Bazaltszálakkal erősített cementkötésű anyagok BFRP feszítőkábelekkel történő tapadási teljesítményének vizsgálata
A kötésteljesítményt befolyásoló fő tényezők
- Száltérfogat-adalékolás és -hossz
A térfogati doppingolás Bazalt A rövidre vágott fonal jelentős hatással van a kötésszilárdságra, és a teszt azt mutatja, hogy a 0,2%-os térfogati adalékolás van a legjobb hatással a kötésszilárdság növelésére, a túlzott adalékolás pedig a szálak agglomerációja miatt a teljesítmény romlásához vezethet.
A szálhossz (pl. 6 mm és 18 mm) kisebb hatással van a kötés szilárdságára, de a rövidebb szálak könnyebben diszpergálhatók, ami csökkenti a határfelületi hibákat.
- Az újrahasznosított beton szilárdsági osztálya
Az újrahasznosított beton szilárdsági fokozatának növelése (pl. C30-ról C40-re) növeli a B és a C közötti kötésszilárdságot.FRP megerősítés és az aljzat között, de a növekedés korlátozott, és a határfelület rideg hámlásra hajlamos, ha a szilárdsági fokozat túl magas.
- Felületkezelő és kapcsolószer
A felület homokfúvása BFRP Az erősítés növelheti az érdességet és javíthatja a mechanikai harapóerőt; a szilán kapcsolószer hozzáadása optimalizálhatja a szál és a gyanta mátrix közötti kémiai kötést, és csökkentheti a határfelületi csúszást.
Ragasztó tulajdonságok vizsgálata és mechanizmusai
- Középpont-kihúzási teszt
A kötés-csúszás görbét kihúzási vizsgálattal vizsgálták, és azt találták, hogy a kötéskárosodás módja főként a feszítőkábel kihúzása vagy a beton repedése volt. A bazalt szálak késleltetheti a beton ridegedési károsodását és növelheti a képlékenységét.
A tipikus kötésszilárdsági tartomány 6-12 MPa, és a fajlagos értéket a száladagolás, az erősítőanyag átmérője (pl. 16 mm) és a határfelület kezelési folyamata befolyásolja.
- Kötési stressz eloszlási modell
A kötési feszültség nemlineárisan oszlik el a betonacél hossza mentén, és a csúcsfeszültség a terhelési oldalon koncentrálódik. Az elméleti modellnek figyelembe kell vennie a szálerősítésű beton repedéstágulási ellenállását és a határfelületi súrlódási hatást.
Alkalmazási előnyök és mérnöki esetek
- Korrózióállóság és tartósság
A BFRP betonacél kötésszilárdságának több mint 90%-át megőrzi kloridionos eróziós környezetben (pl. hajóépítés), ami jelentősen jobb, mint az acél és üvegszálas betonacéloké.
Példa erre: a Qingdao Cross-Sea híd BFRP betonacélt használ az acélbetétek helyett, és élettartama több mint 100 évre nőtt.
- Könnyű és szeizmikus teljesítmény
A BFRP betonacél sűrűsége mindössze negyede az acél sűrűségének, amely felhasználható betongerendák megerősítésére a szerkezeti súly 20-30%-os csökkentése érdekében, és ugyanakkor a betonacél beburkolásával növelhető a szeizmikus energiafogyasztás.
Meglévő kihívások és optimalizálási irány
- Határközi kötés erősítése
Meglévő probléma: A szálak és a cementmátrix közötti határfelület a feszültségkoncentráció miatt hajlamos a leválásra, és nanomódosított határfelületi anyagokat (pl. nano-SiO₂-vel adalékolt) kell kifejleszteni a kémiai kötés fokozása érdekében.
- Hosszú távú teljesítmény és szabványosítás
Hosszú távú kúszási adatok hiányában magas hőmérséklet és magas páratartalom mellett (pl. több mint 10 év), gyorsított öregedési vizsgálatokra van szükség az ellenőrzéshez; a tervezési specifikációk még nem egységesek az országok között, és bár Kína kiadta a GB/T 38143-2019 szabványt, a részletes tervezési irányelvek még fejlesztésre szorulnak.
- Többléptékű együttműködésen alapuló tervezés
A jövőben felfedezhetjük a hibrid technológiát, BFRP megerősítés és acélszál/szénszál gradiens kompozitok építéséhez és a szilárdság és a képlékenység kiegyensúlyozásához.
Jövőbeli kutatási irányok
- Intelligens monitorozás és digitális modellezés
BFRP feszítőkábelekbe ágyazott optikai érzékelők, a kötésfelület feszültségének és repedésfejlődésének valós idejű monitorozása, végeselemes szimulációval kombinálva a tervezés optimalizálása érdekében.
- Alacsony szén-dioxid-kibocsátású előkészítési folyamat
Csökkentse a bazaltszál olvadási és húzási hőmérsékletét (jelenleg 1400-1500 ℃), alacsony hőmérsékleten kikeményedő gyanta fejlesztésével csökkentse az energiafogyasztást.
- Az újrahasznosított anyagok hatékony felhasználása
Az újrahasznosított adalékanyagot és a bazaltrostokat építési hulladékkal kombinálva népszerűsítsék a „teljes mértékben megújuló” zöld építőanyag-rendszert és csökkentsék az erőforrás-fogyasztást.
Összefoglalás
A bazaltszálerősítésű cementkötésű anyagok tapadási teljesítményének kutatása és BFRP Az inak fejlesztése szakaszos eredményeket ért el, de nagyszabású alkalmazásához még mindig át kell törni a határfelületi optimalizálás, a hosszú távú tartósság-ellenőrzés és a szabványosított tervezés szűk keresztmetszeteit. A jövőben a multidiszciplináris, keresztinnováció (pl. intelligens anyagok, alacsony szén-dioxid-kibocsátású eljárások) révén várhatóan technológiai áttörést ér el a hajóépítés és a földrengésálló megerősítés területén, és elősegíti a fenntartható épületek fejlesztését.
