Der Einfluss von Glasfaser auf die Erosionsbeständigkeit von Recyclingbeton

Der Einfluss von Glasfaser auf die Erosionsbeständigkeit von Recyclingbeton (hergestellt aus recycelten Betonzuschlagstoffen) ist ein Thema von großem Interesse in der Materialwissenschaft und im Bauingenieurwesen. Obwohl Recyclingbeton Vorteile für die Umwelt und das Ressourcenrecycling bietet, sind seine mechanischen Eigenschaften und seine Haltbarkeit (z. B. Erosionsbeständigkeit) denen von herkömmlichem Beton oft unterlegen. Glasfaser alsVerstärkungsmaterial, kann die Leistung von Recyclingbeton durch physikalische und chemische Mechanismen verbessern. Hier ist eine detaillierte Analyse:

1. Eigenschaften und Funktionen vonFiberglas

Fiberglas, ein anorganisches, nichtmetallisches Material, weist die folgenden Eigenschaften auf:
Hohe Zugfestigkeit: Gleicht die geringe Zugfestigkeit von Beton aus.
Korrosionsbeständigkeit: Widersteht chemischen Angriffen (z. B. Chloridionen, Sulfaten).
Zähigkeit und Rissbeständigkeit**: Überbrückt Mikrorisse, um die Rissausbreitung zu verzögern und die Durchlässigkeit zu verringern.

2. Haltbarkeitsmängel von Recyclingbeton

Recycelte Zuschlagstoffe mit porösen Zementleimresten auf der Oberfläche führen zu:
Schwache Grenzflächenübergangszone (ITZ): Schlechte Bindung zwischen recycelten Zuschlagstoffen und neuem Zementleim, wodurch durchlässige Wege entstehen.
Geringe Undurchlässigkeit: Erosive Stoffe (z. B. Cl⁻, SO₄²⁻) dringen leicht ein und verursachen Stahlkorrosion oder großflächige Schäden.
Schlechte Frost-Tau-Beständigkeit: Die Ausdehnung des Eises in den Poren führt zu Rissen und Abplatzungen.

3. Mechanismen von Fiberglas zur Verbesserung der Erosionsbeständigkeit

(1) Physikalische Barriereeffekte
Risshemmung: Gleichmäßig verteilte Fasern überbrücken Mikrorisse, blockieren deren Wachstum und verringern die Wege für Erosionsstoffe.
Verbesserte Kompaktheit: Fasern füllen Poren, verringern die Porosität und verlangsamen die Diffusion schädlicher Substanzen.

(2) Chemische Stabilität
Alkalibeständiges Fiberglas(z. B. AR-Glas): Oberflächenbehandelte Fasern bleiben in stark alkalischen Umgebungen stabil und werden so vor Zersetzung geschützt.
Verstärkung der Schnittstelle: Eine starke Faser-Matrix-Bindung minimiert Defekte in der ITZ und verringert das lokale Erosionsrisiko.

(3) Widerstandsfähigkeit gegenüber bestimmten Erosionsarten
Chloridionenbeständigkeit: Eine verringerte Rissbildung verlangsamt das Eindringen von Cl⁻ und verzögert so die Stahlkorrosion.
Widerstandsfähigkeit gegen Sulfatangriffe: Unterdrücktes Risswachstum mildert Schäden durch Sulfatkristallisation und -ausdehnung.
Frost-Tau-Beständigkeit: Die Flexibilität der Fasern absorbiert die Belastung durch Eisbildung und minimiert so das Abplatzen der Oberfläche.

4. Wichtige Einflussfaktoren

Faserdosierung: Der optimale Bereich liegt bei 0,5–2 % (Volumen); überschüssige Fasern führen zu Klumpenbildung und verringerter Kompaktheit.
Faserlänge und -verteilung: Längere Fasern (12–24 mm) verbessern die Zähigkeit, erfordern aber eine gleichmäßige Verteilung.
Qualität der Recycling-Zuschlagstoffe: Hohe Wasseraufnahme oder Restmörtelgehalt schwächen die Faser-Matrix-Bindung.

5. Forschungsergebnisse und praktische Schlussfolgerungen

Positive Effekte: Die meisten Studien zeigen, dass geeigneteFiberglasDie Zugabe verbessert die Undurchlässigkeit sowie die Chlorid- und Sulfatbeständigkeit erheblich. Beispielsweise kann 1 % Glasfaser den Chloriddiffusionskoeffizienten um 20–30 % senken.
Langfristige Leistung: Die Haltbarkeit von Fasern in alkalischen Umgebungen erfordert Aufmerksamkeit. Alkalibeständige Beschichtungen oder Hybridfasern (z. B. mit Polypropylen) erhöhen die Langlebigkeit.
Einschränkungen: Recycelte Zuschlagstoffe von minderer Qualität (z. B. hohe Porosität, Verunreinigungen) können den Fasernutzen verringern.

6. Anwendungsempfehlungen

Geeignete Szenarien: Meeresumgebungen, salzhaltige Böden oder Strukturen, die hochbeständigen Recyclingbeton erfordern.
Mischungsoptimierung: Testen Sie die Faserdosierung, das Verhältnis des Ersatzes von recyceltem Aggregat und Synergien mit Zusatzstoffen (z. B. Silikastaub).
Qualitätskontrolle: Sorgen Sie für eine gleichmäßige Faserverteilung, um ein Verklumpen während des Mischens zu vermeiden.

Zusammenfassung

Glasfaser erhöht die Erosionsbeständigkeit von Recyclingbeton durch physikalische Härtung und chemische Stabilisierung. Die Wirksamkeit hängt von Fasertyp, Dosierung und Qualität des recycelten Zuschlagstoffs ab. Zukünftige Forschung sollte sich auf die langfristige Haltbarkeit und kostengünstige Produktionsmethoden konzentrieren, um großtechnische Anwendungen zu ermöglichen.