बेसाल्ट फाइबर प्रबलित सीमेंटयुक्त सामग्रियों के बीएफआरपी टेंडन के साथ आसंजन प्रदर्शन पर अध्ययन
बंधन प्रदर्शन को प्रभावित करने वाले प्रमुख कारक
- फाइबर वॉल्यूम डोपिंग और लंबाई
वॉल्यूम डोपिंग बाजालत शॉर्ट-कट यार्न का बॉन्डिंग स्ट्रेंथ पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है, और परीक्षण से पता चलता है कि 0.2% की वॉल्यूम डोपिंग बॉन्डिंग स्ट्रेंथ बढ़ाने में सबसे अच्छा प्रभाव डालती है, और अत्यधिक डोपिंग फाइबर एग्लॉमरेशन के कारण प्रदर्शन में गिरावट ला सकती है।
फाइबर की लंबाई (जैसे 6 मिमी और 18 मिमी) का बंधन शक्ति पर कम प्रभाव पड़ता है, लेकिन छोटे फाइबर अंतरसतही दोषों को कम करने के लिए अधिक आसानी से फैल जाते हैं।
- पुनर्चक्रित कंक्रीट की सामर्थ्य श्रेणी
पुनर्चक्रित कंक्रीट की सामर्थ्य श्रेणी को बढ़ाने से (उदाहरण के लिए, C30 से C40 तक) बी के बीच बंधन की सामर्थ्य बढ़ जाती है।एफआरपी सुदृढ़ीकरण और सब्सट्रेट, लेकिन वृद्धि सीमित है, और जब शक्ति का स्तर बहुत अधिक होता है तो इंटरफ़ेस भंगुर छिलने के लिए अतिसंवेदनशील होता है।
- इंटरफ़ेस उपचार और युग्मन एजेंट
सतह पर सैंडब्लास्टिंग करना बीएफआरपी सुदृढ़ीकरण से खुरदरापन बढ़ सकता है और यांत्रिक काटने की शक्ति में सुधार हो सकता है; सिलान कपलिंग एजेंट मिलाने से फाइबर और राल मैट्रिक्स के बीच रासायनिक बंधन को अनुकूलित किया जा सकता है और अंतरास्थि फिसलन को कम किया जा सकता है।
चिपकने वाले गुणों के परीक्षण और क्रियाविधियाँ
- केंद्र पुल-आउट परीक्षण
पुलआउट परीक्षण के माध्यम से बॉन्ड-स्लिप वक्र का अध्ययन किया गया, और यह पाया गया कि बॉन्ड क्षति का मुख्य तरीका टेंडन पुलआउट या कंक्रीट स्प्लिटिंग था। इसके अलावा बेसाल्ट फाइबर इससे कंक्रीट के भंगुर होने से होने वाले नुकसान में देरी हो सकती है और इसकी तन्यता बढ़ सकती है।
सामान्य बॉन्ड स्ट्रेंथ रेंज 6-12 एमपीए है, और विशिष्ट मान फाइबर की मात्रा, सुदृढ़ीकरण व्यास (जैसे, 16 मिमी) और इंटरफ़ेस उपचार प्रक्रिया से प्रभावित होता है।
- बॉन्ड तनाव वितरण मॉडल
बॉन्ड तनाव सुदृढ़ीकरण की लंबाई के अनुदिश गैर-रैखिक रूप से वितरित होता है, और अधिकतम तनाव भारण वाले सिरे पर केंद्रित होता है। सैद्धांतिक मॉडल में फाइबर-प्रबलित कंक्रीट के दरार विस्तार प्रतिरोध और इंटरफ़ेस घर्षण प्रभाव को ध्यान में रखना आवश्यक है।
अनुप्रयोग संबंधी लाभ और इंजीनियरिंग संबंधी उदाहरण
- संक्षारण प्रतिरोध और स्थायित्व
क्लोराइड आयन क्षरण वाले वातावरण (जैसे, समुद्री इंजीनियरिंग) में बीएफआरपी सुदृढीकरण अपनी बंधन शक्ति का 90% से अधिक बरकरार रखता है, जो स्टील और फाइबरग्लास सुदृढीकरण छड़ों की तुलना में काफी बेहतर है।
उदाहरण के तौर पर: किंगदाओ क्रॉस-सी ब्रिज में स्टील सुदृढीकरण के स्थान पर बीएफआरपी सुदृढीकरण का उपयोग किया गया है, और इसकी जीवन प्रत्याशा 100 वर्षों से अधिक तक बढ़ा दी गई है।
- हल्का और भूकंपरोधी प्रदर्शन
बीएफआरपी सुदृढीकरण का घनत्व स्टील के घनत्व का केवल 1/4 होता है, जिसका उपयोग कंक्रीट बीम को मजबूत करने के लिए किया जा सकता है, जिससे संरचनात्मक वजन 20%-30% तक कम हो जाता है, और साथ ही सुदृढीकरण को लपेटकर भूकंपीय ऊर्जा खपत क्षमता को बढ़ाया जा सकता है।
मौजूदा चुनौतियाँ और अनुकूलन की दिशा
- अंतराशिकीय बंधन सुदृढ़ीकरण
मौजूदा समस्या: तनाव संकेंद्रण के कारण फाइबर और सीमेंट मैट्रिक्स के बीच का इंटरफ़ेस छिलने की संभावना रखता है, और रासायनिक बंधन को बढ़ाने के लिए नैनो-संशोधित इंटरफ़ेस एजेंट (जैसे, नैनो-SiO₂ डोप्ड) विकसित करने की आवश्यकता है।
- दीर्घकालिक प्रदर्शन और मानकीकरण
उच्च तापमान और उच्च आर्द्रता (जैसे, 10 वर्ष से अधिक) के तहत दीर्घकालिक क्रीप डेटा की कमी के कारण, त्वरित एजिंग परीक्षणों की आवश्यकता है; डिजाइन विनिर्देश अभी तक विभिन्न देशों में एक समान नहीं हैं, और हालांकि चीन ने GB/T 38143-2019 मानक जारी किया है, फिर भी विस्तृत डिजाइन दिशानिर्देशों में सुधार की आवश्यकता है।
- बहुस्तरीय सहयोगात्मक डिजाइन
भविष्य में, हम हाइब्रिड तकनीक का पता लगा सकते हैं। बीएफआरपी ग्रेडिएंट कंपोजिट बनाने और मजबूती और लचीलेपन को संतुलित करने के लिए सुदृढ़ीकरण और स्टील फाइबर/कार्बन फाइबर का उपयोग किया जाता है।
भविष्य के अनुसंधान की दिशाएँ
- बुद्धिमान निगरानी और डिजिटल मॉडलिंग
बीएफआरपी टेंडन में एम्बेडेड फाइबर ऑप्टिक सेंसर, बॉन्ड इंटरफेस स्ट्रेन और क्रैक डेवलपमेंट की रीयल-टाइम मॉनिटरिंग, डिजाइन को अनुकूलित करने के लिए परिमित तत्व सिमुलेशन के साथ संयुक्त।
- कम कार्बन वाली तैयारी प्रक्रिया
ऊर्जा की खपत को कम करने के लिए बेसाल्ट फाइबर के पिघलने और खींचने के तापमान को कम करना (वर्तमान में 1400-1500 ℃), कम तापमान पर ठीक होने वाले राल का विकास करना।
- पुनर्चक्रित सामग्रियों का कुशल उपयोग
पुनर्चक्रित एग्रीगेट और बेसाल्ट फाइबर को निर्माण अपशिष्ट के साथ मिलाकर "पूरी तरह से नवीकरणीय" हरित भवन निर्माण सामग्री प्रणाली को बढ़ावा दिया जा सकता है और संसाधनों की खपत को कम किया जा सकता है।
सारांश
बेसाल्ट फाइबर-प्रबलित सीमेंटयुक्त सामग्रियों के बंधन प्रदर्शन पर शोध और बीएफआरपी टेंडन तकनीक ने चरणबद्ध तरीके से सफलता हासिल की है, लेकिन इसके व्यापक अनुप्रयोग के लिए अभी भी इंटरफेसियल ऑप्टिमाइजेशन, दीर्घकालिक स्थायित्व सत्यापन और मानकीकृत डिजाइन जैसी बाधाओं को दूर करना आवश्यक है। भविष्य में, बहुविषयक नवाचारों (जैसे स्मार्ट सामग्री, कम कार्बन उत्सर्जन वाली प्रक्रियाएं) के माध्यम से, समुद्री इंजीनियरिंग और भूकंपरोधी सुदृढ़ीकरण के क्षेत्रों में तकनीकी सफलताएं प्राप्त करने और टिकाऊ भवनों के विकास में योगदान देने की उम्मीद है।
