સિવિલ એન્જિનિયરિંગ એપ્લિકેશન્સમાં બેસાલ્ટ ફાઇબર પર સંશોધન
1. મુખ્ય ઉપયોગ દિશાઓ
- કોંક્રિટ રિઇન્ફોર્સિંગ મટિરિયલ્સ
ફાઇબર કોંક્રિટ (BFRC): શોર્ટકટ બેસાલ્ટ ફાઇબરs (6-24mm) કોંક્રિટમાં ભેળવવામાં આવે છે (મિશ્રણનું પ્રમાણ 0.1%-0.5%), જે ક્રેક પ્રતિકાર (ક્રેક પહોળાઈ 30%-50% ઘટાડી શકે છે), અસર પ્રતિકાર (2-3 ગણો વધારો), અને ટકાઉપણું (ફ્રીઝ-થો સાયકલિંગ પ્રતિકાર 40% વધ્યો છે) નોંધપાત્ર રીતે સુધારી શકે છે.
સ્ટીલ રિઇન્ફોર્સમેન્ટનું રિપ્લેસમેન્ટ: કાટ લાગતા વાતાવરણમાં (દા.ત. મરીન એન્જિનિયરિંગ), બેસાલ્ટ ફાઇબર રિઇન્ફોર્સિંગ બાર (BFRP બાર) કાટની સમસ્યાઓ ટાળવા માટે સ્ટીલ મજબૂતીકરણને બદલી શકે છે. ઉદાહરણ તરીકે, નો ઉપયોગ બીએફઆરપી કિંગદાઓમાં સમુદ્ર પારના પુલના થાંભલાઓમાં મજબૂતીકરણ કરવાથી તેનું આયુષ્ય 100 વર્ષથી વધુ થવાની અપેક્ષા છે.
- માળખાકીય મજબૂતીકરણ અને સમારકામ
ફાઇબર કાપડ/મેશ મજબૂતીકરણ: બેસાલ્ટ ફાઇબર કાપડ (તાણ શક્તિ ≥2000MPa) બીમ અને સ્તંભોની સપાટી પર ચોંટાડવામાં આવે છે, જે ભાર વહન ક્ષમતામાં 20%-30% વધારો કરી શકે છે. ઉદાહરણ તરીકે, સિચુઆનમાં જૂના પુલને BF કાપડથી મજબૂત બનાવ્યા પછી, લોડ રેટિંગ હાઇવે-II થી વર્ગ I માં અપગ્રેડ કરવામાં આવે છે.
ભૂકંપીય મજબૂતીકરણ: ફાઇબર-પ્રબલિત કમ્પોઝિટ્સ (બીએફઆરપી) વીંટાળેલા કોંક્રિટ સ્તંભો, જે નમ્રતા અને ઊર્જા વપરાશ ક્ષમતામાં વધારો કરી શકે છે, અને ભૂકંપગ્રસ્ત વિસ્તારોમાં ઇમારતો માટે યોગ્ય છે.
- નવી સંયુક્ત રચનાઓ
બેસાલ્ટ ફાઇબર-પોલિમર સેન્ડવિચ પેનલ્સ: હળવા વજનના છત અને પાર્ટીશન દિવાલો માટે વપરાય છે, જેમાં ઉચ્ચ શક્તિ અને થર્મલ ઇન્સ્યુલેશન બંને હોય છે (થર્મલ વાહકતા ≤ 0.05 W/mK).
3D પ્રિન્ટીંગ બાંધકામ સામગ્રી: બેસાલ્ટ ફાઇબર- પ્રબલિત સિમેન્ટીયસ સામગ્રી જટિલ માળખાના છાપકામને અનુભવી શકે છે અને બાંધકામનો કચરો ઘટાડી શકે છે.
2.ટેકનિકલ ફાયદા અને મુખ્ય ડેટા
| પ્રદર્શન સૂચકાંકો | બેસાલ્ટ ફાઇબર | સરખામણી સામગ્રી (ગ્લાસ ફાઇબર) |
| તાણ શક્તિ | ૩૦૦૦-૪૮૦૦ એમપીએ | ૨૦૦૦-૩૫૦૦ એમપીએ |
| આલ્કલી પ્રતિકાર (pH=13) | શક્તિ જાળવણી ≥90% | ગ્લાસ ફાઇબર: તાકાત જાળવણી ≤ 50% |
| પર્યાવરણીય ફાયદા: ઉત્પાદન ઉર્જાનો વપરાશ ગ્લાસ ફાઇબરનો માત્ર 30% છે, અને તેને 100% રિસાયકલ કરી શકાય છે. | ||
૩.સંશોધન પ્રગતિ અને લાક્ષણિક કેસો
- સ્થાનિક સંશોધન
સિંઘુઆ યુનિવર્સિટી: 25% સંકુચિત શક્તિમાં વધારો અને 60% ક્લોરાઇડ આયન અભેદ્યતા ઘટાડા સાથે બેસાલ્ટ ફાઇબર-નેનો-સિલિકા સંયુક્ત સંશોધિત કોંક્રિટ વિકસિત.
સાઉથઈસ્ટ યુનિવર્સિટી: પ્રસ્તાવિત BF/ઇપોક્સી રેઝિન લેમિનેટ રિઇનફોર્સ્ડ રિઇનફોર્સ્ડ કોંક્રિટ બીમ ટેકનોલોજી, થાક જીવન 3 ગણાથી વધુ લંબાવવામાં આવ્યું.
- આંતરરાષ્ટ્રીય એપ્લિકેશન
જાપાન: હાનશીન ભૂકંપ પછી, ઓસાકામાં એક બહુમાળી ઇમારતે BF મેશ રિઇનફોર્સ્ડ શીયર વોલ અપનાવી, અને ભૂકંપીય કામગીરીમાં 40% સુધારો થયો.
યુરોપ: ઇટાલીના વેનિસમાં પૂર નિયંત્રણ દરવાજાઓમાં BF રિઇનફોર્સ્ડ કોંક્રિટનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો, જે દરિયાઈ પાણીના ધોવાણ સામે 50 વર્ષ સુધી ટકી શક્યો હતો.
- એન્જિનિયરિંગ કેસ
ચીન - હોંગકોંગ-ઝુહાઈ-મકાઉ બ્રિજ: બેસાલ્ટ ફાઇબર કેટલાક થાંભલાઓના કાટ-રોધી સ્તરમાં સંયુક્ત સામગ્રીનો ઉપયોગ થાય છે, જેનાથી જાળવણી ખર્ચ 30% ઓછો થાય છે.
યુએસએ - સાન ફ્રાન્સિસ્કો બે એરિયા રેપિડ ટ્રાન્ઝિટ (BART): BF ફેબ્રિકનો ઉપયોગ ટનલ લાઇનિંગ રિઇન્ફોર્સમેન્ટમાં થાય છે, અને વિકૃતિ પ્રતિકાર 25% વધે છે.
૪. પડકારો અને ભવિષ્યની દિશાઓ
- હાલની સમસ્યાઓ
અપૂરતી ઇન્ટરફેસિયલ બોન્ડિંગ કામગીરી: ફાઇબર અને કોંક્રિટ/રેઝિન વચ્ચેનો ઇન્ટરફેસ સ્ટ્રિપિંગ માટે સંવેદનશીલ છે, નવા કપ્લિંગ એજન્ટો (દા.ત., સિલેન મોડિફાયર) વિકસાવવાની જરૂર છે.
લાંબા ગાળાના પ્રદર્શન ડેટાનો અભાવ: ઉચ્ચ તાપમાન અને ઉચ્ચ ભેજવાળા વાતાવરણમાં BF મજબૂતીકરણની ક્રીપ લાક્ષણિકતાઓ (10 વર્ષથી વધુનો ડેટા હજુ પણ અપૂર્ણ છે).
માનક પ્રણાલીની એકરૂપતા: વિવિધ દેશોમાં BF સામગ્રી માટે એન્જિનિયરિંગ ડિઝાઇન સ્પષ્ટીકરણો હજુ સુધી સંપૂર્ણ રીતે સ્થાપિત થયા નથી (ચીને GB/T 38143-2019 બહાર પાડ્યું છે, પરંતુ એપ્લિકેશન વિગતોને સુધારવાની બાકી છે).
- ભાવિ સંશોધન દિશા
બુદ્ધિશાળી ફાઇબર કમ્પોઝિટ: માળખાકીય સ્વાસ્થ્ય દેખરેખ (દા.ત., તાણ, ક્રેક સ્વ-જાગૃતિ) પ્રાપ્ત કરવા માટે એમ્બેડેડ સેન્સર.
ગ્રીન તૈયારી ટેકનોલોજી: ગલન અને ચિત્રકામ તાપમાન ઘટાડવું (હાલમાં 1400-1500℃ ની જરૂર છે), અને ઓછી કાર્બન પ્રક્રિયા વિકસાવો.
મલ્ટી-સ્કેલ સિનર્જિસ્ટિક રિઇન્ફોર્સમેન્ટ: ગ્રેડિયન્ટ કમ્પોઝિટ બનાવવા માટે કાર્બન ફાઇબર અને સ્ટીલ ફાઇબર સાથે મિશ્રણ.
૫.સારાંશ
ની અરજી બેસાલ્ટ ફાઇબર સિવિલ એન્જિનિયરિંગમાં પ્રયોગશાળાથી એન્જિનિયરિંગ પ્રેક્ટિસ તરફ આગળ વધ્યું છે, અને તેના ખર્ચ-અસરકારક અને પર્યાવરણને અનુકૂળ લક્ષણો "ડ્યુઅલ-કાર્બન" ના ધ્યેય હેઠળ ગ્રીન ઇમારતોની માંગને પૂર્ણ કરે છે. ભવિષ્યમાં, ઇન્ટરફેસ ઑપ્ટિમાઇઝેશન, લાંબા ગાળાની ટકાઉપણું ચકાસણી અને અન્ય મુખ્ય તકનીકોને તોડવી જરૂરી છે, અને તે જ સમયે ડિઝાઇન સ્પષ્ટીકરણો અને ઔદ્યોગિક સાંકળ સિનર્જીમાં સુધારો કરવાને પ્રોત્સાહન આપવું જરૂરી છે, જેથી મોટા પાયે ઇન્ફ્રાસ્ટ્રક્ચર, મરીન એન્જિનિયરિંગ, ભૂકંપ અને આપત્તિ નિવારણ અને અન્ય પરિસ્થિતિઓમાં તેના મોટા પાયે ઉપયોગને વેગ મળે.
