Студија за адхезивните перформанси на цементни материјали зајакнати со базалтни влакна со BFRP тетиви

Основни фактори кои влијаат на перформансите на сврзување

1. Допирање на волуменот на влакната и должината

Волуменскиот допинг на Базалт Кратко сечената преѓа има значаен ефект врз јачината на сврзување, а тестот покажува дека волуменското допирање од 0,2% има најдобар ефект врз зголемувањето на јачината на сврзување, а прекумерното допирање може наместо тоа да доведе до пад на перформансите поради агломерација на влакната.

Должината на влакната (на пр. 6 mm и 18 mm) има помал ефект врз јачината на врската, но пократките влакна полесно се дисперзираат за да се намалат дефектите на меѓуфазата.

2. Класа на цврстина на рециклиран бетон

Зголемувањето на степенот на цврстина на рециклиран бетон (на пр., од C30 на C40) ја зголемува цврстината на врската помеѓу BАрматура од Frp и подлогата, но зголемувањето е ограничено, а интерфејсот е подложен на кршливо лупење кога степенот на цврстина е превисок.

3. Средство за третман на интерфејс и спојување

Пескарење на површината на БФРП Арматурата може да ја зголеми грубоста и да ја подобри механичката сила на гризе; додавањето силански агенс за спојување може да го оптимизира хемиското поврзување помеѓу влакната и смолестата матрица и да го намали меѓуфазното лизгање.

Тестови и механизми на адхезивни својства

1. Тест за извлекување во центарот

Кривата на лизгање на врската беше проучена преку тестот на извлекување, и беше откриено дека начинот на оштетување на врската е главно извлекување на тетивата или цепење на бетонот. Додавањето на базалтни влакна може да го одложи оштетувањето на кршливоста на бетонот и да ја зголеми еластичноста.

Типичниот опсег на јачина на врската е 6-12 MPa, а специфичната вредност е под влијание на дозата на влакната, дијаметарот на арматурата (на пр., 16 mm) и процесот на обработка на интерфејсот.

2. Модел на распределба на стресот на врската

Напрегањето на врската е распределено нелинеарно по должината на арматурата, а врвниот напон е концентриран на крајот на оптоварувањето. Теоретскиот модел треба да ја земе предвид отпорноста на проширување на пукнатината и ефектот на триење на површината на бетонот армиран со влакна.

Предности на примена и инженерски случаи

1. Отпорност на корозија и издржливост

BFRP арматурата задржува повеќе од 90% од својата цврстина на врзување во средини со ерозија од хлоридни јони (на пр., морска инженерство), што е значително подобро од челичните и арматурните шипки од фиберглас.

Пример за ова: мостот Кингдао Крос-Море користи арматура од BFRP за да ја замени челичната арматура, а неговиот век на траење е продолжен на повеќе од 100 години.

2. Лесни и сеизмички перформанси

Густината на арматурата од BFRP е само 1/4 од онаа на челикот, кој може да се користи за армирање на бетонски греди за да се намали тежината на конструкцијата за 20%-30%, а во исто време да се зголеми капацитетот за потрошувачка на сеизмичка енергија со обвиткување на арматурата.

Постоечки предизвици и насока на оптимизација

1. Зајакнување на меѓуфазиските врски

Постоечки проблем: Површината помеѓу влакната и цементната матрица е склона кон лупење поради концентрација на стрес, и потребно е да се развијат наномодифицирани површински агенси (на пр., допирани со нано-SiO₂) за да се подобри хемиското врзување.

2. Долгорочни перформанси и стандардизација

Поради недостаток на долгорочни податоци за ползење при висока температура и висока влажност (на пр., повеќе од 10 години), потребни се тестови за забрзано стареење за да се потврди; спецификациите за дизајн сè уште не се униформни во сите земји и иако Кина го објави стандардот GB/T 38143-2019, упатствата за детален дизајн сè уште треба да се подобрат.

3. Мулти-скален колаборативен дизајн

Во иднина, можеме да ја истражиме хибридната технологија на БФРП арматура и челични влакна/јаглеродни влакна за изградба на градиентни композити и балансирање на цврстината и еластичноста.

Идни насоки за истражување  

1. Интелигентен мониторинг и дигитално моделирање

Вградени сензори со оптички влакна во BFRP тетиви, следење во реално време на деформацијата на интерфејсот на врската и развојот на пукнатини, во комбинација со симулација на конечни елементи за оптимизирање на дизајнот.

2. Процес на подготовка со ниска содржина на јаглерод

Намалување на температурата на топење и влечење на базалтните влакна (моментално 1400-1500 ℃), развој на стврднувачка смола на ниска температура за намалување на потрошувачката на енергија.

3. Ефикасно користење на рециклирани материјали

Комбинирајте го рециклираниот агрегат и базалтните влакна со градежниот отпад за да го промовирате системот на „целосно обновливи“ зелени градежни материјали и да ја намалите потрошувачката на ресурси.

Резиме

Истражувањето за перформансите на лепење на цементни материјали зајакнати со базалтни влакна и БФРП tendons постигна резултати во фази, но неговата примена во голем обем сè уште треба да ги надмине тесните грла на оптимизација на интерфејсот, долгорочна верификација на издржливоста и стандардизиран дизајн. Во иднина, преку мултидисциплинарни вкрстени иновации (на пр., паметни материјали, процеси со ниска емисија на јаглерод), се очекува да оствари технолошки пробиви во областите на морското инженерство и армирањето отпорно на земјотреси, како и да помогне во развојот на одржливи згради.