Onderzoek naar de hechtingsprestaties van met basaltvezels versterkte cementmaterialen met BFRP-pezen
Belangrijkste beïnvloedende factoren voor de prestaties van bonding
- Doping en lengte van vezelvolume
Het volume doping van Basalt Kortgeknipt garen heeft een aanzienlijk effect op de bindingssterkte en de test laat zien dat de volumedoping van 0,2% het beste effect heeft op de verbetering van de bindingssterkte. Overmatige doping kan daarentegen leiden tot een afname van de prestaties vanwege vezelagglomeratie.
De vezellengte (bijv. 6 mm en 18 mm) heeft minder effect op de verbindingssterkte, maar kortere vezels laten zich gemakkelijker verspreiden, waardoor er minder grensvlakdefecten optreden.
- Sterkteklasse van gerecycled beton
Door de sterktegraad van gerecycled beton te verhogen (bijvoorbeeld van C30 naar C40) wordt de verbindingssterkte tussen de B-betonvloeren verbeterd.Frp-wapening en het substraat, maar de toename is beperkt en de interface is gevoelig voor brosse afschilfering als de sterktegraad te hoog is.
- Interfacebehandeling en koppelingsmiddel
Het zandstralen van het oppervlak van BFRP Versterking kan de ruwheid vergroten en de mechanische bijtkracht verbeteren; het toevoegen van silaankoppelingsmiddel kan de chemische binding tussen de vezels en de harsmatrix optimaliseren en de grensvlakslip verminderen.
Testen en mechanismen van hechtingseigenschappen
- Centrale uittrektest
De binding-slipcurve werd bestudeerd door middel van de uittrektest, en er werd vastgesteld dat de bindingsschade voornamelijk bestond uit het uittrekken van de pees of het splijten van het beton. De toevoeging van basaltvezels kan de brosheid van beton vertragen en de ductiliteit verbeteren.
Het typische bindingssterktebereik is 6-12 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 bindingsspanning is niet-lineair verdeeld over de lengte van de wapening en de piekspanning is geconcentreerd aan de belastingzijde. Het theoretische model moet rekening houden met de scheurweerstand en het wrijvingseffect van vezelversterkt beton.
Toepassingsvoordelen en technische cases
- Corrosiebestendigheid en duurzaamheid
BFRP-wapening behoudt meer dan 90% van zijn verbindingssterkte in omgevingen met chloride-ionerosie (bijvoorbeeld in maritieme techniek). Dit is aanzienlijk beter dan wapeningsstaven van staal en glasvezel.
Een voorbeeld: de Qingdao Cross-Sea Bridge is voorzien van BFRP-wapening ter vervanging van stalen wapening, waardoor de levensduur is verlengd tot ruim 100 jaar.
- Lichtgewicht en seismische prestaties
De dichtheid van BFRP-wapening bedraagt slechts een kwart van die van staal. Hierdoor kan het worden gebruikt om betonnen balken te versterken, waardoor het constructiegewicht met 20%-30% wordt verminderd en tegelijkertijd de capaciteit voor seismische energie wordt vergroot door de wapening te omwikkelen.
Bestaande uitdagingen en optimalisatierichting
- Versterking van grensvlakbindingen
Bestaand probleem: De interface tussen vezels en cementmatrix is gevoelig voor afbladderen als gevolg van de concentratie van spanningen. Er moeten nano-gemodificeerde interface-middelen (bijvoorbeeld gedoteerd met nano-SiO₂) worden ontwikkeld om de chemische binding te verbeteren.
- Langetermijnprestaties en standaardisatie
Er zijn geen gegevens over kruip op de lange termijn bij hoge temperaturen en hoge luchtvochtigheid (bijvoorbeeld meer dan 10 jaar) en er zijn versnelde verouderingstesten nodig om dit te verifiëren. De ontwerpspecificaties zijn nog niet uniform in alle landen en hoewel China de GB/T 38143-2019-norm heeft gepubliceerd, moeten de gedetailleerde ontwerprichtlijnen nog worden verbeterd.
- Multischaal collaboratief ontwerp
In de toekomst kunnen we de hybride technologie van BFRP wapening en staalvezels/koolstofvezels om gradiëntcomposieten te bouwen en de sterkte en ductiliteit in evenwicht te brengen.
Toekomstige onderzoeksrichtingen
- Intelligente monitoring en digitale modellering
Ingebouwde glasvezelsensoren in BFRP-pezen, realtime monitoring van de spanning op de verbindingsinterface en scheurontwikkeling, gecombineerd met eindige-elementensimulatie om het ontwerp te optimaliseren.
- Koolstofarm bereidingsproces
Verlaag de smelt- en trektemperatuur van basaltvezels (momenteel 1400-1500 ℃), de ontwikkeling van hars met lage uithardingstemperatuur om het energieverbruik te verminderen.
- Efficiënt gebruik van gerecyclede materialen
Combineer het gerecyclede aggregaat en de basaltvezels met bouwafval om het volledig hernieuwbare, groene bouwmaterialensysteem te bevorderen en het verbruik van hulpbronnen te verminderen.
Samenvatting
Het onderzoek naar de hechtingsprestaties van met basaltvezels versterkte cementmaterialen en BFRP Pezen hebben stapsgewijs resultaten geboekt, maar de grootschalige toepassing ervan moet nog steeds de knelpunten van grensvlakoptimalisatie, verificatie van de duurzaamheid op lange termijn en gestandaardiseerd ontwerp doorbreken. In de toekomst wordt verwacht dat multidisciplinaire kruisinnovatie (bijvoorbeeld slimme materialen en koolstofarme processen) technologische doorbraken zal realiseren op het gebied van maritieme techniek en aardbevingsbestendige wapening, en de ontwikkeling van duurzame gebouwen zal bevorderen.
