सिव्हिल इंजिनिअरिंग अनुप्रयोगांमध्ये बेसाल्ट तंतूंवर संशोधन
१. मुख्य अर्ज दिशानिर्देश
- काँक्रीट मजबुतीकरण साहित्य
फायबर काँक्रीट (BFRC): शॉर्टकट बेसाल्ट फायबरs (६-२४ मिमी) काँक्रीटमध्ये मिसळले जातात (मिश्रणाचे प्रमाण ०.१%-०.५%), ज्यामुळे क्रॅक प्रतिरोधकता (क्रॅक रुंदी ३०%-५०% कमी), प्रभाव प्रतिरोधकता (२-३ पट वाढ) आणि टिकाऊपणा (फ्रीझ-थॉ सायकलिंग प्रतिरोध ४०% वाढ) लक्षणीयरीत्या सुधारू शकते.
स्टील रीइन्फोर्समेंटची जागा: संक्षारक वातावरणात (उदा. सागरी अभियांत्रिकी), बेसाल्ट फायबर रीइन्फोर्सिंग बार (बीएफआरपी बार) गंज समस्या टाळण्यासाठी स्टील रीइन्फोर्समेंटची जागा घेऊ शकते. उदाहरणार्थ, चा वापर बीएफआरपी किंगदाओमधील समुद्र ओलांडणाऱ्या पुलाच्या खांबांमध्ये मजबुतीकरण केल्याने त्याचे आयुष्य १०० वर्षांपेक्षा जास्त वाढण्याची अपेक्षा आहे.
- स्ट्रक्चरल मजबुतीकरण आणि दुरुस्ती
फायबर कापड/जाळी मजबुतीकरण: बेसाल्ट फायबर कापड (तणाव शक्ती ≥2000MPa) बीम आणि कॉलमच्या पृष्ठभागावर चिकटवले जाते, ज्यामुळे भार वाहून नेण्याची क्षमता 20%-30% वाढू शकते. उदाहरणार्थ, सिचुआनमधील जुन्या पुलाला BF कापडाने मजबुत केल्यानंतर, लोड रेटिंग हायवे-II वरून वर्ग I मध्ये अपग्रेड केले जाते.
भूकंपीय मजबुतीकरण: फायबर-प्रबलित संमिश्र (बीएफआरपी) गुंडाळलेले काँक्रीट स्तंभ, जे लवचिकता आणि ऊर्जा वापरण्याची क्षमता वाढवू शकतात आणि भूकंपप्रवण क्षेत्रातील इमारतींसाठी योग्य आहेत.
- नवीन संमिश्र रचना
बेसाल्ट फायबर-पॉलिमर सँडविच पॅनेल: हलक्या छतांसाठी आणि विभाजन भिंतींसाठी वापरले जाते, उच्च शक्ती आणि थर्मल इन्सुलेशनसह (औष्णिक चालकता ≤ 0.05 W/mK).
३डी प्रिंटिंग बांधकाम साहित्य: बेसाल्ट फायबर- प्रबलित सिमेंटिशिअस मटेरियलमुळे जटिल स्ट्रक्चर प्रिंटिंग शक्य होते आणि बांधकाम कचरा कमी होतो.
२. तांत्रिक फायदे आणि मुख्य डेटा
| कामगिरी निर्देशक | बेसाल्ट फायबर | तुलनात्मक साहित्य (काचेचे फायबर) |
| तन्यता शक्ती | ३०००-४८०० एमपीए | २०००-३५०० एमपीए |
| अल्कली प्रतिरोध (pH=१३) | ताकद धारणा ≥९०% | ग्लास फायबर: ताकद धारणा ≤ ५०% |
| पर्यावरणीय फायदे: उत्पादन ऊर्जेचा वापर काचेच्या फायबरच्या फक्त ३०% आहे आणि तो १००% पुनर्वापर करता येतो. | ||
३. संशोधन प्रगती आणि ठराविक प्रकरणे
- देशांतर्गत संशोधन
त्सिंगुआ विद्यापीठ: २५% संकुचित शक्ती वाढ आणि ६०% क्लोराइड आयन पारगम्यता कमी करून बेसाल्ट फायबर-नॅनो-सिलिका संमिश्र सुधारित काँक्रीट विकसित केले.
साउथईस्ट युनिव्हर्सिटी: प्रस्तावित बीएफ/इपॉक्सी रेझिन लॅमिनेट प्रबलित प्रबलित कंक्रीट बीम तंत्रज्ञान, थकवा आयुष्य 3 पटीने वाढवले.
- आंतरराष्ट्रीय अनुप्रयोग
जपान: हानशिन भूकंपानंतर, ओसाकामधील एका उंच इमारतीने बीएफ मेष प्रबलित कातर भिंतीचा अवलंब केला आणि भूकंपीय कामगिरी ४०% ने सुधारली.
युरोप: इटलीतील व्हेनिसमधील पूर नियंत्रण गेट्समध्ये बीएफ रिइन्फोर्स्ड काँक्रीटचा वापर करण्यात आला, ज्याचे आयुष्य समुद्राच्या पाण्याच्या धूपाविरुद्ध ५० वर्षांपर्यंत होते.
- अभियांत्रिकी प्रकरणे
चीन - हाँगकाँग-झुहाई-मकाओ पूल: बेसाल्ट फायबर काही खांबांच्या गंजरोधक थरात संमिश्र साहित्य वापरले जाते, ज्यामुळे देखभाल खर्च ३०% कमी होतो.
यूएसए - सॅन फ्रान्सिस्को बे एरिया रॅपिड ट्रान्झिट (BART): बोगद्याच्या अस्तरांच्या मजबुतीमध्ये BF फॅब्रिकचा वापर केला जातो आणि विकृती प्रतिरोधकता 25% ने वाढवली जाते.
४. आव्हाने आणि भविष्यातील दिशानिर्देश
- विद्यमान समस्या
अपुरी इंटरफेशियल बाँडिंग कामगिरी: फायबर आणि काँक्रीट/रेझिनमधील इंटरफेस स्ट्रिपिंग होण्याची शक्यता असते, नवीन कपलिंग एजंट्स (उदा., सिलेन मॉडिफायर्स) विकसित करणे आवश्यक आहे.
दीर्घकालीन कामगिरी डेटाचा अभाव: उच्च तापमान आणि उच्च आर्द्रता वातावरणात BF मजबुतीकरणाची क्रिप वैशिष्ट्ये (१० वर्षांहून अधिक डेटा अद्याप अपूर्ण आहे).
मानक प्रणालीची एकरूपता: विविध देशांमध्ये BF मटेरियलसाठी अभियांत्रिकी डिझाइन तपशील अद्याप पूर्णपणे स्थापित झालेले नाहीत (चीनने GB/T 38143-2019 जारी केले आहे, परंतु अनुप्रयोग तपशील सुधारित करायचे आहेत).
- भविष्यातील संशोधनाची दिशा
बुद्धिमान फायबर कंपोझिट्स: स्ट्रक्चरल हेल्थ मॉनिटरिंग (उदा. स्ट्रेन, क्रॅक सेल्फ-अवेअरनेस) साध्य करण्यासाठी एम्बेडेड सेन्सर्स.
हिरवी तयारी तंत्रज्ञान: वितळण्याचे आणि रेखांकनाचे तापमान कमी करा (सध्या १४००-१५००℃ आवश्यक आहे), आणि कमी-कार्बन प्रक्रिया विकसित करा.
बहु-स्तरीय समन्वयात्मक मजबुतीकरण: ग्रेडियंट कंपोझिट तयार करण्यासाठी कार्बन फायबर आणि स्टील फायबरसह मिश्रण.
५.सारांश
चा वापर बेसाल्ट फायबर सिव्हिल इंजिनिअरिंगमध्ये प्रयोगशाळेपासून अभियांत्रिकी सरावाकडे वळले आहे आणि त्याचे किफायतशीर आणि पर्यावरणपूरक गुणधर्म "ड्युअल-कार्बन" च्या उद्दिष्टाखाली हिरव्या इमारतींच्या मागणीला बसतात. भविष्यात, इंटरफेस ऑप्टिमायझेशन, दीर्घकालीन टिकाऊपणा पडताळणी आणि इतर प्रमुख तंत्रज्ञानातून बाहेर पडणे आवश्यक आहे आणि त्याच वेळी मोठ्या प्रमाणात पायाभूत सुविधा, सागरी अभियांत्रिकी, भूकंप आणि आपत्ती निवारण आणि इतर परिस्थितींमध्ये मोठ्या प्रमाणात वापर वाढविण्यासाठी डिझाइन स्पेसिफिकेशन्स आणि औद्योगिक साखळी समन्वयांमध्ये सुधारणा करण्यास प्रोत्साहन देणे आवश्यक आहे.
