Penelitian tentang serat basal dalam aplikasi teknik sipil.

1. Petunjuk aplikasi utama

• Bahan penguat beton

Beton Serat (BFRC): Jalan pintas Serat BasaltSerat kaca (6-24mm) dicampurkan ke dalam beton (jumlah pencampuran 0,1%-0,5%), yang dapat secara signifikan meningkatkan ketahanan terhadap retak (mengurangi lebar retak sebesar 30%-50%), ketahanan terhadap benturan (meningkat 2-3 kali lipat), dan daya tahan (ketahanan terhadap siklus beku-cair meningkat sebesar 40%).

Penggantian tulangan baja: Di lingkungan korosif (misalnya teknik kelautan), batang tulangan serat basal (Batang BFRP) dapat menggantikan tulangan baja untuk menghindari masalah korosi. Misalnya, penggunaan bfrp Penguatan pada pilar jembatan lintas laut di Qingdao diharapkan dapat memperpanjang masa pakainya hingga lebih dari 100 tahun.

• Penguatan dan perbaikan struktur

Penguatan Kain Serat/Jaring: Kain serat basal (kekuatan tarik ≥2000MPa) ditempelkan pada permukaan balok dan kolom, yang dapat meningkatkan kapasitas daya dukung beban sebesar 20%-30%. Misalnya, setelah jembatan tua di Sichuan diperkuat dengan kain BF, peringkat bebannya ditingkatkan dari Jalan Raya II menjadi Kelas I.

Penguatan seismik: komposit yang diperkuat serat (BFRP) kolom beton yang dibungkus, yang dapat meningkatkan daktilitas dan kapasitas konsumsi energi, dan cocok untuk bangunan di daerah rawan gempa.

• Struktur komposit baru

Panel sandwich serat basal-polimer: digunakan untuk atap ringan dan dinding partisi, dengan kekuatan tinggi dan insulasi termal (konduktivitas termal ≤ 0,05 W/mK).

Bahan bangunan hasil pencetakan 3D: serat basal-Bahan semen bertulang dapat mewujudkan pencetakan struktur kompleks dan mengurangi limbah konstruksi.

2. Keunggulan Teknis dan Data Inti

3. Kemajuan Penelitian dan Kasus-Kasus Khas

• Penelitian dalam negeri

Universitas Tsinghua: mengembangkan beton modifikasi komposit serat basal-nano-silika dengan peningkatan kekuatan tekan sebesar 25% dan pengurangan permeabilitas ion klorida sebesar 60%.

Universitas Tenggara: mengusulkan teknologi balok beton bertulang yang diperkuat dengan laminasi resin BF/epoksi, memperpanjang umur kelelahan lebih dari 3 kali lipat.

• Aplikasi internasional

Jepang: Setelah gempa bumi Hanshin, sebuah gedung tinggi di Osaka mengadopsi dinding geser yang diperkuat dengan jaring BF, dan kinerja seismiknya meningkat sebesar 40%.

Eropa: Beton bertulang BF digunakan pada pintu pengendali banjir di Venesia, Italia, dengan masa pakai 50 tahun untuk menahan erosi air laut.

• Studi Kasus Teknik

Tiongkok - Jembatan Hong Kong-Zhuhai-Makau: Serat basal Material komposit digunakan pada lapisan anti-korosi beberapa pilar, sehingga mengurangi biaya perawatan hingga 30%.

AS - San Francisco Bay Area Rapid Transit (BART): Kain BF digunakan dalam penguatan lapisan terowongan, dan ketahanan deformasi meningkat sebesar 25%.

4. Tantangan dan Arah Masa Depan

• Masalah yang ada

Kinerja ikatan antarmuka yang tidak memadai: antarmuka antara serat dan beton/resin rentan terhadap pengelupasan, agen penghubung baru (misalnya, pengubah silan) perlu dikembangkan.

Kurangnya data kinerja jangka panjang: karakteristik rambatan (creep) tulangan BF di bawah lingkungan suhu tinggi dan kelembaban tinggi (data lebih dari 10 tahun masih belum sempurna).

Kesamaan sistem standar: spesifikasi desain teknik untuk material BF di berbagai negara belum sepenuhnya ditetapkan (China telah menerbitkan GB/T 38143-2019, tetapi detail aplikasinya masih perlu disempurnakan).

• Arah penelitian masa depan

Komposit serat cerdas: sensor tertanam untuk mencapai pemantauan kesehatan struktural (misalnya, regangan, kesadaran diri terhadap retakan).

Teknologi persiapan ramah lingkungan: mengurangi suhu peleburan dan penarikan (saat ini membutuhkan 1400-1500℃), dan mengembangkan proses rendah karbon.

Penguatan sinergis multi-skala: pencampuran dengan serat karbon dan serat baja untuk membangun komposit gradien.

5. Ringkasan

Penerapan serat basal Dalam bidang teknik sipil, teknologi ini telah beralih dari laboratorium ke praktik rekayasa, dan atributnya yang hemat biaya dan ramah lingkungan sesuai dengan permintaan bangunan hijau di bawah tujuan "dual-karbon". Di masa depan, perlu dilakukan terobosan dalam optimasi antarmuka, verifikasi daya tahan jangka panjang, dan teknologi kunci lainnya, serta mendorong peningkatan spesifikasi desain dan sinergi rantai industri, untuk mempercepat penerapannya secara besar-besaran dalam infrastruktur skala besar, teknik kelautan, pencegahan gempa bumi dan bencana, serta skenario lainnya.