Basaltikuituvahvisteisten sementtipohjaisten materiaalien ja BFRP-jänteiden tartuntaominaisuuksien tutkimus

Liimausominaisuuksiin vaikuttavat keskeiset tekijät

1. Kuidun tilavuuden doping ja pituus

Määrän doping Basaltti Lyhytleikatulla langalla on merkittävä vaikutus sidoslujuuteen, ja testi osoittaa, että 0,2 %:n tilavuusdopingilla on paras vaikutus sidoslujuuden paranemiseen, ja liiallinen doping voi sen sijaan johtaa suorituskyvyn heikkenemiseen kuitujen agglomeraation vuoksi.

Kuidun pituudella (esim. 6 mm ja 18 mm) on vähemmän vaikutusta sidoslujuuteen, mutta lyhyemmät kuidut dispergoituvat helpommin, mikä vähentää rajapintavirheitä.

2. Kierrätysbetonin lujuusluokka

Kierrätysbetonin lujuusluokan nostaminen (esim. C30:stä C40:een) parantaa B:n välistä sidoslujuutta.Frp-vahvike ja alustan välillä, mutta kasvu on rajallista, ja rajapinta on altis hauraalle kuoriutumiselle, kun lujuusluokka on liian korkea.

3. Rajapintakäsittely ja kytkentäaine

Pinnan hiekkapuhallus BFRP Vahvistaminen voi lisätä karheutta ja parantaa mekaanista puristusvoimaa; silaanikytkentäaineen lisääminen voi optimoida kuidun ja hartsimatriisin välisen kemiallisen sidoksen ja vähentää rajapinnan liukumista.

Liimaominaisuuksien testit ja mekanismit

1. Keskellä vedettävä testi

Tartunta-liukumiskäyrää tutkittiin vetäytymiskokeella, ja havaittiin, että tartunnan vaurioitumistapa oli pääasiassa jännelangan vetäytyminen tai betonin halkeaminen. basalttikuidut voi hidastaa betonin haurastumista ja parantaa sen venyvyyttä.

Tyypillinen sidoslujuuden alue on 6–12 MPa, ja ominaisarvoon vaikuttavat kuituannos, vahvikkeen halkaisija (esim. 16 mm) ja rajapinnan käsittelyprosessi.

2. Sidosjännitysjakauman malli

Tartuntajännitys jakautuu epälineaarisesti raudoituksen pituudelle, ja jännityshuippu keskittyy kuormituspäähän. Teoreettisen mallin on otettava huomioon kuitubetonin halkeaman laajenemisen kestävyys ja rajapinnan kitkavaikutus.

Sovelluksen edut ja tekniset tapaukset

1. Korroosionkestävyys ja kestävyys

BFRP-vahvike säilyttää yli 90 % sidoslujuudestaan ​​kloridi-ioni-eroosioympäristöissä (esim. laivatekniikassa), mikä on huomattavasti parempi kuin teräs- ja lasikuituvahvikkeilla tehdyillä raudoituksilla.

Hyvä esimerkki on Qingdaon Cross-Sea -silta, jossa teräsvahvike korvataan BFRP-vahvikkeella, ja sen käyttöikää on pidennetty yli 100 vuoteen.

2. Kevyt ja seisminen suorituskyky

BFRP-vahvikkeen tiheys on vain neljäsosa teräksen tiheydestä, ja sitä voidaan käyttää betonipalkkien vahvistamiseen rakenteellisen painon vähentämiseksi 20–30 % ja samalla parantaa seismistä energiankulutuskapasiteettia käärimällä raudoitus.

Nykyiset haasteet ja optimointisuunta

1. Rajapintojen sidosten vahvistaminen

Nykyinen ongelma: Kuitujen ja sementtimatriisin välinen rajapinta on altis kuoriutumiselle jännityskeskittymisen vuoksi, ja kemiallisen sidoksen parantamiseksi on kehitettävä nanomodifioituja rajapinta-aineita (esim. nano-SiO₂-dopattuja).

2. Pitkäaikainen suorituskyky ja standardointi

Pitkäaikaisten virumistietojen puute korkeissa lämpötiloissa ja korkeassa kosteudessa (esim. yli 10 vuotta), ja kiihdytetyt vanhenemistestit ovat tarpeen sen varmistamiseksi; suunnitteluvaatimukset eivät ole vielä yhdenmukaisia ​​eri maissa, ja vaikka Kiina on julkaissut GB/T 38143-2019 -standardin, yksityiskohtaisia ​​suunnitteluohjeita on vielä parannettava.

3. Monimuotoinen yhteistyösuunnittelu

Tulevaisuudessa voimme tutkia hybriditeknologiaa, BFRP vahvike- ja teräs-/hiilikuitukomposiittien rakentamiseksi ja lujuuden ja sitkeyden tasapainottamiseksi.

Tulevaisuuden tutkimussuunnat  

1. Älykäs valvonta ja digitaalinen mallinnus

BFRP-jänteisiin upotetut kuituoptiset anturit, sidosrajapinnan venymän ja halkeamien kehittymisen reaaliaikainen seuranta yhdistettynä äärelliselementtimenetelmään (FEM) suunnittelun optimoimiseksi.

2. Vähähiilinen valmistusprosessi

Basalttikuidun sulamis- ja vetolämpötilan alentaminen (tällä hetkellä 1400–1500 ℃) ja matalan lämpötilan kovettumishartsin kehittäminen energiankulutuksen vähentämiseksi.

3. Kierrätysmateriaalien tehokas hyödyntäminen

Yhdistä kierrätetty kiviaines ja basalttikuitu rakennusjätteeseen edistääksesi "täysin uusiutuvien" vihreiden rakennusmateriaalien järjestelmää ja vähentääksesi resurssien kulutusta.

Yhteenveto

Basaltikuituvahvisteisten sementtimateriaalien tartuntaominaisuuksien tutkimus ja BFRP Jännemateriaalien testaus on saavuttanut tuloksia vaihe vaiheelta, mutta sen laajamittaisen soveltamisen on vielä murrettava rajapintojen optimoinnin, pitkäaikaisen kestävyyden varmentamisen ja standardoidun suunnittelun pullonkaulat. Tulevaisuudessa sen odotetaan saavuttavan teknologisia läpimurtoja laivatekniikan ja maanjäristystä kestävien raudoitusten aloilla monitieteisen innovaation (esim. älykkäät materiaalit, vähähiiliset prosessit) avulla sekä auttavan kestävien rakennusten kehittämisessä.