Базальт талшықты арматураланған материалдардың ғимараттардың сейсмикалық көрсеткіштеріне әсері

1. Жақсартылған құрылымдық беріктік пен қаттылық
Жоғары созылу күші: Созылу беріктігі базальт талшықтары 3000-4800 МПа жетуі мүмкін, бұл қарапайым болаттан айтарлықтай жоғары (шамамен 400-600 МПа). Бұл бетон және кірпіш сияқты сынғыш материалдардың созылу және ығысу беріктігін айтарлықтай арттырады, сейсмикалық жүктемелер кезінде крекинг қаупін азайтады.
Орташа серпімділік модулі: серпімділік модулі базальт талшықтары (80-110 ГПа) болат (200 ГПа) мен көміртекті талшық (200-400 ГПа) арасында орналасқан. Бұл шамадан тыс қаттылыққа байланысты сынғыш бұзылуды тудырмай, жақсартылған қаттылықты қамтамасыз етеді.

2. Күшейтілген құрылымдық икемділік
Жақсартылған икемділік: Дәстүрлі бетон конструкциялары нашар икемділікке ие және жер сілкінісі кезінде сынғыш бұзылуға бейім. Базальт талшығыs, арматура ретінде, жарықшақтарды таратып, олардың таралуын кешіктіре алады, бұл құрылымдар бұзылғанға дейін үлкен деформацияға ұшырауға және сейсмикалық энергияны көбірек сіңіруге мүмкіндік береді.
Сейсмикалық қосылыстарды күшейту: орау немесе байланыстыру bfrp арқалық-бағаналық қосылыстар және тіреу қабырғалары сияқты маңызды аймақтарда кернеу шоғырлануынан болатын сәтсіздікке жол бермей, ығысу қабілеті мен деформация қабілетін арттыра алады.

3. Энергияны тарату сыйымдылығының артуы
Энергияның шығыны: жүктеу кезінде, BFRP материалдар талшықтар мен матрица арасындағы фазааралық үйкеліс, сондай-ақ талшықтардың деформациясы арқылы энергияны таратады, сейсмикалық энергияның құрылымдарға деструктивті әсерін азайтады.
Демпферлік сипаттамалар: Базальт талшығы композиттердің құрылымдық діріл амплитудасын азайтуға және резонанстық әсерлерді азайтуға мүмкіндік беретін белгілі бір демпферлік қатынасы бар.

4. Құрылымдық салмақтың төмендеуі
Жеңіл қасиеттері: Базальт талшықтары тығыздығы төмен (шамамен 2,6-2,8 г/см³), болаттың үштен бір бөлігі ғана. Болат арматураның бөлігін ауыстыру BFRP немесе оны нығайту материалы ретінде пайдалану сейсмикалық инерциялық күштерді төмендете отырып, ғимараттардың салмағын азайтуға болады. Бұл әсіресе көпқабатты үйлер немесе ескі құрылымдарды қайта жабдықтау үшін тиімді.

5. Коррозияға төзімділік және төзімділік
Жоғары коррозияға төзімділік: Базальт талшықтары қышқылдарға, сілтілерге, жоғары температураға және ылғалға төзімді, бұл оларды жағалаудағы аймақтар мен химиялық зауыттар сияқты коррозиялық орталарға қолайлы етеді. Олардың ұзақ мерзімді жұмыс тұрақтылығы материалдың коррозиясына байланысты сейсмикалық көрсеткіштердің төмендеуіне жол бермейді.
Төмен техникалық қызмет көрсету шығындары: дәстүрлі болат арматурамен салыстырғанда, BFRP жиі коррозияға қарсы техникалық қызмет көрсетуді қажет етпейді, бұл өмірлік циклдің шығындарын азайтады.

6. Өтініш нысандары және сценарийлер
Бетонды күшейту: бетонға ұсақталған базальт талшықтарын (мысалы, BFRC) қосу немесе болат арматураны ауыстыру үшін BFRP жолақтарын пайдалану.
Құрылымдық күшейту: сейсмикалық әлсіз нүктелерді жақсарту үшін арқалықтарды, бағандарды, қабырғаларды және басқа компоненттерді нығайту үшін BFRP парақтарын немесе пластиналарын байланыстыру.
Композиттік құрылымдар: гибридті құрылымдық жүйелерді қалыптастыру үшін BFRP-ны болат немесе бетонмен біріктіру, беріктік пен икемділікті теңестіру.

7. Шектеулер
Жоғары шығындар: Қазіргі уақытта өндіріс құны BFRP қарапайым болаттан жоғары, бірақ көміртекті талшықтан (CFRP) төмен.
Шектеулі ұзақ мерзімді өнімділік деректері: ультра ұзақ кезеңдерде (50 жылдан астам) BFRP беріктігі мен шаршау өнімділігі туралы қосымша зерттеулер қажет.
Толық емес жобалық кодтар: Кейбір елдер эксперименттер мен инженерлік тәжірибеге сүйене отырып, BFRP-ті сейсмикалық жобалау кодекстеріне әлі толық енгізген жоқ.

Инженерлік жағдайлар мен зерттеулер
Жапониядағы Ханьшин жер сілкінісінен кейінгі қайта жабдықтау: BFRP көпірлер мен ғимараттарды жаңарту үшін қолданылды, айтарлықтай тиімділік көрсетті.
Қытайдағы Вэньчуань жер сілкінісінен кейінгі қалпына келтіру: Кейбір мектептер мен ауруханалар сейсмикалық төзімділікті арттыру үшін BFRP жүйесімен қайта жабдықталды.
Эксперименттік зерттеулер: Зерттеулер көрсеткендей, BFRP темірбетон бағандары ығысу икемділігін 30%-50% арттыруға және энергияны тарату қабілетін 20%-40% жақсартуға қол жеткізе алады.

Қорытынды
Базальт талшығы Арматураланған материалдар беріктік, икемділік және энергияны бөлу қабілетін жақсарту арқылы ғимараттардың сейсмикалық көрсеткіштерін айтарлықтай арттырады. Олар әсіресе сейсмикалық қарқынды аймақтарға, коррозиялық орталарға немесе жеңіл дизайнды қажет ететін сценарийлерге қолайлы. Шығындардың азаюы және дизайн кодтарының жетілдірілуімен сейсмикалық инженерияда BFRP қолдану кең перспективаға ие.