Ymchwil ar ffibrau basalt mewn cymwysiadau peirianneg sifil
1.Cyfarwyddiadau cymhwyso mawr
- Deunyddiau atgyfnerthu concrit
Concrit Ffibr (BFRC): Llwybr Byr Ffibr BasaltMae s (6-24mm) yn cael eu cymysgu i goncrit (swm cymysgu 0.1%-0.5%), a all wella ymwrthedd i graciau yn sylweddol (lleihau lled y crac 30%-50%), ymwrthedd i effaith (cynnydd 2-3 gwaith), a gwydnwch (cynnydd o 40% mewn ymwrthedd i gylchred rhewi-dadmer).
Amnewid atgyfnerthiad dur: Mewn amgylcheddau cyrydol (e.e. peirianneg forol), bariau atgyfnerthu ffibr basalt (Bariau BFRP) gall ddisodli atgyfnerthiad dur i osgoi problemau cyrydiad. Er enghraifft, y defnydd o bfrp Disgwylir i atgyfnerthu pileri pont groesfor yn Qingdao ymestyn ei hoes i fwy na 100 mlynedd.
- Atgyfnerthu a thrwsio strwythurol
Atgyfnerthu Brethyn Ffibr/Rhwyll: Mae brethyn ffibr basalt (cryfder tynnol ≥2000MPa) yn cael ei gludo ar wyneb trawstiau a cholofnau, a all gynyddu'r gallu i gario llwyth 20%-30%. Er enghraifft, ar ôl atgyfnerthu hen bont yn Sichuan â brethyn BF, mae'r sgôr llwyth yn cael ei huwchraddio o Briffordd-II i Ddosbarth I.
Atgyfnerthu seismig: cyfansoddion wedi'u hatgyfnerthu â ffibr (BFRP) colofnau concrit wedi'u lapio, a all wella'r hydwythedd a'r gallu i ddefnyddio ynni, ac mae'n addas ar gyfer adeiladau mewn ardaloedd sy'n dueddol o gael daeargrynfeydd.
- Strwythurau cyfansawdd newydd
Paneli brechdan ffibr-polymer basalt: a ddefnyddir ar gyfer toeau ysgafn a waliau rhaniad, gyda chryfder uchel ac inswleiddio thermol (dargludedd thermol ≤ 0.05 W/mK).
Deunyddiau adeiladu argraffu 3D: ffibr basaltGall deunyddiau smentiog wedi'u hatgyfnerthu wireddu argraffu strwythur cymhleth a lleihau gwastraff adeiladu.
2. Manteision Technegol a Data Craidd
| Dangosyddion Perfformiad | Ffibr basalt | Deunydd cymharu (ffibr gwydr) |
| Cryfder tynnol | 3000-4800 MPa | 2000-3500 MPa |
| Gwrthiant alcalïaidd (pH=13) | Cadw cryfder ≥90% | Ffibr gwydr: cadw cryfder ≤ 50% |
| Manteision amgylcheddol: dim ond 30% o'r defnydd o ynni cynhyrchu yw ffibr gwydr, a gellir ei ailgylchu 100%. | ||
3. Cynnydd Ymchwil ac Achosion Nodweddiadol
- Ymchwil domestig
Prifysgol Tsinghua: datblygodd goncrit wedi'i addasu cyfansawdd ffibr basalt-nano-silica gyda chynnydd o 25% mewn cryfder cywasgol a gostyngiad o 60% mewn athreiddedd ïonau clorid.
Prifysgol De-ddwyrain: technoleg trawst concrit wedi'i hatgyfnerthu â laminad resin BF/epocsi arfaethedig, oes blinder wedi'i hymestyn fwy na 3 gwaith.
- Cais rhyngwladol
Japan: Ar ôl daeargryn Hanshin, mabwysiadodd adeilad uchel yn Osaka wal cneifio wedi'i hatgyfnerthu â rhwyll BF, a gwellodd y perfformiad seismig 40%.
Ewrop: Defnyddiwyd concrit wedi'i atgyfnerthu â BF mewn gatiau rheoli llifogydd yn Fenis, yr Eidal, gyda hyd oes o 50 mlynedd yn erbyn erydiad dŵr y môr.
- Achosion Peirianneg
Pont Tsieina - Hong Kong-Zhuhai-Macao: Ffibr basalt defnyddir deunydd cyfansawdd yn haen gwrth-cyrydu rhai pierau, gan leihau'r gost cynnal a chadw 30%.
UDA - Trafnidiaeth Gyflym Ardal Bae San Francisco (BART): Defnyddir ffabrig BF i atgyfnerthu leinin twneli, ac mae'r ymwrthedd i anffurfio wedi cynyddu 25%.
4. Heriau a Chyfeiriadau i'r Dyfodol
- Problemau presennol
Perfformiad bondio rhyngwynebol annigonol: mae'r rhyngwyneb rhwng ffibr a choncrit/resin yn dueddol o stripio, mae angen datblygu asiantau cyplu newydd (e.e., addaswyr silane).
Diffyg data perfformiad hirdymor: nodweddion cropian atgyfnerthu BF o dan amgylchedd tymheredd uchel a lleithder uchel (mae mwy na 10 mlynedd o ddata yn dal yn amherffaith).
Unffurfiaeth y system safonol: nid yw manylebau dylunio peirianneg ar gyfer deunyddiau BF mewn gwahanol wledydd wedi'u sefydlu'n llawn eto (mae Tsieina wedi rhyddhau GB/T 38143-2019, ond mae manylion y cais i'w mireinio).
- Cyfeiriad ymchwil yn y dyfodol
Cyfansoddion ffibr deallus: synwyryddion wedi'u hymgorffori i gyflawni monitro iechyd strwythurol (e.e., straen, hunanymwybyddiaeth o graciau).
Technoleg paratoi werdd: lleihau'r tymheredd toddi a thynnu (angen 1400-1500 ℃ ar hyn o bryd), a datblygu proses carbon isel.
Atgyfnerthu synergaidd aml-raddfa: cymysgu â ffibr carbon a ffibr dur i adeiladu cyfansoddion graddiant.
5.Crynodeb
Cymhwyso ffibr basalt mewn peirianneg sifil wedi symud o'r labordy i ymarfer peirianneg, ac mae ei briodoleddau cost-effeithiol a chyfeillgar i'r amgylchedd yn cyd-fynd â'r galw am adeiladau gwyrdd o dan y nod o "garbon deuol". Yn y dyfodol, mae angen torri trwy'r optimeiddio rhyngwyneb, gwirio gwydnwch hirdymor a thechnolegau allweddol eraill, ac ar yr un pryd hyrwyddo gwelliant manylebau dylunio a synergeddau cadwyn ddiwydiannol, er mwyn cyflymu ei gymhwysiad ar raddfa fawr mewn seilwaith ar raddfa fawr, peirianneg forol, atal daeargrynfeydd a thrychinebau a senarios eraill.
