ბაზალტის ბოჭკოვანი გამაგრებული ცემენტური მასალების BFRP მყესებით ადჰეზიის მახასიათებლების შესწავლა

შემაკავშირებელი ეფექტურობის ძირითადი გავლენის ფაქტორები

1. ბოჭკოს მოცულობისა და სიგრძის დოპირება

მოცულობითი დოპინგური ბაზალტი მოკლე ძაფს მნიშვნელოვანი გავლენა აქვს შეკავშირების სიმტკიცეზე და ტესტი აჩვენებს, რომ 0.2%-იანი მოცულობითი დოპირება საუკეთესო გავლენას ახდენს შეკავშირების სიმტკიცის გაზრდაზე, ხოლო ჭარბმა დოპირებამ შეიძლება გამოიწვიოს მახასიათებლების დაქვეითება ბოჭკოების აგლომერაციის გამო.

ბოჭკოს სიგრძეს (მაგ. 6 მმ და 18 მმ) ნაკლები გავლენა აქვს შეერთების სიმტკიცეზე, თუმცა უფრო მოკლე ბოჭკოები უფრო ადვილად იშლება ზედაპირული დეფექტების შესამცირებლად.

2. გადამუშავებული ბეტონის სიმტკიცის კლასი

გადამუშავებული ბეტონის სიმტკიცის კლასის გაზრდა (მაგ., C30-დან C40-მდე) ზრდის B-ს შორის შეერთების სიმტკიცეს.Frp გამაგრება და სუბსტრატს, მაგრამ ზრდა შეზღუდულია და ინტერფეისი მგრძნობიარეა მყიფე აქერცვლის მიმართ, როდესაც სიმტკიცის კლასი ძალიან მაღალია.

3. ინტერფეისის დამუშავება და შეერთების აგენტი

ზედაპირის ქვიშის აფეთქებით დამუშავება BFRP გამაგრებას შეუძლია გაზარდოს უხეშობა და გააუმჯობესოს მექანიკური დაჭიმვის ძალა; სილანის შემაერთებელი აგენტის დამატებამ შეიძლება ოპტიმიზაცია გაუწიოს ბოჭკოსა და ფისოვან მატრიცას შორის ქიმიურ შეკავშირებას და შეამციროს ზედაპირული სრიალი.

წებოვანი თვისებების ტესტები და მექანიზმები

1. ცენტრიდან ამოწევის ტესტი

შეერთება-სრიალის მრუდი შესწავლილი იქნა გამოწევის ტესტის მეშვეობით და აღმოჩნდა, რომ შეერთების დაზიანების რეჟიმი ძირითადად მყესის გამოწევა ან ბეტონის გახევა იყო. ბაზალტის ბოჭკოები შეუძლია შეანელოს ბეტონის მყიფე დაზიანება და გააძლიეროს მისი პლასტიურობა.

შეერთების სიმტკიცის ტიპიური დიაპაზონია 6-12 მპა, ხოლო სპეციფიკურ მნიშვნელობაზე გავლენას ახდენს ბოჭკოს დოზა, გამაგრების დიამეტრი (მაგ., 16 მმ) და ინტერფეისის დამუშავების პროცესი.

2. ბმის სტრესის განაწილების მოდელი

შემაკავშირებელი დაძაბულობა არმატურის მთელ სიგრძეზე არაწრფივად ნაწილდება და პიკური დაძაბულობა დატვირთვის ბოლოშია კონცენტრირებული. თეორიული მოდელი უნდა ითვალისწინებდეს ბოჭკოვანი ბეტონის ბზარის გაშლისადმი წინააღმდეგობას და ინტერფეისის ხახუნის ეფექტს.

გამოყენების უპირატესობები და საინჟინრო შემთხვევები

1. კოროზიისადმი მდგრადობა და გამძლეობა

BFRP არმატურა ინარჩუნებს შეერთების სიმტკიცის 90%-ზე მეტს ქლორიდის იონების ეროზიის გარემოში (მაგ., საზღვაო ინჟინერია), რაც მნიშვნელოვნად უკეთესია, ვიდრე ფოლადის და მინაბოჭკოვანი არმატურის ზოლები.

მაგალითისთვის: ცინდაოს ზღვისპირა ხიდზე ფოლადის არმატურის ნაცვლად გამოყენებულია BFRP არმატურა და მისი სიცოცხლის ხანგრძლივობა 100 წელზე მეტია გაზრდილი.

2. მსუბუქი წონა და სეისმური მახასიათებლები

BFRP არმატურის სიმკვრივე ფოლადის სიმკვრივის მხოლოდ 1/4-ია, რომლის გამოყენებაც შესაძლებელია ბეტონის სხივების გასამაგრებლად, რათა სტრუქტურული წონა 20%-30%-ით შემცირდეს და ამავდროულად, არმატურის შეფუთვით გაიზარდოს სეისმური ენერგიის მოხმარების მოცულობა.

არსებული გამოწვევები და ოპტიმიზაციის მიმართულება

1. ფაზათაშორისი კავშირების გაძლიერება

არსებული პრობლემა: ბოჭკოებსა და ცემენტის მატრიცას შორის ინტერფეისი მიდრეკილია აქერცვლისკენ სტრესის კონცენტრაციის გამო და ქიმიური შეკავშირების გასაძლიერებლად საჭიროა ნანომოდიფიცირებული ინტერფეისის აგენტების (მაგ., ნანო-SiO₂ დოპირებული) შემუშავება.

2. გრძელვადიანი შესრულება და სტანდარტიზაცია

მაღალი ტემპერატურისა და მაღალი ტენიანობის პირობებში (მაგ., 10 წელზე მეტი ხნის განმავლობაში) გრძელვადიანი ცოცვის მონაცემების არარსებობის გამო, დასადასტურებლად საჭიროა დაჩქარებული დაბერების ტესტები; დიზაინის სპეციფიკაციები ჯერ კიდევ არ არის ერთგვაროვანი სხვადასხვა ქვეყანაში და მიუხედავად იმისა, რომ ჩინეთმა გამოუშვა GB/T 38143-2019 სტანდარტი, დეტალური დიზაინის სახელმძღვანელო პრინციპები კვლავ საჭიროებს გაუმჯობესებას.

3. მრავალმასშტაბიანი თანამშრომლობითი დიზაინი

მომავალში, ჩვენ შეგვიძლია შევისწავლოთ ჰიბრიდული ტექნოლოგია BFRP არმატურა და ფოლადის ბოჭკოვანი/ნახშირბადის ბოჭკო გრადიენტული კომპოზიტების შესაქმნელად და სიმტკიცისა და პლასტიურობის დასაბალანსებლად.

მომავალი კვლევის მიმართულებები  

1. ინტელექტუალური მონიტორინგი და ციფრული მოდელირება

BFRP მყესებში ჩაშენებული ბოჭკოვანი ოპტიკური სენსორები, შეერთების ინტერფეისის დეფორმაციისა და ბზარის განვითარების რეალურ დროში მონიტორინგი, დიზაინის ოპტიმიზაციისთვის სასრული ელემენტების სიმულაციასთან ერთად.

2. დაბალი ნახშირბადის შემცველობის მომზადების პროცესი

ბაზალტის ბოჭკოების დნობისა და შეწოვის ტემპერატურის შემცირება (ამჟამად 1400-1500 ℃), ენერგიის მოხმარების შესამცირებლად დაბალი ტემპერატურის გამყარების ფისის შემუშავება.

3. გადამუშავებული მასალების ეფექტური გამოყენება

გადამუშავებული აგრეგატი და ბაზალტის ბოჭკო სამშენებლო ნარჩენებთან შეურიეთ, რათა ხელი შეუწყოთ „სრულიად განახლებადი“ მწვანე სამშენებლო მასალების სისტემას და შეამციროთ რესურსების მოხმარება.

რეზიუმე

ბაზალტის ბოჭკოვანი გამაგრებული ცემენტური მასალების შემაკავშირებელი თვისებების კვლევა და BFRP tendons-მა ეტაპობრივ შედეგებს მიაღწია, თუმცა მისმა ფართომასშტაბიანმა გამოყენებამ ჯერ კიდევ უნდა გადალახოს ინტერფეისის ოპტიმიზაციის, გრძელვადიანი გამძლეობის შემოწმებისა და სტანდარტიზებული დიზაინის შემაფერხებელი ფაქტორები. მომავალში, მულტიდისციპლინური ჯვარედინი ინოვაციების (მაგ., ჭკვიანი მასალები, დაბალნახშირბადიანი პროცესები) მეშვეობით, მოსალოდნელია, რომ ის ტექნოლოგიურ მიღწევებს განახორციელებს საზღვაო ინჟინერიისა და მიწისძვრისადმი მდგრადი გამაგრების სფეროებში და ხელს შეუწყობს მდგრადი შენობების განვითარებას.