Даследаванні базальтавых валокнаў у грамадзянскім будаўніцтве

1. Асноўныя ўказанні па ўжыванні

• Матэрыялы для армавання бетону

Фібрабетон (BFRC): кароткі шлях Базальтавае валакноДробныя пакрыцці (6-24 мм) дадаюцца ў бетон (колькасць змешвання 0,1%-0,5%), што можа значна палепшыць устойлівасць да расколін (паменшыць шырыню расколін на 30%-50%), ударатрываласць (павялічыць у 2-3 разы) і даўгавечнасць (устойлівасць да цыклічнага замярзання-адтавання павялічваецца на 40%).

Замена сталёвай арматуры: у агрэсіўных асяроддзях (напрыклад, у марской тэхніцы) выкарыстоўваюцца базальтавыя арматурныя стрыжні (BFRP-брускі) можа замяніць сталёвую арматуру, каб пазбегнуць праблем з карозіяй. Напрыклад, выкарыстанне бфрп Чакаецца, што ўмацаванне апор марскога моста ў Ціндаа падоўжыць тэрмін яго службы больш чым да 100 гадоў.

• Узмацненне і рамонт канструкцый

Армаванне валакністай/сеткай: базальтавая валакністай тканінай (трываласць на расцяжэнне ≥2000 МПа) наляпляецца на паверхню бэлек і калон, што можа павялічыць грузападымальнасць на 20%-30%. Напрыклад, пасля таго, як стары мост у правінцыі Сычуань быў узмоцнены валакністай тканінай BF, клас нагрузкі павышаецца з класа шашы II да класа I.

Сейсмічнае армаванне: кампазіты, армаваныя валакном (БФРП) абгорнутыя бетонныя калоны, якія могуць павысіць пластычнасць і энергаёмістасць, і падыходзяць для будынкаў у сейсмічных раёнах.

• Новыя кампазітныя структуры

Сэндвіч-панэлі з базальтавага валакна і палімераў: выкарыстоўваюцца для лёгкіх дахаў і перагародак, валодаюць высокай трываласцю і цеплаізаляцыяй (цеплаправоднасць ≤ 0,05 Вт/мК).

Будаўнічыя матэрыялы, надрукаваныя на 3D-прынтары: базальтавае валакно-армаваныя цэментавыя матэрыялы дазваляюць рэалізаваць складаную структуру друку і паменшыць будаўнічыя адходы.

2. Тэхнічныя перавагі і асноўныя дадзеныя

3. Ход даследаванняў і тыповыя выпадкі

• Унутраныя даследаванні

Універсітэт Цінхуа: распрацаваў мадыфікаваны бетон з базальтавага валакна, нана-крэмнезёму і кампазіта з павелічэннем трываласці на сціск на 25% і зніжэннем пранікальнасці для іонаў хларыду на 60%.

Паўднёва-Усходні ўніверсітэт: прапанаваная тэхналогія жалезабетонных бэлек з выкарыстаннем ламінату BF/эпаксіднай смалы, тэрмін службы падаўжаецца больш чым у 3 разы.

• Міжнародная заяўка

Японія: Пасля землятрусу Хансін у высотным будынку ў Осацы была ўстаноўлена сцяна з армаванай сеткай BF, што дазволіла палепшыць сейсмічную стойкасць будынка на 40%.

Еўропа: у Венецыі (Італія) у варотах для барацьбы з паводкамі выкарыстоўваўся жалезабетон марской марской вады, тэрмін службы якога склаў 50 гадоў.

• Інжынерныя кейсы

Кітай — мост Ганконг-Чжухай-Аомань: Базальтавае валакно У антыкаразійным пласце некаторых пілонаў выкарыстоўваецца кампазітны матэрыял, што зніжае выдаткі на абслугоўванне на 30%.

ЗША — хуткасны транспарт у раёне заліва Сан-Францыска (BART): тканіна BF выкарыстоўваецца ў арматуры тунэляў, а ўстойлівасць да дэфармацыі павялічваецца на 25%.

4. Праблемы і будучыя напрамкі

• Існуючыя праблемы

Недастатковая прадукцыйнасць міжфазнага злучэння: паверхня паміж валакном і бетонам/смалай схільная да адслойвання, неабходна распрацаваць новыя злучныя агенты (напрыклад, мадыфікатары сілану).

Адсутнасць дадзеных аб доўгатэрміновых эксплуатацыйных характарыстыках: характарыстыкі паўзучасці арматуры BF ва ўмовах высокай тэмпературы і высокай вільготнасці (дадзеныя за больш чым 10 гадоў усё яшчэ недасканалыя).

Адзінства стандартнай сістэмы: спецыфікацыі інжынернага праектавання для матэрыялаў BF у розных краінах яшчэ не цалкам устаноўлены (Кітай апублікаваў GB/T 38143-2019, але падрабязнасці прымянення патрабуюць удакладнення).

• Будучы кірунак даследаванняў

Інтэлектуальныя валакністыя кампазіты: убудаваныя датчыкі для маніторынгу стану канструкцый (напрыклад, дэфармацыя, самасвядомасць расколін).

Зялёная тэхналогія падрыхтоўкі: зніжэнне тэмпературы плаўлення і выцягвання (у цяперашні час патрабуецца 1400-1500℃) і распрацоўка нізкавугляроднага працэсу.

Шматмаштабнае сінергічнае армаванне: змешванне з вугляродным і сталёвым валакном для стварэння градыентных кампазітаў.

5. Рэзюмэ

Ужыванне базальтавае валакно у грамадзянскім будаўніцтве перайшоў з лабараторый у інжынерную практыку, а яго эканамічна эфектыўныя і экалагічна чыстыя характарыстыкі адпавядаюць попыту на зялёныя будынкі ў адпаведнасці з мэтай «падвойнага вугляроду». У будучыні неабходна прарвацца праз аптымізацыю інтэрфейсу, праверку доўгатэрміновай трываласці і іншыя ключавыя тэхналогіі, і ў той жа час спрыяць удасканаленню праектных спецыфікацый і сінергіі прамысловых ланцужкоў, каб паскорыць яго шырокамаштабнае прымяненне ў буйнамаштабнай інфраструктуры, марской тэхніцы, прадухіленні землятрусаў і стыхійных бедстваў і іншых сцэнарыях.