Rannsóknir á basaltþráðum í byggingarverkfræði

1. Helstu leiðbeiningar um notkun

• Styrkingarefni fyrir steypu

Trefjasteypa (BFRC): Styttri leið Basalt trefjars (6-24 mm) eru blandaðar í steypu (blöndunarmagn 0,1%-0,5%), sem getur bætt sprunguþol verulega (minnkað sprungubreidd um 30%-50%), höggþol (aukið um 2-3 sinnum) og endingu (frost-þíðingarþol eykst um 40%).

Skipti á stálstyrkingu: Í tærandi umhverfi (t.d. skipaverkfræði) er mikilvægt að nota basalt trefjastyrkingarstengur (BFRP-stangir) getur komið í stað stálstyrkingar til að forðast tæringarvandamál. Til dæmis, notkun á bfrp Gert er ráð fyrir að styrking á súlum brúar yfir sjó í Qingdao muni lengja líftíma hennar um meira en 100 ár.

• Styrking og viðgerðir á burðarvirkjum

Trefjadúkur/netstyrking: Basalttrefjadúkur (togstyrkur ≥2000 MPa) er límdur á yfirborð bjálka og súlna, sem getur aukið burðarþol um 20%-30%. Til dæmis, eftir að gömul brú í Sichuan var styrkt með BF-dúk, er burðarþolið hækkað úr þjóðvegi II í flokk I.

Jarðskjálftastyrking: trefjastyrkt samsett efni (BFRP) vafðar steypusúlur, sem geta aukið sveigjanleika og orkunotkunargetu og hentar vel fyrir byggingar á svæðum þar sem jarðskjálftar verða.

• Nýjar samsettar mannvirki

Samlokuplötur úr basalttrefjum og fjölliðu: notaðar fyrir létt þök og milliveggi, með bæði miklum styrk og einangrun (varmaleiðni ≤ 0,05 W/mK).

Byggingarefni fyrir þrívíddarprentun: basaltþráður-styrkt sementsbundið efni getur framleitt flóknar uppbyggingarprentun og dregið úr byggingarúrgangi.

2. Tæknilegir kostir og grunnupplýsingar

3. Rannsóknarframfarir og dæmigerð tilfelli

• Innlendar rannsóknir

Tsinghua-háskóli: þróaði breytta steinsteypu úr basalttrefjum-nanó-kísil samsettu efni með 25% aukningu á þrýstiþoli og 60% minnkun á gegndræpi klóríðjóna.

Suðausturháskólinn: Tillögur að tækni við styrkingu steypubjálka með BF/epoxý plastefnislagi, sem hefur aukið þreföldun á þreytuþoli.

• Alþjóðleg umsókn

Japan: Eftir jarðskjálftann í Hanshin var notaður BF möskvastyrktur skerveggur í háhýsi í Osaka og jarðskjálftaárangurinn batnaði um 40%.

Evrópa: BF-járnbent steinsteypa var notuð í flóðvarnarhliðum í Feneyjum á Ítalíu og endist hún í 50 ár gegn sjávarrof.

• Verkfræðimál

Kína - Hong Kong-Zhuhai-Macao brúin: Basalt trefjar Samsett efni er notað í tæringarvarnarlagi sumra stólpa, sem lækkar viðhaldskostnað um 30%.

Bandaríkin - San Francisco Bay Area Rapid Transit (BART): BF-efni er notað í styrkingu jarðgangafóðrunar og aflögunarþolið eykst um 25%.

4. Áskoranir og framtíðarstefnur

• Fyrirliggjandi vandamál

Ófullnægjandi tengigeta við yfirborð: Tengiflöturinn milli trefja og steypu/plastefnis er viðkvæmur fyrir afrífingu, þróa þarf ný tengiefni (t.d. silanbreytiefni).

Skortur á langtímaafköstum: skriðeiginleikar BF-styrkingar við hátt hitastig og mikla raka (gögn frá meira en 10 árum eru enn ófullkomin).

Einsleitni staðlakerfisins: verkfræðihönnunarforskriftir fyrir BF-efni í ýmsum löndum hafa ekki enn verið að fullu staðfestar (Kína hefur gefið út GB/T 38143-2019, en smáatriði notkunarins eiga eftir að vera betur útfærð).

• Framtíðarrannsóknarstefna

Greindar trefjasamsetningar: Innbyggðir skynjarar til að fylgjast með burðarvirkisheilsu (t.d. álag, sjálfsvitund um sprungur).

Græn undirbúningstækni: lækka bræðslu- og teiknhitastig (þarf nú 1400-1500 ℃) og þróa lágkolefnisferli.

Fjölþátta samverkandi styrking: blanda við kolefnistrefjar og stáltrefjar til að smíða stigulsamsett efni.

5. Yfirlit

Umsókn um basaltþráður Í byggingarverkfræði hefur það færst frá rannsóknarstofu yfir í verkfræðistörf og hagkvæmni og umhverfisvænni eiginleikar þess passa við eftirspurn eftir grænum byggingum undir markmiðinu um „tvíþætta kolefnislosun“. Í framtíðinni er nauðsynlegt að brjóta í gegn í tengslabestun, langtíma endingu og öðrum lykiltækni, og á sama tíma stuðla að úrbótum á hönnunarforskriftum og samlegðaráhrifum í iðnaðarkeðjunni, til að flýta fyrir stórfelldri notkun þess í stórfelldum innviðum, sjávarverkfræði, jarðskjálfta- og hamfaravörnum og öðrum aðstæðum.