسانة الأخرى أو الإضافات، فإن نسبة الألياف لا تُغيّر من نسب خلط الخرسانة الأصلية.
خلال فترة الإنشاء، ينبغي حساب وتحديد جودة المواد المختلفة في الخرسانة المسلحة بألياف البازلت المقطعة بناءً على نسبة الخلط وكمية الخلط في المرة الواحدة. وقد درس كل من هي جون يونغ وتيان تشنغ يو وآخرون نسبة الخلط المثلى للخرسانة المسلحة بألياف البازلت باستخدام أساليب التصميم التجريبي المتعامد. وتم اختيار خمسة عوامل كعوامل رئيسية في التجربة، وهي: محتوى الألياف، ونسبة الماء إلى الإسمنت، ومحتوى الرماد المتطاير، ونسبة الرمل، واستهلاك الماء لكل وحدة.
يوضح الجدول 2 نسب الخلط المثلى للخرسانة المسلحة بألياف البازلت التي تم الحصول عليها من خلال التجارب.
أظهرت التجارب أنه كلما زادت نسبة محتوى ألياف البازلت المقطعة، كان تأثير مقاومة الخرسانة للتشقق أفضل، عند 1.2 كجم/م³ ضمن نطاق معين، تزداد قوة الضغط للخرسانة مع زيادة محتوى ألياف البازلت المقطعة، ثم تنخفض وتزداد بشكل منحني.
(3) تسلسل وطريقة التغذية
في عملية الخلط لـألياف البازلت المقطعةعند استخدام الخرسانة الإسفلتية، يجب مراعاة ترتيب إضافة ألياف البازلت المقطعة. عند الاستخدام، تُضاف ألياف البازلت المقطعة مع الركام مثل الرمل والحصى. يُفضل إضافة الرمل والحصى معًا. تُضاف ألياف البازلت المقطعة إلى الرمل، ثم يُضاف الإسفلت ويُخلط المزيج جيدًا.
يمكن تقسيم طريقة إضافة الألياف إلى طريقتين: الإضافة اليدوية والإضافة الآلية. تشير الإضافة اليدوية إلى إضافة ألياف البازلت المقطعة والموزونة يدويًا بعد إضافة الركام الساخن إلى خزان الخلط. إلا أن من عيوبها: الجهد الكبير المبذول، وعدم تجانس الخلط، والحاجة إلى تمديد وقت الخلط حسب الحاجة لضمان توزيع الألياف بشكل أكثر تجانسًا في الخرسانة الإسفلتية.
يشير التغذية الآلية إلى استخدام وحدة تغذية ألياف البازلت لقياس كمية المواد المراد إضافتها تلقائيًا ووضعها في وعاء الخلط مع الركام الساخن للخلاط. تتميز وحدة تغذية الألياف بمزايا عديدة، منها القياس التلقائي، والتكسير المسبق، وآلية النقل الهوائي، كما أنها توفر وظائف إضافة ألياف سهلة وسريعة ودقيقة. في التطبيقات العملية، ينبغي اختيار الطرق المناسبة بناءً على ظروف الإنشاء الفعلية.
(4) احتياطات التبليط
أولاً، يجب الاهتمام بنظافة سطح الرصف؛ ثم تسخين لوحة كيّ آلة الرصف إلى 120 درجة مئوية، مع الانتباه إلى سرعة الرصف، والتحكم بها عند حوالي 3 إلى 4 أمتار في الدقيقة؛ يجب تحديد معامل التفكك بناءً على التجربة الفعلية لوضع المشروع؛ يجب الحفاظ على درجة حرارة الرصف عند 160 درجة مئوية.
(5) التشكيل والمعالجة
الخرسانة المخلوطة بـألياف البازلت المقطعةلا ينبغي أن تتطلب عملية التشكيل أي متطلبات خاصة، باستثناء ضمان دك الخرسانة الإسفلتية بشكل كامل. ويجب دكها قدر الإمكان في ظل ظروف درجات حرارة عالية.
أمثلة تطبيقية لـألياف البازلت المقطعةفي رصف الخرسانة الإسفلتية
تمت الموافقة على خط وصلة تقاطع هاينينغ لطريق جياشاو السريع (بهيكل رصف مكون من قاعدة من الحصى المكسر المثبت بالأسمنت بسمك 20 سم، وطبقة من الخرسانة الإسفلتية بسمك 6 سم (AC-20C)، وطبقة من الخرسانة الإسفلتية بسمك 4 سم (AC-16C))، بالإضافة إلى الطريق الإقليمي رقم 08، من قبل مكتب العلوم والتكنولوجيا ببلدية هاينينغ. ولاستكشاف طرق علمية وفعالة لتحسين مقاومة الطريق للتشوه الدائم، وضمان سلامة الطريق السريع وانسيابيته، والسعي لمعالجة مشكلة التشوه الدائم بطريقة بسيطة ومريحة، مع فترة إنشاء قصيرة وتكاليف صيانة منخفضة، أُجريت اختبارات معالجة باستخدام خرسانة إسفلتية معدلة بألياف بازلتية مقطعة.
من منظور تأثير المعالجة، فإن إضافة ألياف البازلت المقطعة تعمل بشكل كبير على تحسين استقرار رصف الخرسانة الإسفلتية في درجات الحرارة العالية، وتعزيز متانة الرصف، وإطالة عمره الافتراضي، وتقليل حدوث الأخاديد الثانوية، مما يوفر ضمانًا قويًا لسلامة القيادة.
خاتمة
ألياف البازلت المقطعةبفضل خصائصها الميكانيكية الفريدة، وثباتها الجيد، وتكلفتها المنخفضة، تُعدّ ألياف البازلت مادةً ممتازةً لتقوية الخرسانة. وتتمتع الخرسانة الإسفلتية المقواة بألياف البازلت المقطعة بآفاق استخدام واسعة للغاية. وسيُحقق هذا الاستخدام فوائد اقتصادية واجتماعية مُتبادلة، وسيُصبح أحد أهم مواد البناء في مجال إنشاء الطرق السريعة مستقبلاً.
شركة شنغهاي أوريسين لتكنولوجيا المواد الجديدة المحدودة
رقم الهاتف: +86 18683776368 (واتساب أيضاً)
هاتف: +86 08383990499
Email: grahamjin@jhcomposites.com
العنوان: رقم 398، طريق نيو جرين، بلدة شينبانغ، مقاطعة سونغجيانغ، شنغهاي
تاريخ النشر: 13 مارس 2024