Forskning i basaltfibre i anlægsarbejder

1. Hovedanvisninger for anvendelse

• Betonarmeringsmaterialer

Fiberbeton (BFRC): Genvej Basaltfibers (6-24 mm) blandes i beton (blandemængde 0,1%-0,5%), hvilket kan forbedre revnemodstanden betydeligt (reducere revnebredden med 30%-50%), slagmodstanden (øges med 2-3 gange) og holdbarheden (fryse-tø-cyklusmodstanden øges med 40%).

Udskiftning af stålarmering: I korrosive miljøer (f.eks. maritim teknik) bør basaltfiberarmeringsstænger (BFRP-barer) kan erstatte stålarmering for at undgå korrosionsproblemer. For eksempel brugen af bfrp Forstærkning af pælene på en havbro i Qingdao forventes at forlænge dens levetid til mere end 100 år.

• Strukturel forstærkning og reparation

Fiberdug/netforstærkning: Basaltfiberdug (trækstyrke ≥2000 MPa) limes på overfladen af ​​bjælker og søjler, hvilket kan øge bæreevnen med 20%-30%. For eksempel, efter at en gammel bro i Sichuan er blevet forstærket med BF-dug, opgraderes belastningsklassificeringen fra Highway-II til Klasse I.

Seismisk forstærkning: fiberforstærkede kompositter (BFRP) indpakkede betonsøjler, som kan forbedre duktiliteten og energiforbrugsevnen og er egnet til bygninger i jordskælvstruede områder.

• Nye kompositstrukturer

Basaltfiber-polymer sandwichpaneler: anvendes til lette tage og skillevægge med både høj styrke og varmeisolering (varmeledningsevne ≤ 0,05 W/mK).

3D-printede byggematerialer: basaltfiber-forstærkede cementbaserede materialer kan realisere kompleks strukturudskrivning og reducere byggeaffald.

2. Tekniske fordele og kernedata

3. Forskningsfremskridt og typiske tilfælde

• Indenlandsk forskning

Tsinghua Universitet: udviklede modificeret basaltfiber-nano-silica-kompositbeton med 25% stigning i trykstyrke og 60% reduktion i kloridionpermeabilitet.

Southeast University: foreslået BF/epoxyharpikslaminatforstærket betonbjælketeknologi, forlænget udmattelseslevetid med mere end 3 gange.

• International ansøgning

Japan: Efter jordskælvet i Hanshin blev der i et højhus i Osaka anvendt en forstærket forskydningsvæg med BF-net, og den seismiske ydeevne blev forbedret med 40 %.

Europa: BF-armeret beton blev brugt i oversvømmelsesporte i Venedig, Italien, med en levetid på 50 år mod erosion fra havvand.

• Ingeniørsager

Kina - Hong Kong-Zhuhai-Macao-broen: Basaltfiber Kompositmateriale anvendes i antikorrosionslaget på nogle piller, hvilket reducerer vedligeholdelsesomkostningerne med 30 %.

USA - San Francisco Bay Area Rapid Transit (BART): BF-stof bruges til forstærkning af tunnelforinger, og deformationsmodstanden øges med 25 %.

4. Udfordringer og fremtidige retninger

• Eksisterende problemer

Utilstrækkelig grænsefladebindingsevne: Grænsefladen mellem fiber og beton/harpiks er tilbøjelig til at afstrippe, nye koblingsmidler (f.eks. silanmodifikatorer) skal udvikles.

Mangel på langsigtede ydeevnedata: krybeegenskaber for BF-armering under miljøer med høj temperatur og høj luftfugtighed (mere end 10 års data er stadig ufuldstændige).

Ensartethed i standardsystemet: De tekniske designspecifikationer for BF-materialer i forskellige lande er endnu ikke fuldt ud fastlagt (Kina har udgivet GB/T 38143-2019, men anvendelsesdetaljerne skal forfines).

• Fremtidig forskningsretning

Intelligente fiberkompositter: indlejrede sensorer til at opnå overvågning af strukturel sundhed (f.eks. tøjning, selvbevidsthed om revner).

Grøn forberedelsesteknologi: Reducer smelte- og trækningstemperaturen (i øjeblikket behov for 1400-1500 ℃) og udvikle lavkulstofprocesser.

Synergistisk forstærkning i flere skalaer: blanding med kulfiber og stålfiber for at konstruere gradientkompositter.

5. Resumé

Anvendelsen af basaltfiber Inden for civilingeniørarbejde har teknologien bevæget sig fra laboratoriet til ingeniørpraksis, og dens omkostningseffektive og miljøvenlige egenskaber passer til efterspørgslen efter grønne bygninger under målet om "dual-carbon". I fremtiden er det nødvendigt at bryde igennem grænsefladeoptimering, verifikation af langsigtet holdbarhed og andre nøgleteknologier, og samtidig fremme forbedringen af ​​designspecifikationer og synergier i industrielle kæder for at fremskynde dens storstilede anvendelse inden for storskalainfrastruktur, havteknik, jordskælv og katastrofeforebyggelse og andre scenarier.