Undersøgelse af vedhæftningsevnen af basaltfiberforstærkede cementbaserede materialer med BFRP-strækbånd
Kernefaktorer, der påvirker bindingsevnen
- Fibervolumendopering og -længde
Volumendoping af Basalt Kortskåret garn har en betydelig effekt på bindingsstyrken, og testen viser, at en volumendoping på 0,2% har den bedste effekt på forbedring af bindingsstyrken, og overdreven doping kan i stedet føre til et fald i ydeevnen på grund af fiberagglomerering.
Fiberlængde (f.eks. 6 mm og 18 mm) har mindre effekt på bindingsstyrken, men kortere fibre dispergeres lettere for at reducere grænsefladedefekter.
- Styrkeklasse for genbrugsbeton
Forøgelse af styrkegraden af genbrugsbeton (f.eks. fra C30 til C40) forbedrer bindingsstyrken mellem BFRP-forstærkning og underlaget, men stigningen er begrænset, og grænsefladen er modtagelig for sprød afskalning, når styrkegraden er for høj.
- Grænsefladebehandling og koblingsmiddel
Sandblæsning af overfladen af BFRP Forstærkning kan øge ruheden og forbedre den mekaniske bidekraft; tilsætning af silankoblingsmiddel kan optimere den kemiske binding mellem fiber og harpiksmatrix og reducere grænsefladeslippet.
Test og mekanismer for klæbeegenskaber
- Test af midterudtræk
Bindings-glidningskurven blev undersøgt gennem udtrækstesten, og det blev konstateret, at bindingsskaden primært var seneudtræk eller betonspaltning. Tilføjelsen af basaltfibre kan forsinke sprødhedsskader i beton og forbedre duktiliteten.
Det typiske bindingsstyrkeområde er 6-12 MPa, og den specifikke værdi påvirkes af fiberdoseringen, armeringsdiameteren (f.eks. 16 mm) og grænsefladebehandlingsprocessen.
- Model for bindingsspændingsfordeling
Bindingsspændingen er fordelt ikke-lineært langs armeringens længde, og spidsspændingen er koncentreret ved belastningsenden. Den teoretiske model skal tage højde for revneudvidelsesmodstanden og grænsefladefriktionseffekten af fiberarmeret beton.
Anvendelsesfordele og tekniske cases
- Korrosionsbestandighed og holdbarhed
BFRP-armering bevarer mere end 90 % af sin bindingsstyrke i miljøer med kloridionerosion (f.eks. maritim teknik), hvilket er betydeligt bedre end armeringsstænger af stål og glasfiber.
Et godt eksempel: Qingdao Cross-Sea Bridge erstatter stålarmering med BFRP-armering, og dens levetid er blevet forlænget til mere end 100 år.
- Letvægts og seismisk ydeevne
Densiteten af BFRP-armering er kun 1/4 af densiteten af stål, som kan bruges til at armere betonbjælker for at reducere den strukturelle vægt med 20%-30% og samtidig forbedre den seismiske energiforbrugskapacitet ved at indpakke armeringen.
Eksisterende udfordringer og optimeringsretning
- Styrkelse af grænsefladebindinger
Eksisterende problem: Grænsefladen mellem fibre og cementmatrix er tilbøjelig til at afskalning på grund af stresskoncentration, og nanomodificerede grænseflademidler (f.eks. nano-SiO₂-doteret) skal udvikles for at forbedre kemisk binding.
- Langsigtet ydeevne og standardisering
Manglende langsigtede krybedata under høj temperatur og høj luftfugtighed (f.eks. mere end 10 år), accelererede ældningstest er nødvendige for at verificere; designspecifikationerne er endnu ikke ensartede på tværs af lande, og selvom Kina har udgivet GB/T 38143-2019-standarden, skal de detaljerede designretningslinjer stadig forbedres.
- Samarbejdsdesign i flere skalaer
I fremtiden kan vi udforske hybridteknologien BFRP armering og stålfiber/kulfiber til at opbygge gradientkompositter og afbalancere styrke og duktilitet.
Fremtidige forskningsretninger
- Intelligent overvågning og digital modellering
Indlejrede fiberoptiske sensorer i BFRP-kabler, realtidsovervågning af bindingsfladespænding og revneudvikling kombineret med finite element-simulering for at optimere designet.
- Lavkulstofforberedelsesproces
Reducer basaltfiberens smelte- og trækningstemperatur (i øjeblikket 1400-1500 ℃), og udvikling af lavtemperaturhærdende harpiks for at reducere energiforbruget.
- Effektiv udnyttelse af genbrugsmaterialer
Kombiner genbrugsmaterialer og basaltfibre med byggeaffald for at fremme et system med "fuldt vedvarende" grønne byggematerialer og reducere ressourceforbruget.
Oversigt
Forskning i bindingsevnen af basaltfiberforstærkede cementbaserede materialer og BFRP Tendoner har opnået resultater trin for trin, men dens storstilede anvendelse mangler stadig at bryde flaskehalsene i forbindelse med grænsefladeoptimering, verifikation af langsigtet holdbarhed og standardiseret design. I fremtiden forventes det gennem tværfaglig tværfaglig innovation (f.eks. intelligente materialer, lavemissionsprocesser) at realisere teknologiske gennembrud inden for maritim teknik og jordskælvsresistent armering og bidrage til udviklingen af bæredygtige bygninger.
