Bazalto pluoštu armuotų cementinių medžiagų su BFRP armatūra sukibimo savybių tyrimas
Pagrindiniai veiksniai, darantys įtaką sukibimo efektyvumui
- Pluošto tūrio legiravimas ir ilgis
Tūrio dopingas Bazaltas Trumpai kirpti siūlai daro didelę įtaką sukibimo stiprumui, o bandymas rodo, kad 0,2 % tūrio legiravimas geriausiai padidina sukibimo stiprumą, o per didelis legiravimas gali sumažinti našumą dėl pluošto aglomeracijos.
Pluošto ilgis (pvz., 6 mm ir 18 mm) turi mažesnę įtaką sukibimo stiprumui, tačiau trumpesni pluoštai lengviau išsklaidomi, kad sumažėtų tarpfaziniai defektai.
- Perdirbto betono stiprumo klasė
Padidinus perdirbto betono stiprumo klasę (pvz., nuo C30 iki C40), padidėja B ir C sukibimo stiprumas.Frp armatūra ir substrato, tačiau padidėjimas yra ribotas, o sąsaja yra jautri trapiam lupimuisi, kai stiprumo klasė yra per aukšta.
- Sąsajos apdorojimo ir jungimo agentas
Paviršiaus valymas smėliasrove BFRP Armatūra gali padidinti šiurkštumą ir pagerinti mechaninę sukibimo jėgą; silano jungiamosios medžiagos pridėjimas gali optimizuoti cheminį sukibimą tarp pluošto ir dervos matricos ir sumažinti tarpfazinį slydimą.
Klijų savybių bandymai ir mechanizmai
- Centro ištraukimo bandymas
Sukibimo ir slydimo kreivė buvo tirta atliekant ištraukimo bandymą ir nustatyta, kad sukibimo pažeidimo būdas daugiausia buvo sausgyslės ištraukimas arba betono suskilimas. Pridėjus bazalto pluoštai gali atidėti betono trapumą ir padidinti jo plastiškumą.
Tipinis sukibimo stiprio diapazonas yra 6–12 MPa, o specifinei vertei įtakos turi pluošto dozė, armatūros skersmuo (pvz., 16 mm) ir sąsajos apdorojimo procesas.
- Obligacijų įtempių pasiskirstymo modelis
Sukibimo įtempis pasiskirsto netiesiškai išilgai armatūros ilgio, o didžiausias įtempis sutelktas apkrovos gale. Teoriniame modelyje reikia atsižvelgti į pluoštu armuoto betono atsparumą įtrūkimo plėtimuisi ir sąsajos trinties efektą.
Taikymo pranašumai ir inžineriniai atvejai
- Atsparumas korozijai ir ilgaamžiškumas
BFRP armatūra išlaiko daugiau nei 90 % savo sukibimo stiprumo chloridų jonų erozijos aplinkoje (pvz., laivų inžinerijoje), o tai yra žymiai geriau nei plieninių ir stiklo pluošto armatūros strypų.
Pavyzdys: Čingdao tarpjūrio tilte vietoj plieninės armatūros naudojama BFRP armatūra, o jos tarnavimo laikas pailgintas iki daugiau nei 100 metų.
- Lengvas ir seisminis našumas
BFRP armatūros tankis yra tik 1/4 plieno tankio, todėl ją galima naudoti betoninėms sijoms sutvirtinti, siekiant sumažinti konstrukcijos svorį 20–30 % ir tuo pačiu padidinti seisminio energijos suvartojimo pajėgumą, apvyniojant armatūrą.
Esami iššūkiai ir optimizavimo kryptis
- Tarpfazinio ryšio stiprinimas
Esama problema: Dėl įtempių koncentracijos sąsaja tarp pluoštų ir cemento matricos yra linkusi luptis, todėl cheminiam sukibimui sustiprinti reikia sukurti nanomodifikuotus tarpsluoksninius agentus (pvz., nano-SiO₂ legiruotus).
- Ilgalaikis veikimas ir standartizavimas
Trūksta ilgalaikio valkšnumo duomenų esant aukštai temperatūrai ir didelei drėgmei (pvz., daugiau nei 10 metų), todėl patikrinimui reikalingi pagreitinti sendinimo bandymai; projektavimo specifikacijos dar nėra vienodos įvairiose šalyse, ir nors Kinija išleido GB/T 38143-2019 standartą, detaliojo projektavimo gairės vis dar turi būti patobulintos.
- Daugiapakopis bendradarbiavimu pagrįstas dizainas
Ateityje galėsime tyrinėti hibridines technologijas BFRP armatūra ir plieno pluoštas / anglies pluoštas, skirti gradientiniams kompozitams sukurti ir stiprumui bei plastiškumui subalansuoti.
Būsimos tyrimų kryptys
- Pažangus stebėjimas ir skaitmeninis modeliavimas
Į BFRP armatūrą įmontuoti šviesolaidiniai jutikliai, jungties sąsajos deformacijų ir įtrūkimų vystymosi stebėjimas realiuoju laiku, derinamas su baigtinių elementų modeliavimu, siekiant optimizuoti projektą.
- Mažo anglies dioksido kiekio paruošimo procesas
Sumažinti bazalto pluošto lydymosi ir tempimo temperatūrą (šiuo metu 1400–1500 ℃), sukurti žemoje temperatūroje kietėjančią dervą, siekiant sumažinti energijos suvartojimą.
- Efektyvus perdirbtų medžiagų panaudojimas
Sumaišykite perdirbtą užpildą ir bazalto pluoštą su statybinėmis atliekomis, kad paskatintumėte „visiškai atsinaujinančių“ ekologiškų statybinių medžiagų sistemą ir sumažintumėte išteklių suvartojimą.
Santrauka
Bazalto pluoštu armuotų cementinių medžiagų sukibimo savybių tyrimas ir BFRP Sausgyslių technologija pasiekė laipsniškų rezultatų, tačiau norint ją plačiai taikyti, vis dar reikia įveikti sąsajų optimizavimo, ilgalaikio patvarumo tikrinimo ir standartizuoto projektavimo kliūtis. Ateityje, pasitelkiant daugiadisciplines inovacijas (pvz., išmaniąsias medžiagas, mažai anglies dioksido išskiriančius procesus), tikimasi pasiekti technologinių proveržių jūrų inžinerijos ir žemės drebėjimams atsparios armatūros srityse bei padėti kurti tvarius pastatus.
