Basaltikuitujen tutkimusta maanrakennussovelluksissa

1. Tärkeimmät käyttöohjeet

• Betoniraudoitusmateriaalit

Kuitubetoni (BFRC): Oikotie BasaltikuituBetoniin sekoitetaan 6–24 mm:n rakeisia kuituja (sekoitusmäärä 0,1–0,5 %), mikä voi merkittävästi parantaa halkeamien kestävyyttä (halkeaman leveys pienenee 30–50 %), iskunkestävyyttä (lisääntyy 2–3-kertaisesti) ja kestävyyttä (pakastumis-sulamissyklin kestävyys kasvaa 40 %).

Teräsraudoituksen vaihto: Syövyttävissä ympäristöissä (esim. laivatekniikassa) basalttikuituiset raudoitustangot (BFRP-palkit) voi korvata teräsvahvikkeen korroosio-ongelmien välttämiseksi. Esimerkiksi bfrp Qingdaossa sijaitsevan meren ylittävän sillan pilarien vahvistusten odotetaan pidentävän sillan käyttöiän yli 100 vuoteen.

• Rakenteiden vahvistaminen ja korjaus

Kuitukangas-/verkkovahvike: Palkkien ja pylväiden pinnalle liimataan basalttikuitukangasta (vetolujuus ≥2000 MPa), mikä voi lisätä kantavuutta 20–30 %. Esimerkiksi Sichuanissa vanhan sillan vahvistaminen BF-kankaalla nostaa kuormitusluokkaa Highway-II:sta luokkaan I.

Seisminen lujitus: kuituvahvisteiset komposiitit (BFRP) käärityt betonipilarit, jotka voivat parantaa sitkeyttä ja energiankulutuskykyä ja sopivat rakennuksiin maanjäristysalttiilla alueilla.

• Uudet komposiittirakenteet

Basaltikuitu-polymeerisandwich-paneelit: käytetään kevyissä katoissa ja väliseinissä, joilla on sekä korkea lujuus että lämmöneristys (lämmönjohtavuus ≤ 0,05 W/mK).

3D-tulostusmateriaalit rakennusmateriaaleille: basaltikuitu-vahvisteiset sementtipohjaiset materiaalit voivat toteuttaa monimutkaisen rakenteen painatuksen ja vähentää rakennusjätettä.

2. Tekniset edut ja ydintiedot

3. Tutkimuksen edistyminen ja tyypilliset tapaukset

• Kotimainen tutkimus

Tsinghuan yliopisto: kehitti basalttikuitu-nanosilikaatti-komposiittimodifioidun betonin, jonka puristuslujuus kasvoi 25 % ja kloridi-ionien läpäisevyys pieneni 60 %.

Kaakkoisyliopisto: ehdotettu BF/epoksihartsilaminaattivahvistettu betonipalkkiteknologia, jonka väsymislujuus pidentyy yli kolminkertaiseksi.

• Kansainvälinen hakemus

Japani: Hanshinin maanjäristyksen jälkeen Osakassa sijaitsevaan pilvenpiirtäjään asennettiin BF-verkolla vahvistettu leikkausseinä, ja maanjäristysominaisuudet paranivat 40 %.

Eurooppa: BF-teräsbetonia käytettiin tulvasuojeluporteissa Venetsiassa, Italiassa, ja sen käyttöikä meriveden eroosiota vastaan ​​oli 50 vuotta.

• Tekniset tapaukset

Kiina - Hongkongin, Zhuhain ja Macaon välinen silta: Basaltikuitu Joidenkin pilareiden korroosionestokerroksessa käytetään komposiittimateriaalia, mikä vähentää ylläpitokustannuksia 30 %.

USA - San Franciscon lahden alueen pikaliikenne (BART): Tunnelien vuorausten vahvistamisessa käytetään BF-kangasta, ja sen muodonmuutoskestävyys kasvaa 25 %.

4. Haasteet ja tulevaisuuden suunnat

• Olemassa olevat ongelmat

Riittämätön rajapinnan sidoskyky: kuidun ja betonin/hartsin välinen rajapinta on altis irtoamiselle, uusia kytkentäaineita (esim. silaanimodifioijia) on kehitettävä.

Pitkän aikavälin suorituskykytietojen puute: BF-raudoituksen virumisominaisuudet korkeassa lämpötilassa ja kosteudessa (yli 10 vuoden tiedot ovat edelleen epätäydellisiä).

Standardijärjestelmän yhtenäisyys: BF-materiaalien suunnitteluspesifikaatioita ei ole vielä täysin vahvistettu eri maissa (Kiina on julkaissut GB/T 38143-2019 -standardin, mutta sovelluksen yksityiskohtia on vielä tarkennettava).

• Tulevaisuuden tutkimussuunta

Älykkäät kuitukomposiitit: upotetut anturit rakenteellisen terveydentilan seurantaan (esim. venymän ja halkeamien itsetunnistus).

Vihreä valmistustekniikka: sulamis- ja vetolämpötilan alentaminen (tällä hetkellä tarvitaan 1400–1500 ℃) ja vähähiilisen prosessin kehittäminen.

Monimuotoinen synergistinen lujitus: hiilikuidun ja teräskuidun yhdistäminen gradienttikomposiittien rakentamiseksi.

5. Yhteenveto

Soveltaminen basaltikuitu Rakennustekniikassa teknologia on siirtynyt laboratoriosta käytäntöön, ja sen kustannustehokkaat ja ympäristöystävälliset ominaisuudet vastaavat vihreiden rakennusten kysyntään "kaksoishiilen" tavoitteen mukaisesti. Tulevaisuudessa on välttämätöntä murtautua rajapintojen optimoinnin, pitkäaikaisen kestävyyden varmentamisen ja muiden keskeisten teknologioiden läpi ja samalla edistää suunnitteluspesifikaatioiden ja teollisuusketjujen synergioiden parantamista, jotta voidaan nopeuttaa sen laajamittaista soveltamista laajamittaisessa infrastruktuurissa, meritekniikassa, maanjäristysten ja katastrofien ehkäisyssä sekä muissa skenaarioissa.