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 ક્રોસ-સી બ્રિજના 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 સાકાર કરી 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).
- ભવિષ્યના 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 કરવો જરૂરી છે, જેથી મોટા પાયે ઇન્ફ્રાસ્ટ્રક્ચર, મરીન એન્જિનિયરિંગ, ભૂકંપ અને આપત્તિ નિવારણ અને અન્ય પરિસ્થિતિઓમાં તેના મોટા પાયે ઉપયોગને વેગ મળે.
