Mit der rasanten Entwicklung des Straßenbaus hat die Technologie von Asphaltbetonkonstruktionen in jüngster Zeit rasante Fortschritte gemacht und eine große Anzahl ausgereifter und hervorragender technischer Errungenschaften erreicht.
Asphaltbeton findet heutzutage im Straßenbau breite Anwendung und unterstreicht damit seine wichtige Rolle in Bauprojekten. Trotz der erzielten Erfolge muss man sich jedoch der zunehmenden Probleme mit Verformungen und Schäden an Asphaltbetonfahrbahnen bewusst sein.
Schwere Schlaglöcher und Verformungen der Fahrbahnoberfläche können die Fahrsicherheit erheblich beeinträchtigen.Basaltfaser gehacktist ein neuartiger Faserwerkstoff mit einzigartigen mechanischen Eigenschaften, guter Stabilität und einem hohen Kosten-Nutzen-Verhältnis, wodurch er sich hervorragend als Betonbewehrungsmaterial eignet.
Leistung vonBasaltfaser-Hackstrang
Basaltfaser-Hackfasern sind anorganische Mineralfasern mit einer Länge von weniger als 50 mm, die aus dem entsprechenden Basaltfasersubstrat geschnitten werden und gleichmäßig in Beton dispergiert werden können.
Basaltfaser gehacktBasaltfasern weisen hervorragende Eigenschaften wie hohe axiale Zugfestigkeit und hohen Elastizitätsmodul auf (Zugfestigkeit: 2250–2550 MPa; Elastizitätsmodul: über 78 GPa). Sie zeichnen sich durch eine ausgezeichnete Hochtemperaturbeständigkeit aus und können daher im Temperaturbereich von -269 °C bis 650 °C eingesetzt werden. Basaltfasern sind hochkorrosionsbeständig und chemisch stabil in korrosiven Medien (Säuren, Laugen, Salzlösungen) und weisen eine hohe Beständigkeit gegenüber alkalischer Korrosion in gesättigten alkalischen Lösungen, Zement und anderen alkalischen Medien auf. Die Bruchfestigkeit einzelner Drähte bleibt zu über 75 % erhalten. Basaltfaser-Kurzstränge sind mit anorganischen Klebstoffen kompatibel und weisen eine Feuchtigkeitsaufnahme von unter 1 % sowie eine über die Zeit konstante Absorptionskapazität auf. Dies beweist ihre Materialstabilität, lange Lebensdauer und Umweltverträglichkeit. Darüber hinaus bieten Basaltfaser-Kurzstränge gute Isolationseigenschaften, Hochtemperaturfiltration, Strahlungsbeständigkeit und gute Wellendurchlässigkeit. Tabelle 1 zeigt die technischen Leistungskennzahlen von Basaltfaser-Kurzsträngen.
Anwendungsanalyse von Basaltfaser-Häckselsträngen in Asphaltbetonfahrbahnen
Basaltfaser gehacktAsphaltbeton wird hauptsächlich hergestellt, indem man Basaltfaser-Häckselstränge in einem geeigneten Verhältnis zu Asphaltbetonmaterialien für Straßenoberflächen hinzufügt und diese unter strenger Einhaltung von Mischungsverhältnis, Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Mischzeit und anderen Bedingungen mischt.
Bekanntermaßen können neben Basaltfasern auch andere Fasermaterialien wie Polyesterfasern, Holzfasern und Mineralwollefasern als Verstärkungsmaterialien für Asphaltbeton eingesetzt werden. Die langjährige Verwendung dieser Fasern hat jedoch gezeigt, dass ihre Anwendung als Verstärkungsmaterialien in Asphaltbeton mit einigen Problemen verbunden ist, wie beispielsweise einer geringen Alterungsbeständigkeit, einer schwachen Verstärkungswirkung und gesundheitsschädlichen Eigenschaften.
Das Aufkommen von Basaltfaser-Häckselsträngen hat eine Lücke sowohl bei den Materialien als auch bei den Methoden geschlossen, die Probleme bestehender Asphaltbetonfahrbahnen wirksam gelöst und maßgeblich zu deren Weiterentwicklung beigetragen. Seine Bedeutung für Asphaltbetonfahrbahnen zeigt sich in folgenden Aspekten:
(1) Basaltfaser-Häckselstränge können aufgrund ihrer geringen Wasseraufnahme Asphaltbeton beigemischt werden, um die Dicke des Asphaltbelags zu erhöhen und ihn weniger anfällig für Rissbildung und Instabilität des Fahrbahnbetts aufgrund von Wasseraufnahme und -ausdehnung zu machen.
(2) Basaltfaser-Kurzstränge können nicht nur aufgrund ihres hohen Elastizitätsmoduls und ihrer Zugfestigkeit, ähnlich wie Stahlfasern, dazu beitragen, eine weitere Ausbreitung von Rissen nach deren Entstehung zu verhindern, sondern auch Situationen vermeiden, in denen Stahlfasern beim Mischen zum Verklumpen neigen, was das Pumpen erschwert und den Bauprozess kompliziert macht.
(3) Die gehackten Basaltfasern sind typische Salpetersäurefasern mit guter Verträglichkeit. Aufgrund ihrer flauschigen Oberfläche können sie Asphalt absorbieren, sodass sich die Basaltfasern gleichmäßig im Beton verteilen und eine feste Grenzschicht bilden. Dadurch werden die Alterungsbeständigkeit und die Dauerhaftigkeit von Asphaltbetonfahrbahnen verbessert.
(4) Basaltfaser-Häckselstränge weisen eine ausgezeichnete Temperatur- und Dehnungsbeständigkeit auf. Ihr Einsatztemperaturbereich liegt zwischen -270 und 651 Grad Celsius, und sie behalten ihre Stabilität auch bei hohen Temperaturen. Sie verhindern das Abrutschen von Mineralbestandteilen im Beton, erhöhen dessen Stabilität und verbessern wirksam die Hochtemperaturbeständigkeit von Asphaltbetonfahrbahnen gegenüber Spurrinnenbildung.
Darüber hinaus weisen Basaltfaser-Häckselstränge auch eine ausgezeichnete Kältebeständigkeit auf, insbesondere zur Verbesserung der Kältespaltbeständigkeit von Asphaltbetonfahrbahnen.
Die Zugabe von Basaltfaser-Häckselsträngen zu Asphaltbeton kann die Schlagfestigkeit, Spurrinnenbeständigkeit und die mechanischen Eigenschaften von Asphaltbetonfahrbahnen verbessern. Insbesondere spielen Basaltfaser-Häckselstränge eine entscheidende Rolle für Eigenschaften wie Rissbeständigkeit, Dichtheit, Dauerhaftigkeit, Schlagfestigkeit, Zugfestigkeit und ein ansprechendes Erscheinungsbild von Asphaltbetonfahrbahnen.
Baumethoden und Vorsichtsmaßnahmen fürBasaltfaser-HackstrangAsphaltbeton
(1) Bautemperatur
Die Verarbeitungstemperatur von Basaltfaser-Schnittgutbeton sollte nicht zu niedrig sein, da die Basaltfaser-Schnittgutanteile die Viskosität des Asphalts erhöhen. Daher sollte die Verarbeitungstemperatur von Basaltfaser-Schnittgutbeton höher sein als die von herkömmlichem Asphaltbeton, um eine ungleichmäßige Mischung zu vermeiden.
(2) Bauqualitätskontrolle
Bei der Qualitätskontrolle des Baus von Basaltfaser-Häckselgutbeton sollte besonderes Augenmerk auf die Qualitätskontrolle des Inspektions-, Mess- und Mischprozesses jedes einzelnen Bestandteils des Basaltfaser-Häckselgutbetons gelegt werden.
Bei der praktischen Bauausführung sollten je nach den technischen Anforderungen unterschiedliche Mengen an kurzgeschnittenem Basalt innerhalb eines angemessenen Rahmens ausgewählt werden. Da die Basaltfaserstränge selbst nicht mit anderen Betonbestandteilen und Zusatzmitteln reagieren, verändert der Fasergehalt die Mischungszusammensetzung des ursprünglichen Betons nicht.
Während der Bauphase muss die Qualität der verschiedenen Materialien in Basaltfaser-Schnittfaserbeton anhand des Mischungsverhältnisses und der einmaligen Mischmenge berechnet und bestimmt werden. He Junyong, Tian Chengyu und andere untersuchten das optimale Mischungsverhältnis von Basaltfaserbeton mittels orthogonaler Versuchsplanung. Fünf Faktoren – Fasergehalt, Wasser-Zement-Verhältnis, Flugaschegehalt, Sandanteil und spezifischer Wasserverbrauch – wurden als Hauptfaktoren im Experiment ausgewählt.
Tabelle 2 zeigt die durch Experimente ermittelten optimalen Mischungsverhältnisse von basaltfaserverstärktem Beton.
Experimente haben gezeigt, dass mit steigendem Anteil an geschnittenen Basaltfasern die Rissbeständigkeit des Betons zunimmt. Bei einem Anteil von 1,2 kg/m³ steigt die Druckfestigkeit des Betons innerhalb eines bestimmten Bereichs mit zunehmendem Anteil an geschnittenen Basaltfasern an, sinkt dann wieder und steigt anschließend erneut in einem kurvenförmigen Verlauf.
(3) Fütterungsablauf und -methode
Beim Mischprozess vonBasaltfaser-HackstrangBei Asphaltbeton ist die richtige Reihenfolge der Zugabe von Basaltfaser-Häckselgut zu beachten. Das Basaltfaser-Häckselgut wird zusammen mit Zuschlagstoffen wie Sand und Kies hinzugegeben. Am besten werden Sand und Kies gleichzeitig hinzugefügt. Geben Sie das Basaltfaser-Häckselgut zum Sand, anschließend den Asphalt und mischen Sie alles gut durch.
Die Faserzugabe lässt sich in manuelle und automatische Zugabe unterteilen. Bei der manuellen Zugabe werden abgewogene, geschnittene Basaltfasern nach Zugabe der heißen Zuschlagstoffe in den Mischbehälter gegeben. Zu den Nachteilen zählen jedoch der hohe Arbeitsaufwand, die geringe Mischhomogenität und die Notwendigkeit, die Mischzeit je nach Bedarf zu verlängern, um eine gleichmäßige Verteilung der Fasern im Asphaltbeton zu gewährleisten.
Die automatische Zuführung bezeichnet den Einsatz eines Basaltfaserförderers, der die zuzugebende Materialmenge automatisch misst und zusammen mit dem heißen Zuschlagstoff in den Mischerbehälter gibt. Der Faserförderer bietet Vorteile wie automatische Dosierung, Vorzerkleinerung und Luftförderung und ermöglicht eine komfortable, schnelle und präzise Faserzugabe. In der Praxis sollten die geeigneten Methoden je nach den Gegebenheiten der Baustelle ausgewählt werden.
(4) Vorsichtsmaßnahmen beim Pflastern
Zunächst ist auf die Sauberkeit der Pflasteroberfläche zu achten. Anschließend ist die Bügelplatte des Pflasterers auf 120 Grad Celsius vorzuheizen, wobei die Pflastergeschwindigkeit auf etwa 3 bis 4 Meter pro Minute eingestellt werden sollte. Der Lockerungskoeffizient sollte anhand der tatsächlichen Probeverlegung des Projekts ermittelt werden. Die Pflastertemperatur sollte bei 160 Grad Celsius gehalten werden.
(5) Formen und Aushärten
Beton gemischt mitBasaltfaser-HackstrangFür die Formgebung sind keine besonderen Anforderungen zu stellen, außer der Sicherstellung einer vollständigen Verdichtung des Asphaltbetons. Die Verdichtung sollte unter hohen Temperaturen so weit wie möglich erfolgen.
Anwendungsbeispiele vonBasaltfaser-Hackstrangin Asphaltbetonfahrbahn
Die Anschlussstelle Haining der Jiashao-Schnellstraße (mit einem Fahrbahnaufbau aus 20 cm zementstabilisiertem Schotterbett und +6 cm (AC-20C) bzw. +4 cm (AC-16C) Asphaltbeton) sowie die Provinzstraße 08 wurden vom Wissenschafts- und Technologiebüro der Stadt Haining genehmigt. Um wissenschaftliche und effektive Methoden zur Verbesserung der Spurrinnenbeständigkeit zu erforschen, die Sicherheit und den Fahrkomfort der Straße zu gewährleisten und Spurrinnenschäden auf einfache und bequeme Weise mit kurzer Bauzeit und geringen Wartungskosten zu beheben, wurden Aushärtungsversuche mit modifiziertem Asphaltbeton mit Basaltfaser-Häckselsträngen durchgeführt.
Aus Sicht der Behandlungswirkung verbessert die Zugabe von Basaltfaser-Häckselsträngen die Hochtemperaturstabilität von Asphaltbetonfahrbahnen erheblich, erhöht die Haltbarkeit der Fahrbahn, verlängert ihre Nutzungsdauer und reduziert das Auftreten von Sekundärspuren, wodurch eine hohe Fahrsicherheit gewährleistet wird.
Abschluss
Basaltfaser gehacktBasaltfaser-Häckselstränge sind aufgrund ihrer einzigartigen mechanischen Eigenschaften, ihrer guten Stabilität und ihrer geringen Kosten ein hervorragendes Betonbewehrungsmaterial. Die Anwendungsmöglichkeiten von mit Basaltfasern verstärktem Asphaltbeton sind sehr vielfältig. Es ergeben sich sowohl wirtschaftliche als auch soziale Vorteile, und es wird sich zukünftig zu einem der wichtigsten Baustoffe im Straßenbau entwickeln.
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Veröffentlichungsdatum: 13. März 2024