Истражување на базалтни влакна во градежништвото

1. Главни упатства за примена

• Материјали за армирање на бетон

Фибер бетон (BFRC): Кратко сечење Базалтни влакнаs (6-24 mm) се мешаат во бетон (количина на мешање 0,1%-0,5%), што може значително да ја подобри отпорноста на пукнатини (намалување на ширината на пукнатината за 30%-50%), отпорноста на удар (зголемување за 2-3 пати) и издржливоста (отпорноста на циклусот на замрзнување-одмрзнување е зголемена за 40%).

Замена на челична арматура: Во корозивни средини (на пр. поморско инженерство), армирачките шипки од базалтни влакна (BFRP ленти) може да ја замени челичната арматура за да се избегнат проблеми со корозија. На пример, употребата на bfrp Се очекува засилувањето на столбовите на прекуморскиот мост во Кингдао да го продолжи неговиот век на траење на повеќе од 100 години.

• Структурно зајакнување и поправка

Зајакнување со влакнести ткаенини/мрежи: Ткаенина од базалтни влакна (цврстина на затегнување ≥2000MPa) се лепи на површината на гредите и столбовите, што може да го зголеми капацитетот на носивост за 20%-30%. На пример, откако стар мост во Сечуан ќе се зајакне со BF ткаенина, номиналната носивост се зголемува од Автопат-II на Класа I.

Сеизмичко засилување: композити зајакнати со влакна (БФРП) обвиткани бетонски столбови, кои можат да ја зголемат еластичноста и капацитетот за потрошувачка на енергија и се погодни за згради во области склони кон земјотреси.

• Нови композитни структури

Сендвич панели од базалтни влакна-полимер: се користат за лесни покриви и преградни ѕидови, со висока цврстина и топлинска изолација (топлинска спроводливост ≤ 0,05 W/mK).

Градежни материјали за 3D печатење: базалтно влакно-армираните цементни материјали можат да реализираат печатење на сложена структура и да го намалат градежниот отпад.

2. Технички предности и основни податоци

3. Напредок на истражувањето и типични случаи

• Домашно истражување

Универзитет Цингуа: развиен модифициран бетон од базалтни влакна-нано-силикатен композит со 25% зголемување на компресиската цврстина и 60% намалување на пропустливоста на хлоридните јони.

Југоисточен универзитет: предложена технологија на армирано-бетонски греди со ламинат BF/епоксидна смола, со продолжен век на траење на замор за повеќе од 3 пати.

• Меѓународна апликација

Јапонија: По земјотресот во Ханшин, една висококатница во Осака усвоила ѕид засилен со BF мрежа, а сеизмичките перформанси биле подобрени за 40%.

Европа: Армиран бетон од BF беше користен во порти за контрола на поплави во Венеција, Италија, со животен век од 50 години против ерозија од морска вода.

• Инженерски случаи

Кина - Мост Хонг Конг-Жухаи-Макао: Базалтни влакна Композитен материјал се користи во антикорозивниот слој на некои столбови, со што се намалуваат трошоците за одржување за 30%.

САД - Брз транзит во областа на заливот Сан Франциско (BART): Ткаенината BF се користи во армирањето на облогата на тунелите, а отпорноста на деформација е зголемена за 25%.

4. Предизвици и идни насоки

• Постоечки проблеми

Недоволни перформанси на меѓуфазно врзување: меѓуфазното поврзување помеѓу влакната и бетонот/смолата е склоно кон лупење, потребно е да се развијат нови средства за спојување (на пр., силански модификатори).

Недостаток на долгорочни податоци за перформансите: карактеристики на ползење на BF арматурата при висока температура и висока влажност (податоците од повеќе од 10 години се сè уште несовршени).

Еднообразност на стандардниот систем: спецификациите за инженерски дизајн за BF материјалите во различни земји сè уште не се целосно утврдени (Кина го издаде GB/T 38143-2019, но деталите за примена треба да се доработат).

• Идна истражувачка насока

Интелигентни композити од влакна: вградени сензори за следење на здравјето на структурата (на пр., самосвест за деформација, пукнатини).

Технологија за зелена подготовка: намалување на температурата на топење и влечење (моментално потребна е 1400-1500℃) и развој на процес со ниска содржина на јаглерод.

Синергистичко засилување на повеќе нивоа: мешање со јаглеродни влакна и челични влакна за конструирање на градиентни композити.

5. Резиме

Примената на базалтно влакно Дипломата по градежништво се пресели од лабораторија во инженерска пракса, а нејзините исплатливи и еколошки атрибути одговараат на побарувачката за зелени згради според целта за „двоен јаглерод“. Во иднина, потребно е да се пробие оптимизацијата на интерфејсот, долгорочната верификација на издржливоста и другите клучни технологии, а во исто време да се промовира подобрувањето на спецификациите за дизајн и синергиите на индустрискиот синџир, со цел да се забрза неговата примена во голем обем во голема инфраструктура, морски инженеринг, спречување на земјотреси и катастрофи и други сценарија.