Влияние стекловолокна на эрозионную стойкость переработанного бетона

Влияние стекловолокна на эрозионную стойкость переработанного бетона (изготовленного из переработанных бетонных заполнителей) представляет значительный интерес в материаловедении и гражданском строительстве. Хотя переработанный бетон обладает экологическими преимуществами и выгоден с точки зрения вторичной переработки ресурсов, его механические свойства и долговечность (например, эрозионная стойкость) часто уступают традиционным бетонам. Стекловолокно, какармирующий материал, может улучшить эксплуатационные характеристики переработанного бетона посредством физических и химических механизмов. Ниже представлен подробный анализ:

1. Свойства и функцииСтекловолокно

Стекловолокно — неорганический неметаллический материал, обладающий следующими характеристиками:
Высокая прочность на растяжение: компенсирует низкую прочность бетона на растяжение.
Коррозионная стойкость: устойчив к химическому воздействию (например, ионам хлорида, сульфатам).
Упрочнение и трещиностойкость**: перекрывает микротрещины, замедляя их распространение и снижая проницаемость.

2. Недостатки долговечности переработанного бетона

Вторичные заполнители с пористым остаточным цементным тестом на поверхности приводят к:
Слабая межфазная переходная зона (МЗП): плохое сцепление между переработанными заполнителями и новым цементным тестом, что приводит к образованию проницаемых путей.
Низкая непроницаемость: эрозионные агенты (например, Cl⁻, SO₄²⁻) легко проникают, вызывая коррозию стали или обширные повреждения.
Низкая устойчивость к замораживанию и оттаиванию: расширение льда в порах приводит к растрескиванию и отслоению.

3. Механизмы повышения эрозионной стойкости стекловолокна

(1) Эффекты физического барьера
Ингибирование трещин: равномерно распределенные волокна перекрывают микротрещины, блокируя их рост и сокращая пути проникновения эрозионных агентов.
Повышенная плотность: волокна заполняют поры, уменьшая пористость и замедляя диффузию вредных веществ.

(2) Химическая стабильность
Щелочестойкое стекловолокно(например, AR-стекло): Волокна с обработанной поверхностью остаются стабильными в средах с высоким содержанием щелочей, избегая деградации.
Усиление интерфейса: прочное соединение волокон и матрицы сводит к минимуму дефекты в зоне внутренней термообработки, снижая риск локальной эрозии.

(3) Устойчивость к определенным типам эрозии
Стойкость к ионам хлорида: снижение образования трещин замедляет проникновение Cl⁻, замедляя коррозию стали.
Устойчивость к воздействию сульфатов: подавление роста трещин смягчает повреждения, вызванные кристаллизацией и расширением сульфатов.
Устойчивость к замораживанию и оттаиванию: Гибкость волокон поглощает напряжение, возникающее при образовании льда, сводя к минимуму растрескивание поверхности.

4. Ключевые факторы влияния

Дозировка клетчатки: Оптимальный диапазон — 0,5–2% (по объему); избыток клетчатки приводит к слипанию и снижению компактности.
Длина волокон и их распределение: более длинные волокна (12–24 мм) повышают прочность, но требуют равномерного распределения.
Качество переработанных заполнителей: Высокое водопоглощение или остаточное содержание раствора ослабляют связь волокон с матрицей.

5. Результаты исследования и практические выводы

Положительные эффекты: большинство исследований показывают, что соответствующиестекловолокноДобавление стекловолокна значительно улучшает непроницаемость, хлоридо- и сульфатостойкость. Например, 1% стекловолокна может снизить коэффициент диффузии хлоридов на 20–30%.
Долговечность: прочность волокон в щелочной среде требует особого внимания. Щелочестойкие покрытия или гибридные волокна (например, с полипропиленом) увеличивают срок службы.
Ограничения: Низкое качество переработанных заполнителей (например, высокая пористость, примеси) может снизить преимущества волокна.

6. Рекомендации по применению

Подходящие сценарии: морская среда, засоленные почвы или конструкции, требующие использования переработанного бетона высокой прочности.
Оптимизация смеси: проверьте дозировку волокон, соотношение замены переработанного заполнителя и синергию с добавками (например, микрокремнеземом).
Контроль качества: Обеспечьте равномерное распределение волокон, чтобы избежать комкования во время смешивания.

Краткое содержание

Стекловолокно повышает эрозионную стойкость переработанного бетона за счёт физического упрочнения и химической стабилизации. Его эффективность зависит от типа волокна, дозировки и качества переработанного заполнителя. Дальнейшие исследования должны быть направлены на изучение долговечности и экономически эффективных методов производства для обеспечения крупномасштабного применения в строительстве.