Rannsókn á viðloðunareiginleikum basalttrefjastyrktra sementsefna með BFRP-tennum
Helstu áhrifaþættir á límingaafköst
- Rúmmálsdópun og lengd trefja
Rúmmálsdópun á Basalt Stuttskorið garn hefur veruleg áhrif á límstyrk og prófunin sýnir að rúmmálsíblöndun upp á 0,2% hefur best áhrif á aukningu límstyrks og of mikil íblöndun getur í staðinn leitt til versnunar á afköstum vegna samansöfnunar trefja.
Lengd trefja (t.d. 6 mm og 18 mm) hefur minni áhrif á bindistyrk, en styttri trefjar dreifast auðveldlegar til að draga úr göllum á millifleti.
- Styrkleikaflokkur endurunnins steypu
Að auka styrkleika endurunnins steypu (t.d. úr C30 í C40) eykur bindistyrk milli B-laganna.Frp styrking og undirlagið, en aukningin er takmörkuð og viðmótið er viðkvæmt fyrir brothættri flögnun þegar styrkleiki er of hár.
- Tengiviðmótsmeðferð og tengiefni
Sandblástur á yfirborði BFRP Styrking getur aukið grófleika og bætt vélrænan bitkraft; að bæta við silan tengiefni getur fínstillt efnatengið milli trefja og plastefnis og dregið úr renningu á millifleti.
Prófanir og aðferðir viðloðunareiginleika
- Prófun á miðjuútdrátt
Tengi-renni ferillinn var rannsakaður með útdráttarprófi og kom í ljós að tengiskemmdirnar voru aðallega tog í sinar eða klofningur í steypu. Viðbót á basaltþræðir getur seinkað brothættni steypu og aukið teygjanleika hennar.
Algengt styrkbil tengis er 6-12 MPa og sértæka gildið er háð trefjaskammti, styrkingarþvermáli (t.d. 16 mm) og meðhöndlunarferli við snertiflötinn.
- Líkan af dreifingu spennu í tengslum
Tengispennan dreifist ólínulega eftir lengd styrkingarefnisins og hámarksspennan er einbeitt við álagsendann. Fræðilega líkanið þarf að taka tillit til sprunguviðnáms og núningsáhrifa trefjastyrktrar steinsteypu.
Kostir notkunar og verkfræðileg dæmi
- Tæringarþol og endingu
BFRP styrkingarjárn halda meira en 90% af bindingarstyrk sínum í umhverfi þar sem klóríðjónir eru rofnar (t.d. í skipasmíði), sem er mun betra en styrkingarjárn úr stáli og trefjaplasti.
Dæmi um þetta: Qingdao Cross-Have Bridge notar BFRP styrkingu í stað stálstyrkingar og líftími hennar hefur verið lengdur í meira en 100 ár.
- Létt og jarðskjálftaþolin
Þéttleiki BFRP styrkingar er aðeins 1/4 af þéttleika stáls, sem hægt er að nota til að styrkja steypubjálka til að draga úr burðarþyngd um 20%-30% og á sama tíma auka jarðskjálftaorku með því að vefja styrkingarefnið.
Núverandi áskoranir og hagræðingarstefna
- Styrking á millifleti
Fyrirliggjandi vandamál: Viðmót trefja og sementsgrunnefnis er viðkvæmt fyrir flögnun vegna spennuþéttni og þróa þarf nanóbreytt viðmótsefni (t.d. nanó-SiO₂-dópuð) til að auka efnasambönd.
- Langtímaárangur og stöðlun
Þar sem langtímagögn um skrið við hátt hitastig og mikinn raka (t.d. meira en 10 ár) eru til staðar, þarf að hraða öldrunarprófanir til að staðfesta; hönnunarforskriftir eru ekki enn einsleitar milli landa og þó að Kína hafi gefið út GB/T 38143-2019 staðalinn þarf enn að bæta ítarlegar hönnunarleiðbeiningar.
- Samvinnuhönnun á mörgum sviðum
Í framtíðinni getum við kannað blendingstækni BFRP styrking og stálþræðir/kolefnisþræðir til að byggja upp stigul samsett efni og jafna styrk og teygjanleika.
Framtíðarrannsóknarleiðir
- Snjall eftirlit og stafræn líkanagerð
Innbyggðir ljósleiðaraskynjarar í BFRP sinum, rauntímaeftirlit með álagi og sprunguþróun í tengifleti, ásamt hermun á endanlegum þáttum til að hámarka hönnunina.
- Undirbúningsferli með lágu kolefnisinnihaldi
Lækka bræðslu- og teiknhita basaltþráða (nú 1400-1500 ℃) og þróa lághita herðandi plastefni til að draga úr orkunotkun.
- Skilvirk nýting endurunnins efnis
Sameinið endurunnið möl og basalttrefjar við byggingarúrgang til að stuðla að „endurnýjanlegu“ grænu byggingarefnakerfi og draga úr auðlindanotkun.
Yfirlit
Rannsóknir á límingargetu basalttrefjastyrktra sementsefna og BFRP Tenar hafa náð árangri stig fyrir stig, en stórfelld notkun þess þarf enn að brjóta flöskuhálsa í gegnum viðmótsbestun, langtíma endingu og stöðluð hönnun. Í framtíðinni, með fjölþættri nýsköpun (t.d. snjallefnum, kolefnislítil ferli), er búist við að það muni leiða til tækniframfara á sviði skipaverkfræði og jarðskjálftaþolinnar styrkingar, og stuðla að þróun sjálfbærra bygginga.
