کاربرد اخیر الیاف بازالت خرد شده در روسازی آسفالتی

اخیراً با توسعه سریع ساخت و ساز مهندسی بزرگراه، فناوری سازه‌های بتن آسفالتی پیشرفت سریعی داشته و به تعداد زیادی از دستاوردهای فنی بالغ و عالی دست یافته است.

در حال حاضر، بتن آسفالتی به طور گسترده در زمینه ساخت بزرگراه‌ها مورد استفاده قرار گرفته است که جایگاه مهم آن را در پروژه‌های ساختمانی برجسته می‌کند. با این حال، ضمن مشاهده دستاوردهای حاصل، باید توجه داشته باشیم که مشکلات تغییر شکل و آسیب روسازی بتن آسفالتی به طور فزاینده‌ای جدی می‌شود.

چاله‌ها و ناهمواری‌های شدید سطح جاده می‌تواند تأثیر قابل توجهی بر ایمنی رانندگی داشته باشد.رشته خرد شده الیاف بازالتنوع جدیدی از مواد الیافی است که با خواص مکانیکی منحصر به فرد، پایداری خوب و نسبت هزینه به عملکرد بالا، آن را به یک ماده تقویت کننده بتن عالی تبدیل می‌کند.

عملکردرشته خرد شده الیاف بازالت
رشته‌های خرد شده الیاف بازالت، الیاف معدنی معدنی با طول کمتر از 50 میلی‌متر هستند که از زیرلایه الیاف بازالت مربوطه بریده شده و می‌توانند به طور یکنواخت در بتن پراکنده شوند.

رشته خرد شده الیاف بازالتدارای خواص عالی مانند استحکام کششی محوری بالا و مدول بالا، با استحکام کششی 2250-2550 مگاپاسکال و مدول الاستیک بزرگتر از 78 گیگاپاسکال؛ بازالت برش کوتاه مقاومت دمایی بالایی دارد که به آن اجازه می‌دهد به طور مداوم در محدوده 269- تا 650 درجه سانتیگراد کار کند؛ مقاومت در برابر خوردگی و پایداری شیمیایی بالایی در محیط‌های خورنده (محلول‌های اسیدی، قلیایی، نمکی) دارد و می‌تواند مقاومت بیشتری در برابر خوردگی قلیایی در محلول‌های قلیایی اشباع و سیمان و سایر محیط‌های قلیایی حفظ کند. میزان حفظ مقاومت شکست تک سیم بیش از 75٪ است؛ رشته‌های خرد شده الیاف بازالت همچنین می‌توانند با چسب‌های معدنی سازگار باشند، با میزان جذب رطوبت کمتر از 1٪ و ظرفیت جذبی که با گذشت زمان تغییر نمی‌کند، که پایداری مواد، طول عمر طولانی و سازگاری با محیط زیست را در طول استفاده ثابت می‌کند. علاوه بر این، رشته‌های خرد شده الیاف بازالت همچنین عملکرد عایق خوب، فیلتراسیون در دمای بالا، مقاومت در برابر اشعه و نفوذپذیری خوب موج را دارند. جدول 1 شاخص‌های عملکرد فنی رشته‌های خرد شده الیاف بازالت را نشان می‌دهد.

تحلیل کاربرد رشته‌های خرد شده الیاف بازالت در روسازی بتن آسفالتی
رشته خرد شده الیاف بازالتبتن آسفالتی عمدتاً با اضافه کردن الیاف بازالت خرد شده به نسبت مناسب به مصالح بتن آسفالتی برای سطوح جاده و مخلوط کردن آنها تحت نسبت اختلاط دقیق، دما، رطوبت، زمان اختلاط و سایر شرایط ساخته می‌شود.
همانطور که به خوبی شناخته شده است، علاوه بر الیاف بازالت، مواد الیافی مانند الیاف پلی‌استر، الیاف چوب و الیاف پشم معدنی همگی می‌توانند به عنوان مواد تقویت‌کننده در تقویت بتن آسفالتی مورد استفاده قرار گیرند. با این حال، استفاده از این الیاف برای سال‌های متمادی نشان می‌دهد که هنگام استفاده از آنها به عنوان مواد تقویت‌کننده در بتن آسفالتی، مشکلاتی مانند عملکرد ضعیف ضد پیری، اثر تقویتی ضعیف و مضر برای سلامت انسان وجود دارد.
ظهور رشته‌های خرد شده الیاف بازالت، شکاف موجود در مواد و روش‌ها را پر کرده و به طور مؤثر مشکلات موجود در روسازی بتن آسفالتی موجود را حل کرده و نقش مهمی در ارتقای آن ایفا می‌کند. نقش آن در روسازی بتن آسفالتی در جنبه‌های زیر آشکار می‌شود:
(1) رشته‌های خرد شده الیاف بازالت، به دلیل جذب آب کم، می‌توانند به بتن آسفالتی اضافه شوند تا ضخامت آسفالت افزایش یابد و در نتیجه، احتمال ترک خوردن و ناپایداری بستر جاده به دلیل جذب و انبساط آب کاهش یابد.
(2) رشته‌های خرد شده الیاف بازالت نه تنها می‌توانند از مدول و استحکام کششی بالای خود، درست مانند الیاف فولادی، برای جلوگیری از گسترش بیشتر ترک‌ها پس از ظهور آنها استفاده کنند، بلکه از موقعیت‌هایی که الیاف فولادی در حین مخلوط شدن مستعد جمع شدن هستند، که برای پمپاژ مساعد نیست و فرآیند ساخت و ساز پیچیده است، نیز جلوگیری می‌کنند.
(3) الیاف بازالت خرد شده یک الیاف اسید نیتریک معمولی است که سازگاری خوبی دارد. از آنجا که سطح آن کرکی است، می‌تواند آسفالت را جذب کند، به طوری که الیاف بازالت به طور مساوی در بتن توزیع می‌شود و یک لایه رابط جامد تشکیل می‌دهد تا مقاومت در برابر پیری و دوام روسازی بتن آسفالتی را بهبود بخشد.
(4) رشته‌های خرد شده الیاف بازالت مقاومت دمایی و کرنشی بسیار خوبی دارند. محدوده دمای کاری آنها بین منفی 270 تا 651 درجه سانتیگراد است و می‌توانند در محیط‌های با دمای بالا پایداری خود را حفظ کنند. همچنین می‌توانند از لغزش عناصر معدنی در بتن جلوگیری کنند، پایداری آن را افزایش دهند و به طور موثری مقاومت در برابر کرنش شیارشدگی در دمای بالا را در روسازی آسفالت بهبود بخشند.
علاوه بر این، رشته‌های خرد شده الیاف بازالت نیز مقاومت بسیار خوبی در دمای پایین دارند، به خصوص برای بهبود مقاومت در برابر شکافت در دمای پایین روسازی بتن آسفالتی.
افزودن رشته‌های خرد شده الیاف بازالت به بتن آسفالتی می‌تواند مقاومت در برابر ضربه، مقاومت در برابر شیارافتادگی و خواص مکانیکی روسازی بتن آسفالتی را بهبود بخشد. به طور خاص، رشته‌های خرد شده الیاف بازالت نقش حیاتی در روسازی بتن آسفالتی، مانند مقاومت در برابر ترک، ضد نشت، دوام، مقاومت در برابر ضربه، مقاومت کششی و زیبایی‌شناسی ایفا می‌کنند.

روش‌های ساخت و ساز و اقدامات احتیاطی برایرشته خرد شده الیاف بازالتبتن آسفالتی
(1) دمای ساخت و ساز
دمای ساخت بتن آسفالتی با الیاف بازالت نباید خیلی پایین باشد، زیرا الیاف بازالت باعث افزایش ویسکوزیته آسفالت می‌شود. بنابراین، دمای ساخت بتن آسفالتی بازالتی کوتاه برش باید بالاتر از بتن آسفالتی معمولی باشد، در غیر این صورت به راحتی باعث اختلاط ناهموار می‌شود.

(2) کنترل کیفیت ساخت و ساز
کنترل کیفیت ساخت بتن آسفالتی رشته‌ای خرد شده با الیاف بازالت باید به کنترل کیفیت بازرسی، اندازه‌گیری و فرآیند اختلاط هر یک از اجزای بتن آسفالتی رشته‌ای خرد شده با الیاف بازالت توجه کند.
در ساخت و ساز واقعی، مقادیر مختلف بازالت برش خورده باید در یک محدوده معقول و مطابق با الزامات مهندسی انتخاب شوند. با توجه به اینکه رشته‌های خرد شده الیاف بازالت خود با سایر اجزای بتن و افزودنی‌ها واکنش نمی‌دهند، محتوای الیاف، نسبت اختلاط بتن اصلی را تغییر نخواهد داد.
در طول دوره ساخت و ساز، کیفیت مواد مختلف در بتن مسلح به الیاف بازالت خرد شده باید بر اساس نسبت اختلاط ساخت و ساز و مقدار اختلاط یکباره محاسبه و تعیین شود. هه جونیونگ، تیان چنگیو و دیگران نسبت اختلاط بهینه بتن مسلح به الیاف بازالت را از طریق روش‌های تجربی طراحی متعامد مطالعه کردند. پنج عامل، شامل میزان الیاف، نسبت آب به سیمان، میزان خاکستر بادی، نسبت ماسه و مصرف واحد آب، به عنوان عوامل اصلی در آزمایش انتخاب شدند.
جدول 2 نسبت‌های اختلاط بهینه بتن مسلح به الیاف بازالت را که از طریق آزمایش‌ها به دست آمده است، نشان می‌دهد.

آزمایش‌ها نشان داده‌اند که هرچه نسبت محتوای رشته‌های خرد شده الیاف بازالت بیشتر باشد، مقاومت بتن در برابر ترک خوردگی بهتر است، در ۱.۲ کیلوگرم بر متر مکعب. در یک محدوده مشخص، مقاومت فشاری بتن با افزایش محتوای رشته‌های خرد شده الیاف بازالت افزایش می‌یابد، سپس کاهش می‌یابد و به صورت منحنی افزایش می‌یابد.

(3) ترتیب و روش تغذیه
در فرآیند اختلاطرشته خرد شده الیاف بازالتبرای بتن آسفالتی، باید ترتیب تغذیه الیاف بازالت خرد شده را در نظر گرفت. هنگام استفاده، الیاف بازالت خرد شده را همراه با مصالحی مانند ماسه و سنگ اضافه کنید. بهتر است ماسه و سنگ را همزمان اضافه کنید. الیاف بازالت خرد شده را به ماسه اضافه کنید، سپس آسفالت و مخلوط مرطوب را اضافه کرده و هم بزنید.

روش افزودن الیاف را می‌توان به افزودن دستی و افزودن خودکار تقسیم کرد. افزودن مصنوعی به افزودن دستی رشته‌های خرد شده الیاف بازالت که پس از افزودن سنگدانه‌های داغ به مخزن اختلاط، وزن شده‌اند، اشاره دارد. با این حال، معایب آن عبارتند از: شدت کار بالا، یکنواختی کم اختلاط و نیاز به افزایش زمان اختلاط با توجه به شرایط واقعی برای اطمینان از پراکندگی یکنواخت‌تر الیاف در بتن آسفالتی.

تغذیه خودکار به استفاده از یک تغذیه‌کننده الیاف بازالت برای اندازه‌گیری خودکار مقدار مصالحی که باید اضافه شوند و قرار دادن آن در دیگ مخلوط‌کن به همراه مصالح داغ میکسر اشاره دارد. تغذیه‌کننده الیاف مزایایی مانند اندازه‌گیری خودکار، خردایش اولیه و مکانیسم انتقال هوا دارد و دارای عملکردهای راحت، سریع و دقیق اضافه کردن الیاف است. در کاربردهای عملی، روش‌های مناسب باید بر اساس وضعیت واقعی ساخت و ساز انتخاب شوند.

(4) اقدامات احتیاطی در مورد آسفالت
ابتدا باید به تمیزی سطح سنگفرش توجه شود؛ سپس صفحه اتوی سنگفرش را تا ۱۲۰ درجه سانتیگراد گرم کنید، ضمن اینکه به سرعت سنگفرش توجه داشته باشید و آن را در حدود ۳ تا ۴ متر در دقیقه کنترل کنید؛ ضریب شل شدن باید بر اساس آزمایش واقعی پروژه تعیین شود؛ دمای سنگفرش باید در ۱۶۰ درجه سانتیگراد حفظ شود.

(5) شکل‌دهی و عمل‌آوری
بتن مخلوط بارشته خرد شده الیاف بازالتنباید هیچ الزام خاصی در طول قالب‌گیری داشته باشد، به جز اطمینان از تراکم کامل بتن آسفالتی. باید تا حد امکان در شرایط دمای بالا متراکم شود.

مثال‌های کاربردی ازرشته خرد شده الیاف بازالتدر روسازی بتن آسفالتی
خط اتصال تقاطع Haining بزرگراه Jiashao (با ساختار روسازی از پایه سنگ خرد شده تثبیت شده با سیمان 20 سانتی متر و بتن آسفالتی +6 سانتی متر (AC-20C) و +4 سانتی متر (AC-16C) بتن آسفالتی) و جاده استانی 08 توسط دفتر علوم و فناوری شهرداری Haining تأیید شده است. به منظور بررسی روش‌های علمی و مؤثر برای بهبود مقاومت جاده در برابر شیارشدگی، تضمین ایمنی و همواری بزرگراه و تلاش برای درمان بیماری‌های شیارشدگی به روشی ساده و راحت، با دوره ساخت کوتاه و هزینه‌های نگهداری پایین، آزمایش‌های عمل‌آوری با استفاده از بتن آسفالتی اصلاح شده با رشته خرد شده الیاف بازالت انجام شد.
از منظر اثر اصلاح، افزودن رشته‌های خرد شده الیاف بازالت، پایداری دمای بالای روسازی آسفالتی را تا حد زیادی بهبود می‌بخشد، دوام روسازی را افزایش می‌دهد، عمر مفید آن را طولانی‌تر می‌کند و وقوع شیارهای ثانویه را کاهش می‌دهد و تضمین قوی برای ایمنی رانندگی فراهم می‌کند.

نتیجه‌گیری
رشته خرد شده الیاف بازالتبا خواص مکانیکی منحصر به فرد، پایداری خوب و هزینه کم، آنها را به یک ماده تقویت کننده بتن عالی تبدیل می‌کند. چشم‌انداز کاربرد بتن آسفالتی تقویت شده با الیاف بازالت بسیار گسترده است. مزایای اقتصادی و اجتماعی آن، یک وضعیت برد-برد را به همراه خواهد داشت و در آینده به یکی از مصالح ساختمانی اصلی در زمینه ساخت بزرگراه تبدیل خواهد شد.

شرکت فناوری مواد جدید شانگهای اوریسن، با مسئولیت محدود
تلفن: +86 18683776368 (همچنین واتس‌اپ)
تلفن: +86 08383990499
Email: grahamjin@jhcomposites.com
آدرس: NO.398 جاده سبز جدید، شهر شینبانگ، منطقه سونگجیانگ، شانگهای