Navorsing oor basaltvesels in siviele ingenieurstoepassings

1. Hoofaanwysings vir toepassing

• Betonversterkende materiale

Veselbeton (BFRC): Kortpad Basaltvesels (6-24 mm) word in beton gemeng (menghoeveelheid 0,1%-0,5%), wat kraakweerstand aansienlik kan verbeter (kraakwydte met 30%-50% verminder), impakweerstand (2-3 keer toeneem) en duursaamheid (vries-dooi siklusweerstand met 40% verhoog).

Vervanging van staalversterking: In korrosiewe omgewings (bv. mariene ingenieurswese), basaltveselversterkingstawe (BFRP-stawe) kan staalversterking vervang om korrosieprobleme te vermy. Byvoorbeeld, die gebruik van bfrp Versterking in die pilare van 'n dwarsbrug in Qingdao sal na verwagting die lewensduur daarvan tot meer as 100 jaar verleng.

• Strukturele versterking en herstelwerk

Veseldoek/Maasversterking: Basaltveseldoek (treksterkte ≥2000MPa) word op die oppervlak van balke en kolomme geplak, wat die dravermoë met 20%-30% kan verhoog. Byvoorbeeld, nadat 'n ou brug in Sichuan met BF-doek versterk is, word die lasgradering van Snelweg-II na Klas I opgegradeer.

Seismiese versterking: veselversterkte komposiete (BFRP) toegedraaide betonkolomme, wat die rekbaarheid en energieverbruikende kapasiteit kan verbeter, en is geskik vir geboue in aardbewingsgeneigde gebiede.

• Nuwe saamgestelde strukture

Basaltvesel-polimeer-toebroodjiepanele: word gebruik vir liggewig dakke en afskortingsmure, met beide hoë sterkte en termiese isolasie (termiese geleidingsvermoë ≤ 0.05 W/mK).

3D-drukwerk boumateriaal: basaltvesel-versterkte sementagtige materiale kan komplekse struktuurdrukwerk realiseer en konstruksieafval verminder.

2. Tegniese voordele en kerndata

3. Navorsingsvordering en tipiese gevalle

• Binnelandse navorsing

Tsinghua Universiteit: ontwikkelde basaltvesel-nano-silika-saamgestelde gemodifiseerde beton met 'n 25% toename in druksterkte en 'n 60% vermindering in chloriedioondeurlaatbaarheid.

Suidoos-Universiteit: voorgestelde BF/epoksiharslaminaat versterkte betonbalktegnologie, moegheidslewe met meer as 3 keer verleng.

• Internasionale aansoek

Japan: Na die aardbewing van Hanshin het 'n hoë gebou in Osaka 'n BF-gaasversterkte skuifmuur aangeneem, en die seismiese werkverrigting is met 40% verbeter.

Europa: BF-gewapende beton is in vloedbeheerhekke in Venesië, Italië, gebruik, met 'n lewensduur van 50 jaar teen seewatererosie.

• Ingenieursgevalle

China - Hong Kong-Zhuhai-Macao-brug: Basaltvesel Saamgestelde materiaal word in die anti-korrosielaag van sommige pilare gebruik, wat die onderhoudskoste met 30% verminder.

VSA - San Francisco Bay Area Rapid Transit (BART): BF-materiaal word gebruik in tonnelvoeringversterking, en die vervormingsweerstand word met 25% verhoog.

4. Uitdagings en Toekomstige Rigting

• Bestaande probleme

Onvoldoende tussenvlakbindingsprestasie: die tussenvlak tussen vesel en beton/hars is geneig tot strooping, nuwe koppelmiddels (bv. silaanmodifiseerders) moet ontwikkel word.

Gebrek aan langtermyn-prestasiedata: kruipeienskappe van BF-versterking onder hoë temperatuur- en hoë humiditeitsomgewings (meer as 10 jaar se data is steeds onvolmaak).

Eenvormigheid van standaardstelsel: ingenieursontwerpspesifikasies vir BF-materiale in verskeie lande is nog nie ten volle vasgestel nie (China het GB/T 38143-2019 vrygestel, maar die toepassingsbesonderhede moet verfyn word).

• Toekomstige navorsingsrigting

Intelligente veselkomposiete: ingebedde sensors om strukturele gesondheidsmonitering te bewerkstellig (bv. spanning, kraak-selfbewustheid).

Groen voorbereidingstegnologie: verminder die smelt- en trektemperatuur (tans benodig 1400-1500 ℃), en ontwikkel lae-koolstofproses.

Multi-skaal sinergistiese versterking: vermenging met koolstofvesel en staalvesel om gradiëntkomposiete te konstrueer.

5. Opsomming

Die toepassing van basaltvesel In siviele ingenieurswese het van die laboratorium na ingenieurspraktyk verskuif, en die koste-effektiewe en omgewingsvriendelike eienskappe daarvan pas by die vraag na groen geboue onder die doelwit van "dubbelkoolstof". In die toekoms is dit nodig om deur die koppelvlakoptimalisering, langtermyn-duursaamheidsverifikasie en ander sleuteltegnologieë te breek, en terselfdertyd die verbetering van ontwerpspesifikasies en industriële kettingsinergieë te bevorder, om die grootskaalse toepassing daarvan in grootskaalse infrastruktuur, mariene ingenieurswese, aardbewing- en rampvoorkoming en ander scenario's te versnel.