Klaaskiu mõju taaskasutatud betooni erosioonikindlusele

Klaaskiu mõju taaskasutatud betooni (valmistatud taaskasutatud betooniagregaatidest) erosioonikindlusele on materjaliteaduses ja tsiviilehituses väga oluline teema. Kuigi taaskasutatud betoon pakub keskkonnaalaseid ja ressursside ringlussevõtu eeliseid, on selle mehaanilised omadused ja vastupidavus (nt erosioonikindlus) sageli tavapärasest betoonist halvemad. Klaaskiud kuitugevdav materjal, saab parandada taaskasutatud betooni toimivust füüsikaliste ja keemiliste mehhanismide kaudu. Siin on üksikasjalik analüüs:

1. Omadused ja funktsioonidKlaaskiud

Klaaskiud, anorgaaniline mittemetalliline materjal, omab järgmisi omadusi:
Suur tõmbetugevus: kompenseerib betooni madalat tõmbetugevust.
Korrosioonikindlus: talub keemilisi rünnakuid (nt kloriidioonid, sulfaadid).
Karastamine ja pragunemiskindlus**: Sildab mikropraod, et aeglustada pragude levikut ja vähendada läbilaskvust.

2. Taaskasutatud betooni vastupidavuse puudused

Poorse tsemendipastaga pindade taaskasutatud täitematerjalid põhjustavad:
Nõrk faasidevaheline üleminekutsoon (ITZ): halb sidumine taaskasutatud täitematerjalide ja uue tsemendipasta vahel, mis loob läbilaskvad rajad.
Madal läbitungimatus: Erosiooni tekitajad (nt Cl⁻, SO₄²⁻) tungivad kergesti sisse, põhjustades terase korrosiooni või laienevaid kahjustusi.
Halb külmumis-sulamiskindlus: jää paisumine poorides põhjustab pragunemist ja killustumist.

3. Klaaskiu mehhanismid erosioonikindluse parandamisel

(1) Füüsilise barjääri mõjud
Pragude pärssimine: Ühtlaselt hajutatud kiud sildavad mikropraod, blokeerides nende kasvu ja vähendades erosiooni tekitajate levikut.
Suurem kompaktsus: Kiud täidavad poorid, vähendades poorsust ja aeglustades kahjulike ainete levikut.

(2) Keemiline stabiilsus
Leelisekindel klaaskiud(nt AR-klaas): Pinnaga töödeldud kiud püsivad stabiilsena ka kõrge leeliselises keskkonnas, vältides lagunemist.
Liidese tugevdamine: Tugev kiudmaatriksi side minimeerib ITZ-i defekte, vähendades lokaliseeritud erosiooniohtu.

(3) Vastupidavus teatud tüüpi erosioonile
Kloriidiioonide vastupidavus: vähenenud pragude teke aeglustab Cl⁻ läbitungimist, lükates edasi terase korrosiooni.
Sulfaadirünnaku vastupidavus: pragude kasvu pärssimine leevendab sulfaadi kristalliseerumisest ja paisumisest tulenevaid kahjustusi.
Külmumis-sulamiskindlus: Kiudude paindlikkus neelab jää tekkimisel tekkivat pinget, minimeerides pinna killustumist.

4. Peamised mõjutavad tegurid

Kiudainete annus: optimaalne vahemik on 0,5–2% (mahu järgi); liigne kiudainesisaldus põhjustab kobarate teket ja vähendab kompaktsust.
Kiudude pikkus ja hajumine: Pikemad kiud (12–24 mm) parandavad sitkust, kuid vajavad ühtlast jaotumist.
Taaskasutatud täitematerjalide kvaliteet: Suur veeimavus või jääkmördi sisaldus nõrgestab kiudude ja maatriksi vahelist nakkuvust.

5. Uurimistulemused ja praktilised järeldused

Positiivsed mõjud: Enamik uuringuid näitab, et asjakohaneklaaskiudLisamine parandab oluliselt läbitungimatust, kloriidikindlust ja sulfaadikindlust. Näiteks 1% klaaskiud võib vähendada kloriidi difusioonikoefitsiente 20–30%.
Pikaajaline toimivus: Kiudude vastupidavus aluselises keskkonnas nõuab tähelepanu. Leeliskindlad katted või hübriidkiud (nt polüpropüleeniga) pikendavad pikaealisust.
Piirangud: Halva kvaliteediga taaskasutatud täitematerjalid (nt kõrge poorsus, lisandid) võivad vähendada kiudude eeliseid.

6. Rakendussoovitused

Sobivad stsenaariumid: merekeskkond, soolane pinnas või ehitised, mis vajavad vastupidavat taaskasutatud betooni.
Segu optimeerimine: testige kiudainete annust, ringlussevõetud täitematerjali asendamise suhet ja sünergiat lisanditega (nt ränidioksiidiaurud).
Kvaliteedikontroll: Tagage ühtlane kiudude hajumine, et segamise ajal ei tekiks klombi.

Kokkuvõte

Klaaskiud suurendab taaskasutatud betooni erosioonikindlust füüsikalise karastamise ja keemilise stabiliseerimise kaudu. Selle efektiivsus sõltub kiu tüübist, annusest ja taaskasutatud täitematerjali kvaliteedist. Edasised uuringud peaksid keskenduma pikaajalisele vastupidavusele ja kulutõhusatele tootmismeetoditele, et hõlbustada suuremahulisi insenerirakendusi.