Basaltkiuga tugevdatud materjalide mõju hoonete seismilisele toimivusele
1. Parem konstruktsiooni tugevus ja jäikus
Suur tõmbetugevus: tõmbetugevus basaltkiud võib ulatuda 3000–4800 MPa-ni, mis on oluliselt kõrgem kui tavalisel terasel (umbes 400–600 MPa). See suurendab oluliselt hapra materjali, näiteks betooni ja müüritise tõmbe- ja nihketugevust, vähendades seismiliste koormuste all tekkivate pragunemiste ohtu.
Mõõdukas elastsusmoodul: elastsusmoodul basaltkiud Jäikus (80–110 GPa) jääb terase (200 GPa) ja süsinikkiu (200–400 GPa) vahele. See tagab parema jäikuse, põhjustamata liigsest jäikusest tingitud haprust.
2. Suurem struktuurne painduvus
Parem painduvus: Traditsioonilistel betoonkonstruktsioonidel on halb painduvus ja nad on maavärinate ajal altid haprale purunemisele. BasaltkiudArmatuurina suudavad s pragusid hajutada ja nende levikut aeglustada, võimaldades konstruktsioonidel enne purunemist suuremat deformatsiooni läbida ja rohkem seismilist energiat neelata.
Seismiline vuugi tugevdamine: mähkimine või liimimine bfrp Kriitilistes kohtades, nagu tala-samba ühendused ja nihkeseinad, saab suurendada nihkevõimet ja deformatsioonivõimet, ennetades pingekontsentratsioonist tingitud purunemist.
3. Suurem energia hajumise võime
Energia hajumine: laadimise ajal BFRP materjalid hajutavad energiat kiudude ja maatriksi vahelise pindadevahelise hõõrdumise ning kiudude deformatsiooni kaudu, vähendades seismilise energia hävitavat mõju konstruktsioonidele.
Summutusomadused: Basaltkiud komposiitmaterjalidel on teatud summutussuhe, mis võib vähendada konstruktsiooni vibratsiooni amplituudi ja leevendada resonantsiefekte.
4. Väiksem konstruktsioonikaal
Kerged omadused: Basaltkiud on madala tihedusega (umbes 2,6–2,8 g/cm³), mis on vaid kolmandik terase tihedusest. Terasarmatuuri osaline asendamine BFRP Või selle kasutamine tugevdusmaterjalina võib vähendada hoonete kaalu, vähendades seismilisi inertsijõude. See on eriti kasulik kõrghoonete või vanade konstruktsioonide renoveerimise puhul.
5. Korrosioonikindlus ja vastupidavus
Kõrge korrosioonikindlus: Basaltkiud on vastupidavad hapetele, leelistele, kõrgetele temperatuuridele ja niiskusele, mistõttu sobivad need söövitavatele keskkondadele, näiteks rannikualadele ja keemiatehastesse. Nende pikaajaline jõudlusstabiilsus hoiab ära seismilise jõudluse halvenemise materjali korrosiooni tõttu.
Madalad hoolduskulud: Võrreldes traditsioonilise terasarmatuuriga ei vaja BFRP sagedast korrosioonivastast hooldust, mille tulemuseks on madalamad elutsükli kulud.
6. Taotlusvormid ja stsenaariumid
Betoonarmatuur: hakitud basaltkiudude (nt BFRC) lisamine betoonile või BFRP-varraste kasutamine terasarmatuuri asendamiseks.
Konstruktsiooni tugevdamine: BFRP-lehtede või -plaatide liimimine talade, sammaste, seinte ja muude komponentide tugevdamiseks, seismiliste nõrkade kohtade parandamiseks.
Komposiitkonstruktsioonid: BFRP kombineerimine terase või betooniga hübriidsete konstruktsioonisüsteemide loomiseks, tasakaalustades tugevust ja elastsust.
7. Piirangud
Kõrgemad kulud: Praegu on tootmiskulud BFRP on kõrgem kui tavalisel terasel, kuid madalam kui süsinikkiul (CFRP).
Piiratud pikaajalise toimivuse andmed: BFRP vastupidavuse ja väsimuskäitumise kohta ülipikkade perioodide (üle 50 aasta) jooksul on vaja rohkem uurida.
Mittetäielikud projekteerimisnormid: Mõned riigid ei ole BFRP-d seismiliste projekteerimisnormide omaksvõtmisel veel täielikult lisanud, tuginedes katsetele ja insenerikogemusele.
Insenerijuhtumid ja uuringud
Hanshini maavärina järgne moderniseerimine Jaapanis: BFRP kasutati sildade ja hoonete moderniseerimiseks, näidates märkimisväärset efektiivsust.
Wenchuani maavärina järgne rekonstrueerimine Hiinas: Mõned koolid ja haiglad varustati seismilise vastupidavuse parandamiseks tulekindla plastiga (BFRP).
Eksperimentaalsed uuringud: Uuringud näitavad, et BFRP-raudbetoonpostid võivad saavutada 30–50% suuruse nihkeplastilisuse suurenemise ja 20–40% suuruse energia hajumise võime paranemise.
Kokkuvõte
Basaltkiud Tugevdatud materjalid parandavad oluliselt hoonete seismilist toimivust, parandades tugevust, venivust ja energia hajumise võimet. Need sobivad eriti hästi suure seismilise intensiivsusega tsoonidesse, söövitavatesse keskkondadesse või kergekaalulist disaini nõudvatesse olukordadesse. Vähenevate kulude ja paranevate projekteerimisnormidega on BFRP rakendamisel seismilises inseneriteaduses laialdased väljavaated.
