सिविल इंजीनियरिंग अनुप्रयोगों में बेसाल्ट फाइबर पर अनुसंधान
1.मुख्य आवेदन निर्देश
- कंक्रीट सुदृढ़ीकरण सामग्री
फाइबर कंक्रीट (बीएफआरसी): शॉर्टकट बेसाल्ट फाइबर(6-24 मिमी) को कंक्रीट में मिलाया जाता है (मिश्रण मात्रा 0.1%-0.5%), जिससे दरार प्रतिरोध (दरार की चौड़ाई 30%-50% तक कम हो जाती है), प्रभाव प्रतिरोध (2-3 गुना वृद्धि) और स्थायित्व (फ्रीज-थॉ साइकलिंग प्रतिरोध में 40% की वृद्धि) में उल्लेखनीय सुधार हो सकता है।
स्टील सुदृढीकरण का प्रतिस्थापन: संक्षारक वातावरण (जैसे समुद्री इंजीनियरिंग) में, बेसाल्ट फाइबर सुदृढीकरण बार (बीएफआरपी बार) संक्षारण की समस्याओं से बचने के लिए स्टील सुदृढीकरण की जगह ले सकते हैं। उदाहरण के लिए, का उपयोग बीएफआरपी क़िंगदाओ में एक समुद्र पार पुल के खंभों में सुदृढ़ीकरण से इसकी आयु 100 वर्ष से अधिक हो जाने की उम्मीद है।
- संरचनात्मक सुदृढ़ीकरण और मरम्मत
फाइबर क्लॉथ/मेष सुदृढ़ीकरण: बेसाल्ट फाइबर क्लॉथ (तन्य शक्ति ≥2000MPa) को बीम और स्तंभों की सतह पर चिपकाया जाता है, जिससे भार वहन क्षमता 20%-30% तक बढ़ सकती है। उदाहरण के लिए, सिचुआन में एक पुराने पुल को बीएफ क्लॉथ से सुदृढ़ करने के बाद, भार रेटिंग को राजमार्ग-II से श्रेणी I तक उन्नत किया जाता है।
भूकंपीय सुदृढीकरण: फाइबर-प्रबलित कंपोजिट (बीएफआरपी) लिपटे हुए कंक्रीट स्तंभ, जो लचीलापन और ऊर्जा-उपभोग क्षमता को बढ़ा सकते हैं, और भूकंप-प्रवण क्षेत्रों में इमारतों के लिए उपयुक्त हैं।
- नई मिश्रित संरचनाएं
बेसाल्ट फाइबर-पॉलिमर सैंडविच पैनल: हल्के वजन वाली छतों और विभाजन दीवारों के लिए उपयोग किया जाता है, जिसमें उच्च शक्ति और तापीय इन्सुलेशन (तापीय चालकता ≤ 0.05 W/mK) दोनों होते हैं।
3डी मुद्रण निर्माण सामग्री: बेसाल्ट फाइबर-प्रबलित सीमेंटयुक्त सामग्री जटिल संरचना मुद्रण को साकार कर सकती है और निर्माण अपशिष्ट को कम कर सकती है।
2.तकनीकी लाभ और कोर डेटा
| प्रदर्शन सूचक | बेसाल्ट फाइबर | तुलनात्मक सामग्री (ग्लास फाइबर) |
| तन्यता ताकत | 3000-4800 एमपीए | 2000-3500 एमपीए |
| क्षार प्रतिरोध (pH=13) | शक्ति प्रतिधारण ≥90% | ग्लास फाइबर: शक्ति प्रतिधारण ≤ 50% |
| पर्यावरणीय लाभ: उत्पादन ऊर्जा खपत ग्लास फाइबर का केवल 30% है, और इसे 100% पुनर्नवीनीकरण किया जा सकता है। | ||
3. अनुसंधान प्रगति और विशिष्ट मामले
- घरेलू अनुसंधान
सिंघुआ विश्वविद्यालय: 25% संपीड़न शक्ति वृद्धि और 60% क्लोराइड आयन पारगम्यता कमी के साथ बेसाल्ट फाइबर-नैनो-सिलिका मिश्रित संशोधित कंक्रीट विकसित किया।
दक्षिणपूर्व विश्वविद्यालय: प्रस्तावित बीएफ/इपॉक्सी रेजिन लैमिनेट प्रबलित कंक्रीट बीम प्रौद्योगिकी, थकान जीवन को 3 गुना से अधिक बढ़ाया गया।
- अंतर्राष्ट्रीय आवेदन
जापान: हानशिन भूकंप के बाद, ओसाका में एक ऊंची इमारत में बीएफ जाल प्रबलित कतरनी दीवार को अपनाया गया, और भूकंपीय प्रदर्शन में 40% सुधार हुआ।
यूरोप: इटली के वेनिस में बाढ़ नियंत्रण द्वारों में बी.एफ. प्रबलित कंक्रीट का उपयोग किया गया, जिसका समुद्री जल से कटाव रोकने का जीवनकाल 50 वर्ष है।
- इंजीनियरिंग मामले
चीन - हांगकांग-झुहाई-मकाओ पुल: बेसाल्ट फाइबर कुछ खंभों की संक्षारणरोधी परत में मिश्रित सामग्री का उपयोग किया जाता है, जिससे रखरखाव लागत में 30% की कमी आती है।
संयुक्त राज्य अमेरिका - सैन फ्रांसिस्को खाड़ी क्षेत्र रैपिड ट्रांजिट (BART): सुरंग अस्तर सुदृढ़ीकरण में BF कपड़े का उपयोग किया जाता है, और विरूपण प्रतिरोध 25% तक बढ़ जाता है।
4.चुनौतियाँ और भविष्य की दिशाएँ
- मौजूदा समस्याएं
अपर्याप्त अंतरापृष्ठीय बंधन प्रदर्शन: फाइबर और कंक्रीट/रेजिन के बीच का अंतरापृष्ठ टूटने के लिए प्रवण है, नए युग्मन एजेंट (जैसे, सिलेन संशोधक) विकसित करने की आवश्यकता है।
दीर्घकालिक प्रदर्शन डेटा का अभाव: उच्च तापमान और उच्च आर्द्रता वाले वातावरण में बीएफ सुदृढीकरण की रेंगने वाली विशेषताएं (10 वर्षों से अधिक का डेटा अभी भी अपूर्ण है)।
मानक प्रणाली की एकरूपता: विभिन्न देशों में बीएफ सामग्रियों के लिए इंजीनियरिंग डिजाइन विनिर्देश अभी तक पूरी तरह से स्थापित नहीं हुए हैं (चीन ने जीबी/टी 38143-2019 जारी किया है, लेकिन आवेदन विवरण को परिष्कृत किया जाना है)।
- भविष्य के अनुसंधान की दिशा
बुद्धिमान फाइबर कंपोजिट: संरचनात्मक स्वास्थ्य निगरानी (जैसे, तनाव, दरार स्व-जागरूकता) प्राप्त करने के लिए एम्बेडेड सेंसर।
हरित तैयारी प्रौद्योगिकी: पिघलने और खींचने के तापमान को कम करना (वर्तमान में 1400-1500 डिग्री सेल्सियस की आवश्यकता है), और कम कार्बन प्रक्रिया विकसित करना।
बहु-स्तरीय सहक्रियात्मक सुदृढ़ीकरण: ग्रेडिएंट कंपोजिट के निर्माण के लिए कार्बन फाइबर और स्टील फाइबर के साथ सम्मिश्रण।
5.सारांश
का अनुप्रयोग बेसाल्ट फाइबर सिविल इंजीनियरिंग में, "प्रयोगशाला से इंजीनियरिंग अभ्यास की ओर कदम बढ़ाए गए हैं, और इसकी लागत-प्रभावी और पर्यावरण-अनुकूल विशेषताएँ "दोहरे कार्बन" के लक्ष्य के तहत हरित भवनों की माँग के अनुकूल हैं। भविष्य में, इंटरफ़ेस अनुकूलन, दीर्घकालिक स्थायित्व सत्यापन और अन्य प्रमुख तकनीकों में सफलता प्राप्त करना आवश्यक है, और साथ ही डिज़ाइन विनिर्देशों और औद्योगिक श्रृंखला तालमेल में सुधार को बढ़ावा देना है, ताकि बड़े पैमाने पर बुनियादी ढाँचे, समुद्री इंजीनियरिंग, भूकंप और आपदा निवारण और अन्य परिदृश्यों में इसके बड़े पैमाने पर अनुप्रयोग में तेजी लाई जा सके।
