Bazalta šķiedru armētu cementa materiālu ar BFRP stiegrojumu adhēzijas veiktspējas pētījums

Galvenie ietekmējošie faktori, kas ietekmē līmēšanas veiktspēju

1. Šķiedru tilpuma dopings un garums

Tilpuma dopings Bazalts Īsi grieztai dzijai ir būtiska ietekme uz saķeres stiprību, un tests rāda, ka 0,2% tilpuma dopings vislabāk ietekmē saķeres stiprības palielināšanos, un pārmērīgs dopings var izraisīt veiktspējas samazināšanos šķiedru aglomerācijas dēļ.

Šķiedru garumam (piemēram, 6 mm un 18 mm) ir mazāka ietekme uz saites stiprību, bet īsākas šķiedras ir vieglāk izkliedējamas, lai samazinātu starpfāžu defektus.

2. Pārstrādāta betona stiprības klase

Palielinot pārstrādātā betona stiprības pakāpi (piemēram, no C30 līdz C40), tiek uzlabota saķeres stiprība starp B.Frp stiegrojums un substrātu, taču pieaugums ir ierobežots, un saskarne ir uzņēmīga pret trauslu lobīšanos, ja stiprības pakāpe ir pārāk augsta.

3. Saskarnes apstrāde un savienošanas līdzeklis

Virsmas apstrāde ar smilšu strūklu BFRP Armatūra var palielināt raupjumu un uzlabot mehānisko košanas spēku; silāna savienojuma aģenta pievienošana var optimizēt ķīmisko saiti starp šķiedru un sveķu matricu un samazināt starpfāžu slīdēšanu.

Līmes īpašību testi un mehānismi

1. Centra izvilkšanas tests

Saites slīdēšanas līkne tika pētīta, izmantojot izraušanas testu, un tika konstatēts, ka saites bojājuma veids galvenokārt bija cīpslas izraušana vai betona plaisāšana. Pievienojot bazalta šķiedras var aizkavēt betona trauslo bojājumu rašanos un uzlabot tā elastību.

Tipiskais saišu stiprības diapazons ir 6–12 MPa, un īpatnējo vērtību ietekmē šķiedru deva, stiegrojuma diametrs (piemēram, 16 mm) un saskarnes apstrādes process.

2. Obligāciju stresa sadalījuma modelis

Saites spriegums tiek sadalīts nelineāri pa stiegrojuma garumu, un maksimālais spriegums ir koncentrēts slodzes galā. Teorētiskajam modelim jāņem vērā šķiedru stiegrota betona plaisu izplešanās pretestība un saskarnes berzes efekts.

Lietojumprogrammas priekšrocības un inženiertehniskie gadījumi

1. Izturība pret koroziju un ilgmūžība

BFRP stiegrojums saglabā vairāk nekā 90% no savas saišu stiprības hlorīdu jonu erozijas vidē (piemēram, kuģu inženierijā), kas ir ievērojami labāk nekā tērauda un stiklšķiedras stiegrojuma stieņiem.

Kā piemēru var minēt Čingdao Šķērsjūras tiltu, kurā tērauda stiegrojuma vietā tiek izmantots BFRP stiegrojums, un tā kalpošanas laiks ir pagarināts līdz vairāk nekā 100 gadiem.

2. Viegls un seismisks sniegums

BFRP stiegrojuma blīvums ir tikai 1/4 no tērauda blīvuma, ko var izmantot betona siju stiegrošanai, lai samazinātu konstrukcijas svaru par 20–30% un vienlaikus palielinātu seismiskās enerģijas patēriņa jaudu, ietinot stiegrojumu.

Esošie izaicinājumi un optimizācijas virziens

1. Starpfāžu saišu stiprināšana

Esošā problēma: šķiedru un cementa matricas saskarne ir pakļauta lobīšanai sprieguma koncentrācijas dēļ, un ķīmiskās saites uzlabošanai ir jāizstrādā nanomodificēti starpfāžu līdzekļi (piemēram, ar nano-SiO₂ leģēti).

2. Ilgtermiņa veiktspēja un standartizācija

Ilgtermiņa šļūdes datu trūkums augstā temperatūrā un augstā mitrumā (piemēram, vairāk nekā 10 gadi), tāpēc pārbaudei nepieciešami paātrināti novecošanas testi; projektēšanas specifikācijas vēl nav vienotas dažādās valstīs, un, lai gan Ķīna ir publicējusi standartu GB/T 38143-2019, detalizētās projektēšanas vadlīnijas joprojām ir jāuzlabo.

3. Daudzpakāpju sadarbības dizains

Nākotnē mēs varētu izpētīt hibrīdtehnoloģiju BFRP armatūra un tērauda šķiedra/oglekļa šķiedra gradientu kompozītmateriālu veidošanai un izturības un elastības līdzsvarošanai.

Turpmākie pētījumu virzieni  

1. Inteliģenta uzraudzība un digitālā modelēšana

BFRP cīpslās iestrādāti optiskās šķiedras sensori, savienojuma saskarnes deformācijas un plaisu attīstības uzraudzība reāllaikā apvienojumā ar galīgo elementu simulāciju konstrukcijas optimizēšanai.

2. Zema oglekļa satura sagatavošanas process

Samazināt bazalta šķiedras kušanas un vilkšanas temperatūru (pašlaik 1400–1500 ℃), izstrādāt zemas temperatūras cietējošus sveķus, lai samazinātu enerģijas patēriņu.

3. Efektīva pārstrādātu materiālu izmantošana

Apvienojiet pārstrādāto pildvielu un bazalta šķiedru ar būvniecības atkritumiem, lai veicinātu “pilnībā atjaunojamo” zaļo būvmateriālu sistēmu un samazinātu resursu patēriņu.

Kopsavilkums

Pētījums par bazalta šķiedru armētu cementa materiālu saķeres īpašībām un BFRP Cīpslu tehnoloģija ir sasniegusi pakāpeniskus rezultātus, taču tās plaša mēroga pielietojumam vēl jāpārvar saskarnes optimizācijas, ilgtermiņa izturības pārbaudes un standartizēta dizaina šķēršļi. Nākotnē, izmantojot daudznozaru starpdisciplināru inovāciju (piemēram, viedos materiālus, mazoglekļa procesus), ir paredzams, ka tiks panākti tehnoloģiski sasniegumi jūras inženierijas un zemestrīcēm izturīgas stiegrošanas jomā, kā arī tiks veicināta ilgtspējīgu ēku attīstība.