Ricerca nantu à e fibre di basalt in applicazioni di ingegneria civile

1. Indicazioni principali di l'applicazione

• Materiali di rinforzu di u béton

Calcestruzzo Fibratu (BFRC): Accurtatoia Fibra di basaltI materiali (6-24 mm) sò mischiati in u béton (quantità di mischju 0,1%-0,5%), ciò chì pò migliurà significativamente a resistenza à e crepe (riduce a larghezza di a crepa di 30%-50%), a resistenza à l'impattu (aumenta di 2-3 volte) è a durabilità (a resistenza à i cicli di gelu-scongelamentu aumenta di 40%).

Sustituzione di u rinforzu in acciaio: In ambienti currusivi (per esempiu, ingegneria marina), barre di rinforzu in fibra di basalt (Barre BFRP) pò rimpiazzà u rinforzu d'acciaiu per evità prublemi di currusione. Per esempiu, l'usu di bfrp Si prevede chì u rinforzu in i pilastri di un ponte transmare in Qingdao ne allargherà a durata di vita à più di 100 anni.

• Rinforzu strutturale è riparazione

Rinforzu in tela di fibra/rete: A tela di fibra di basalt (resistenza à a trazione ≥2000MPa) hè incollata nantu à a superficia di travi è colonne, ciò chì pò aumentà a capacità di carica di 20%-30%. Per esempiu, dopu chì un vechju ponte in Sichuan hè statu rinforzatu cù tela BF, a capacità di carica hè aghjurnata da Highway-II à Classe I.

Rinforzu sismicu: cumposti rinforzati cù fibre (BFRP) colonne di cimentu avvolte, chì ponu migliurà a duttilità è a capacità di cunsumu energeticu, è sò adatte per edifici in zone propense à terremoti.

• Nove strutture cumposte

Pannelli sandwich in fibra di basalto-polimeru: usati per tetti leggeri è muri divisori, cù alta resistenza è isolamentu termicu (conduttività termica ≤ 0,05 W/mK).

Materiali di custruzzione per a stampa 3D: fibra di basaltI materiali cementizi rinforzati ponu realizà a stampa di strutture cumplesse è riduce i rifiuti di custruzzione.

2. Vantaghji tecnichi è dati principali

3. Progressi di a ricerca è casi tipici

• Ricerca naziunale

Università Tsinghua: hà sviluppatu un béton mudificatu cumpostu di fibra di basalt-nano-silice cù un aumentu di a resistenza à a compressione di 25% è una riduzione di a permeabilità à l'ioni cloruru di 60%.

Università di u Sudeste: pruposta di tecnulugia di travi di cimentu armatu cù laminatu di resina epossidica BF/rinforzatu, vita di fatica estesa di più di 3 volte.

• Dumanda internaziunale

Giappone: Dopu à u terramotu di Hanshin, un grattacielu in Osaka hà aduttatu un muru di taglio rinforzatu cù maglia BF, è a prestazione sismica hè stata migliurata di 40%.

Europa: U béton armatu BF hè statu utilizatu in e porte di cuntrollu di l'inundazioni in Venezia, Italia, cù una durata di vita di 50 anni contr'à l'erosione di l'acqua di mare.

• Casi d'ingegneria

Cina - Ponte Hong Kong-Zhuhai-Macao: Fibra di basalt U materiale cumpostu hè adupratu in u stratu anticorrosione di certi pilastri, riducendu u costu di mantenimentu di u 30%.

USA - San Francisco Bay Area Rapid Transit (BART): U tissutu BF hè adupratu in u rinforzu di u rivestimentu di e gallerie, è a resistenza à a deformazione hè aumentata di 25%.

4. Sfide è Direzzioni Future

• Prublemi esistenti

Prestazione di legame interfaciale insufficiente: l'interfaccia trà a fibra è u béton/resina hè propensa à u strappamentu, novi agenti di accoppiamentu (per esempiu, modificatori di silanu) devenu esse sviluppati.

Mancanza di dati di prestazione à longu andà: caratteristiche di creep di u rinforzu BF in ambienti à alta temperatura è alta umidità (più di 10 anni di dati sò sempre imperfetti).

Uniformità di u sistema standard: e specificazioni di cuncepimentu ingegneristicu per i materiali BF in diversi paesi ùn sò ancu state cumpletamente stabilite (a Cina hà publicatu GB/T 38143-2019, ma i dettagli di l'applicazione devenu esse raffinati).

• Direzzione di ricerca futura

Cumpositi di fibre intelligenti: sensori integrati per ottene u monitoraghju di a salute strutturale (per esempiu, deformazione, autocuscenza di e crepe).

Tecnulugia di preparazione verde: riduce a temperatura di fusione è di trafilatura (attualmente ci vole 1400-1500 ℃), è sviluppà un prucessu à bassu carbonu.

Rinforzu sinergicu multiscala: miscelazione cù fibra di carbone è fibra d'acciaio per custruisce cumposti à gradiente.

5. Riassuntu

L'applicazione di fibra di basalt In l'ingegneria civile hè passatu da u laburatoriu à a pratica ingegneristica, è i so attributi rentabili è rispettosi di l'ambiente currispondenu à a dumanda di edifici verdi sottu l'ubbiettivu di u "doppiu carbone". In u futuru, hè necessariu di rompe l'ottimisazione di l'interfaccia, a verificazione di a durabilità à longu andà è altre tecnulugie chjave, è à u listessu tempu prumove u miglioramentu di e specificazioni di cuncepimentu è e sinergie di a catena industriale, per accelerà a so applicazione à grande scala in infrastrutture à grande scala, ingegneria marina, prevenzione di terremoti è disastri è altri scenarii.