Onderzoek naar de hechtingsprestaties van met basaltvezels versterkte cementgebonden materialen met BFRP-peesjes.
Kernfactoren die de hechtprestaties beïnvloeden
- Vezelvolume, doping en lengte
De volumeverrijking van Basalt Het gebruik van korter garen heeft een significant effect op de hechtsterkte. Uit de test blijkt dat een volumetoevoeging van 0,2% het beste effect heeft op de verbetering van de hechtsterkte, terwijl een te hoge toevoeging juist kan leiden tot een afname van de prestaties als gevolg van vezelagglomeratie.
De vezellengte (bijv. 6 mm en 18 mm) heeft minder invloed op de hechtsterkte, maar kortere vezels zijn gemakkelijker te verspreiden, waardoor defecten aan het grensvlak worden verminderd.
- Sterkteklasse van gerecycled beton
Het verhogen van de sterkteklasse van gerecycled beton (bijvoorbeeld van C30 naar C40) verbetert de hechtsterkte tussen de B-componenten.FRP-versterking en het substraat, maar de toename is beperkt en de interface is gevoelig voor bros afbladderen wanneer de sterkteklasse te hoog is.
- Grensvlakbehandeling en koppelingsmiddel
Het oppervlak van zandstralen BFRP Versterking kan de ruwheid vergroten en de mechanische bijtkracht verbeteren; het toevoegen van een silaan-koppelingsmiddel kan de chemische binding tussen vezel en harsmatrix optimaliseren en de grensvlakverschuiving verminderen.
Tests en mechanismen van hechtingseigenschappen
- Middenuittrektest
De hechtings-slipcurve werd bestudeerd door middel van de uittrekproef, en er werd vastgesteld dat de hechtingsschade voornamelijk bestond uit het uittrekken van de wapeningsstaaf of het splijten van het beton. De toevoeging van basaltvezels kan de broosheid van beton vertragen en de buigzaamheid ervan verbeteren.
De typische hechtsterkte ligt tussen de 6 en 12 MPa, en de specifieke waarde wordt beïnvloed door de vezeldosering, de diameter van de wapening (bijv. 16 mm) en het interfacebehandelingsproces.
- model voor de verdeling van de bindingsspanning
De hechtspanning is niet-lineair verdeeld over de lengte van de wapening, en de piekspanning is geconcentreerd aan het belaste uiteinde. Het theoretische model moet rekening houden met de weerstand tegen scheurvorming en het effect van wrijving op het grensvlak van vezelversterkt beton.
Toepassingsvoordelen en technische voorbeelden
- Corrosiebestendigheid en duurzaamheid
BFRP-wapening behoudt meer dan 90% van zijn hechtsterkte in omgevingen met chloride-ionenerosie (bijvoorbeeld in de scheepvaart), wat aanzienlijk beter is dan wapeningsstaven van staal en glasvezel.
Een treffend voorbeeld: de Qingdao Cross-Sea Bridge maakt gebruik van BFRP-wapening in plaats van stalen wapening, waardoor de levensduur is verlengd tot meer dan 100 jaar.
- Lichtgewicht en aardbevingsbestendig
De dichtheid van BFRP-wapening is slechts een kwart van die van staal. Het kan worden gebruikt om betonnen balken te versterken, waardoor het constructiegewicht met 20-30% wordt verminderd en tegelijkertijd het vermogen om seismische energie te absorberen wordt vergroot door de wapening te omhullen.
Bestaande uitdagingen en optimalisatierichting
- Versterking van de interfaciale binding
Bestaand probleem: De interface tussen vezels en cementmatrix is gevoelig voor afbladderen als gevolg van spanningsconcentratie, en er moeten nanogemodificeerde interfacemiddelen (bijv. met nano-SiO₂ gedoteerd) worden ontwikkeld om de chemische binding te verbeteren.
- Langetermijnprestaties en standaardisatie
Er is een gebrek aan langetermijngegevens over kruip bij hoge temperaturen en hoge luchtvochtigheid (bijvoorbeeld langer dan 10 jaar), waardoor versnelde verouderingstests nodig zijn ter verificatie. De ontwerpspecificaties zijn nog niet uniform in alle landen, en hoewel China de GB/T 38143-2019-norm heeft uitgebracht, moeten de gedetailleerde ontwerprichtlijnen nog worden verbeterd.
- Samenwerkingsontwerp op meerdere schaalniveaus
In de toekomst kunnen we de hybride technologie van onderzoeken. BFRP Versterking en staalvezels/koolstofvezels worden gebruikt om composieten met een gradiënt te creëren en de sterkte en ductiliteit in balans te brengen.
Toekomstige onderzoeksrichtingen
- Intelligente monitoring en digitale modellering
Ingebouwde glasvezelsensoren in BFRP-kabels, realtime monitoring van de spanning in het hechtvlak en de ontwikkeling van scheuren, gecombineerd met eindige-elementensimulatie om het ontwerp te optimaliseren.
- koolstofarm bereidingsproces
Het verlagen van de smelt- en trektemperatuur van basaltvezels (momenteel 1400-1500 ℃) en de ontwikkeling van harsen die bij lage temperaturen uitharden, moet het energieverbruik verminderen.
- Efficiënt gebruik van gerecyclede materialen
Door gerecycled aggregaat en basaltvezel te combineren met bouwafval wordt een systeem van volledig hernieuwbare, groene bouwmaterialen bevorderd en het grondstoffenverbruik verminderd.
Samenvatting
Het onderzoek naar de hechtingsprestaties van met basaltvezels versterkte cementgebonden materialen en BFRP De ontwikkeling van pezen heeft stapsgewijs resultaten geboekt, maar voor grootschalige toepassing moeten nog knelpunten zoals interface-optimalisatie, verificatie van de duurzaamheid op lange termijn en gestandaardiseerd ontwerp worden overwonnen. In de toekomst wordt verwacht dat multidisciplinaire innovatie (bijvoorbeeld slimme materialen, koolstofarme processen) technologische doorbraken zal opleveren op het gebied van maritieme techniek en aardbevingsbestendige wapening, en zal bijdragen aan de ontwikkeling van duurzame gebouwen.
