Բազալտե մանրաթելերի հետազոտություն քաղաքացիական ճարտարագիտության կիրառություններում
1. Կիրառման հիմնական ուղղությունները
- Բետոնե ամրացնող նյութեր
Մանրաթելային բետոն (BFRC): Կարճ կտրվածք Բազալտե մանրաթելs-ը (6-24 մմ) խառնվում են բետոնի հետ (խառնուրդի քանակը՝ 0.1%-0.5%), ինչը կարող է զգալիորեն բարելավել ճաքերի նկատմամբ դիմադրությունը (նվազեցնել ճաքի լայնությունը 30%-50%-ով), հարվածային դիմադրությունը (աճել 2-3 անգամ) և դիմացկունությունը (սառեցման-հալեցման ցիկլային դիմադրությունը աճել է 40%-ով):
Պողպատե ամրանների փոխարինում. Կոռոզիոն միջավայրերում (օրինակ՝ ծովային ինժեներիա), բազալտե մանրաթելային ամրանավոր ձողերը (BFRP բարեր) կարող է փոխարինել պողպատե ամրանը՝ կոռոզիայի խնդիրներից խուսափելու համար։ Օրինակ՝ օգտագործումը bfrp Ցինդաո քաղաքում կառուցվող ծովային կամրջի հենասյուների ամրացումը, ինչպես կանխատեսվում է, կերկարաձգի դրա կյանքի տևողությունը մինչև ավելի քան 100 տարի։
- Կառուցվածքային ամրացում և վերանորոգում
Մանրաթելային կտորի/ցանցի ամրացում. Բազալտե մանրաթելային կտորը (ձգման ամրություն ≥2000 ՄՊա) սոսնձվում է գերանների և սյուների մակերեսին, ինչը կարող է մեծացնել բեռնափոխադրման հզորությունը 20%-30%-ով: Օրինակ, Սիչուանի հին կամուրջը BF կտորով ամրացնելուց հետո, բեռնվածության սահմանը բարձրացվում է Highway-II դասից մինչև I դաս:
Սեյսմիկ ամրացում. մանրաթելային ամրացված կոմպոզիտներ (BFRP) փաթաթված բետոնե սյուներ, որոնք կարող են բարձրացնել ճկունությունը և էներգասպառման հզորությունը, և հարմար են երկրաշարժի հակված տարածքներում գտնվող շենքերի համար։
- Նոր կոմպոզիտային կառուցվածքներ
Բազալտե մանրաթել-պոլիմերային սենդվիչ վահանակներ. օգտագործվում են թեթև տանիքների և միջնապատերի համար, ունեն ինչպես բարձր ամրություն, այնպես էլ ջերմամեկուսացում (ջերմահաղորդականություն ≤ 0.05 Վտ/մԿ):
3D տպագրության շինանյութեր. բազալտե մանրաթել-ամրապնդված ցեմենտային նյութերը կարող են իրականացնել բարդ կառուցվածքի տպագրություն և նվազեցնել շինարարական թափոնները։
2. Տեխնիկական առավելություններ և հիմնական տվյալներ
| Արդյունավետության ցուցանիշներ | Բազալտային մանրաթել | Համեմատական նյութ (ապակե մանրաթել) |
| Ձգման ամրություն | 3000-4800 ՄՊա | 2000-3500 ՄՊա |
| Ալկալիների դիմադրություն (pH=13) | Ուժի պահպանում ≥90% | Ապակե մանրաթել. ամրության պահպանում ≤ 50% |
| Բնապահպանական առավելություններ. արտադրության էներգիայի սպառումը կազմում է ապակե մանրաթելի ընդամենը 30%-ը և կարող է 100% վերամշակվել: | ||
3. Հետազոտության առաջընթաց և տիպիկ դեպքեր
- Ներքին հետազոտություններ
Ցինգհուայի համալսարան. մշակվել է բազալտե մանրաթել-նանոսիլիցիումային կոմպոզիտային մոդիֆիկացված բետոն՝ սեղմման ամրության 25% աճով և քլորիդային իոնների թափանցելիության 60% նվազմամբ։
Հարավարևելյան համալսարան. առաջարկվում է BF/էպօքսիդային խեժով լամինատե ամրացված ամրանավորված բետոնե ճառագայթային տեխնոլոգիա, որի հոգնածության դիմացկունության ժամկետը երկարաձգվել է ավելի քան 3 անգամ։
- Միջազգային դիմում
Ճապոնիա. Հանշինի երկրաշարժից հետո Օսակայի բարձրահարկ շենքում կառուցվել է BF ցանցկեն ամրացված կտրող պատ, և սեյսմիկ դիմադրությունը բարելավվել է 40%-ով։
Եվրոպա. Իտալիայի Վենետիկ քաղաքում ջրհեղեղի դեմ պայքարի դարպասներում օգտագործվել է BF երկաթբետոն, որի ծառայության ժամկետը ծովի ջրի էրոզիայի դեմ 50 տարի է։
- Ճարտարագիտական դեպքեր
Չինաստան - Հոնկոնգ-Չժուհայ-Մակաո կամուրջ: Բազալտային մանրաթել Որոշ հենասյուների հակակոռոզիոն շերտում օգտագործվում է կոմպոզիտային նյութ, ինչը 30%-ով կրճատում է սպասարկման ծախսերը։
ԱՄՆ - Սան Ֆրանցիսկոյի ծոցի տարածքի արագ տարանցիկ փոխադրում (BART). BF գործվածքն օգտագործվում է թունելի ծածկույթի ամրացման մեջ, և դեֆորմացիայի դիմադրությունը մեծանում է 25%-ով։
4. Մարտահրավերներ և ապագա ուղղություններ
- Գոյություն ունեցող խնդիրներ
Միջերեսային կապման անբավարար արդյունավետություն. մանրաթելի և բետոնի/խեժի միջև ընկած միջերեսը հակված է շերտազատման, անհրաժեշտ է մշակել նոր կապող նյութեր (օրինակ՝ սիլանային մոդիֆիկատորներ):
Երկարաժամկետ կատարողականի տվյալների բացակայություն. BF ամրանների սողքի բնութագրերը բարձր ջերմաստիճանի և բարձր խոնավության պայմաններում (10 տարվա տվյալները դեռևս թերի են):
Ստանդարտ համակարգի միատարրություն. տարբեր երկրներում BF նյութերի ինժեներական նախագծման պահանջները դեռևս լիովին սահմանված չեն (Չինաստանը թողարկել է GB/T 38143-2019 ստանդարտը, սակայն կիրառման մանրամասները պետք է ճշգրտվեն):
- Հետագա հետազոտությունների ուղղություն
Ինտելեկտուալ մանրաթելային կոմպոզիտներ. ներկառուցված սենսորներ՝ կառուցվածքային առողջության մոնիթորինգի համար (օրինակ՝ լարվածության, ճաքերի ինքնաճանաչում):
Կանաչ պատրաստման տեխնոլոգիա. նվազեցնել հալման և ձգման ջերմաստիճանը (ներկայումս անհրաժեշտ է 1400-1500℃) և մշակել ցածր ածխածնային գործընթաց։
Բազմամասշտաբ սիներգետիկ ամրացում. ածխածնային և պողպատե մանրաթելերի հետ խառնուրդ՝ գրադիենտային կոմպոզիտներ կառուցելու համար։
5. Ամփոփում
Կիրառումը բազալտե մանրաթել Քաղաքացիական ճարտարագիտության ոլորտում մասնագիտությունը լաբորատորիայից տեղափոխվել է ճարտարագիտական պրակտիկա, և դրա ծախսարդյունավետ և էկոլոգիապես մաքուր հատկանիշները համապատասխանում են «երկածխածնային» նպատակի շրջանակներում կանաչ շենքերի պահանջարկին: Ապագայում անհրաժեշտ է ճեղքել ինտերֆեյսի օպտիմալացումը, երկարաժամկետ ամրության ստուգումը և այլ հիմնական տեխնոլոգիաները, և միևնույն ժամանակ խթանել նախագծային սպեցիֆիկացիաների և արդյունաբերական շղթայի սիներգիայի կատարելագործումը՝ լայնածավալ ենթակառուցվածքներում, ծովային ճարտարագիտության, երկրաշարժերի և աղետների կանխարգելման և այլ սցենարներում դրա լայնածավալ կիրառումը արագացնելու համար:
