स्थापत्य अभियांत्रिकी अनुप्रयोगांमध्ये बॅसाल्ट फायबरवरील संशोधन

१. मुख्य अर्जाच्या सूचना

• काँक्रीट मजबुतीकरण साहित्य

फायबर काँक्रीट (बीएफआरसी): शॉर्ट-कट बेसॉल्ट फायबरकाँक्रीटमध्ये s (6-24 मिमी) मिसळले जातात (मिश्रणाचे प्रमाण 0.1%-0.5%), ज्यामुळे तडे जाण्यास प्रतिकार (तड्यांची रुंदी 30%-50% ने कमी होते), आघाताला प्रतिकार (2-3 पटीने वाढतो) आणि टिकाऊपणा (गोठणे-वितळणे चक्रांना प्रतिकार 40% ने वाढतो) यामध्ये लक्षणीय सुधारणा होऊ शकते.

स्टील रिइन्फोर्समेंटची जागा: क्षरणकारी वातावरणात (उदा. सागरी अभियांत्रिकी), बॅसाल्ट फायबर रिइन्फोर्सिंग बार (बीएफआरपी बार) गंजण्याची समस्या टाळण्यासाठी स्टीलच्या मजबुतीकरणाची जागा घेऊ शकतात. उदाहरणार्थ, चा वापर बीएफआरपी चिंगदाओमधील एका सागरी पुलाच्या खांबांमधील मजबुतीकरणामुळे त्याचे आयुष्यमान १०० वर्षांपेक्षा जास्त वाढण्याची अपेक्षा आहे.

• संरचनात्मक मजबुतीकरण आणि दुरुस्ती

फायबर क्लॉथ/मेश मजबुतीकरण: बीम आणि कॉलमच्या पृष्ठभागावर बॅसाल्ट फायबर क्लॉथ (तन्यता शक्ती ≥२०००MPa) चिकटवला जातो, ज्यामुळे भार वाहून नेण्याची क्षमता २०%-३०% ने वाढू शकते. उदाहरणार्थ, सिचुआनमधील एका जुन्या पुलाला बीएफ क्लॉथने मजबूत केल्यानंतर, त्याचे भार मानांकन हायवे-II वरून क्लास I पर्यंत श्रेणीसुधारित झाले आहे.

भूकंपरोधक मजबुतीकरण: तंतु-प्रबलित संमिश्रेबीएफआरपीआवरण घातलेले काँक्रीटचे स्तंभ, जे लवचिकता आणि ऊर्जा वापरण्याची क्षमता वाढवू शकतात, ते भूकंपप्रवण भागातील इमारतींसाठी योग्य आहेत.

• नवीन संमिश्र संरचना

बॅसाल्ट फायबर-पॉलिमर सँडविच पॅनेल्स: हलक्या वजनाच्या छतांसाठी आणि विभाजक भिंतींसाठी वापरले जातात, ज्यात उच्च मजबुती आणि औष्णिक इन्सुलेशन (औष्णिक वाहकता ≤ 0.05 W/mK) दोन्ही गुणधर्म असतात.

३डी प्रिंटिंगद्वारे बांधकाम साहित्य: बॅसाल्ट फायबरप्रबलित सिमेंटयुक्त सामग्रीमुळे जटिल संरचनांची छपाई करता येते आणि बांधकामातील कचरा कमी करता येतो.

२. तांत्रिक फायदे आणि मुख्य डेटा

३. संशोधनातील प्रगती आणि प्रातिनिधिक उदाहरणे

• देशांतर्गत संशोधन

त्सिंघुआ विद्यापीठाने: बॅसाल्ट फायबर-नॅनो-सिलिका कंपोझिट सुधारित काँक्रीट विकसित केले, ज्यामुळे संपीडन शक्तीत २५% वाढ आणि क्लोराईड आयन पारगम्यतेत ६०% घट झाली.

साउथईस्ट युनिव्हर्सिटी: प्रस्तावित बीएफ/इपॉक्सी रेझिन लॅमिनेट प्रबलित काँक्रीट बीम तंत्रज्ञानामुळे, थकवा आयुष्य ३ पटींपेक्षा जास्त वाढवले.

• आंतरराष्ट्रीय अर्ज

जपान: हानशिन भूकंपानंतर, ओसाकामधील एका उंच इमारतीमध्ये बीएफ मेश प्रबलित शियर वॉलचा अवलंब करण्यात आला, ज्यामुळे भूकंपरोधक क्षमतेत ४०% सुधारणा झाली.

युरोप: इटलीतील व्हेनिस शहरात पूर नियंत्रण दरवाजांमध्ये बीएफ प्रबलित काँक्रीटचा वापर करण्यात आला, ज्याचे समुद्राच्या पाण्यामुळे होणाऱ्या क्षरणाविरुद्ध ५० वर्षांचे आयुर्मान आहे.

• अभियांत्रिकी प्रकरणे

चीन - हाँगकाँग-झुहाई-मकाओ पूल: बेसॉल्ट फायबर काही खांबांच्या गंजरोधक थरात संमिश्र पदार्थाचा वापर केला जातो, ज्यामुळे देखभालीचा खर्च ३० टक्क्यांनी कमी होतो.

यूएसए - सॅन फ्रान्सिस्को बे एरिया रॅपिड ट्रान्झिट (बार्ट): बोगद्याच्या अस्तराच्या मजबुतीकरणात बीएफ फॅब्रिकचा वापर केला जातो आणि त्यामुळे विकृती प्रतिरोधकता २५% ने वाढते.

४. आव्हाने आणि भविष्यातील दिशा

• विद्यमान समस्या

अपुरी आंतरपृष्ठीय बंधन कार्यक्षमता: फायबर आणि काँक्रीट/रेझिन यांच्यातील आंतरपृष्ठ सोलले जाण्याची शक्यता असते, त्यामुळे नवीन कपलिंग एजंट (उदा., सिलेन मॉडिफायर्स) विकसित करण्याची गरज आहे.

दीर्घकालीन कार्यप्रदर्शन डेटाचा अभाव: उच्च तापमान आणि उच्च आर्द्रता असलेल्या वातावरणात बीएफ रिइन्फोर्समेंटची क्रीप वैशिष्ट्ये (१० वर्षांपेक्षा जास्त डेटा अजूनही अपूर्ण आहे).

मानक प्रणालीची एकरूपता: विविध देशांमध्ये बीएफ सामग्रीसाठी अभियांत्रिकी डिझाइन तपशील अद्याप पूर्णपणे स्थापित केलेले नाहीत (चीनने GB/T 38143-2019 जारी केले आहे, परंतु अनुप्रयोगाचे तपशील परिष्कृत करणे बाकी आहे).

• भविष्यातील संशोधनाची दिशा

इंटेलिजेंट फायबर कंपोझिट्स: स्ट्रक्चरल हेल्थ मॉनिटरिंग (उदा., स्ट्रेन, क्रॅक सेल्फ-अवेअरनेस) साध्य करण्यासाठी एम्बेडेड सेन्सर्स.

हरित तयारी तंत्रज्ञान: वितळण्याचे आणि ओढण्याचे तापमान कमी करणे (सध्या 1400-1500℃ आवश्यक आहे), आणि कमी-कार्बन प्रक्रिया विकसित करणे.

बहु-स्तरीय सहक्रियात्मक मजबुतीकरण: ग्रेडियंट कंपोझिट्स तयार करण्यासाठी कार्बन फायबर आणि स्टील फायबर यांचे मिश्रण.

५. सारांश

अर्ज बॅसाल्ट फायबर स्थापत्य अभियांत्रिकीमधील तंत्रज्ञान प्रयोगशाळेतून प्रत्यक्ष अभियांत्रिकी व्यवहारात आले आहे, आणि त्याचे किफायतशीर व पर्यावरणपूरक गुणधर्म 'दुहेरी-कार्बन'च्या उद्दिष्टांतर्गत हरित इमारतींच्या मागणीला अनुरूप आहेत. भविष्यात, मोठ्या पायाभूत सुविधा, सागरी अभियांत्रिकी, भूकंप आणि आपत्ती प्रतिबंध यांसारख्या क्षेत्रांमध्ये त्याच्या व्यापक वापरास गती देण्यासाठी, इंटरफेस ऑप्टिमायझेशन, दीर्घकालीन टिकाऊपणाची पडताळणी आणि इतर प्रमुख तंत्रज्ञानामध्ये प्रगती करणे, तसेच त्याच वेळी डिझाइनची वैशिष्ट्ये आणि औद्योगिक साखळीतील समन्वय सुधारण्यास प्रोत्साहन देणे आवश्यक आहे.