Forskning på basaltfibre i anleggsteknikk

1. Hovedanvisninger for bruk

• Betongforsterkende materialer

Fiberbetong (BFRC): Snarvei Basaltfibers (6–24 mm) blandes inn i betong (blandemengde 0,1–0,5 %), noe som kan forbedre sprekkmotstanden betydelig (redusere sprekkbredden med 30–50 %), slagmotstanden (økning med 2–3 ganger) og holdbarheten (motstanden mot fryse-tine-sykluser økt med 40 %).

Utskifting av stålarmering: I korrosive miljøer (f.eks. marinteknikk) bør basaltfiberarmeringsstenger (BFRP-barer) kan erstatte stålarmering for å unngå korrosjonsproblemer. For eksempel bruk av bfrp Forsterkning av pilarene til en sjøbro i Qingdao forventes å forlenge levetiden til mer enn 100 år.

• Strukturell forsterkning og reparasjon

Fiberduk/nettforsterkning: Basaltfiberduk (strekkfasthet ≥2000 MPa) limes på overflaten av bjelker og søyler, noe som kan øke bæreevnen med 20–30 %. For eksempel, etter at en gammel bro i Sichuan er forsterket med BF-duk, oppgraderes lasteevnen fra Highway-II til klasse I.

Seismisk forsterkning: fiberforsterkede kompositter (BFRP) innpakkede betongsøyler, som kan forbedre duktiliteten og energiforbrukskapasiteten, og er egnet for bygninger i jordskjelvutsatte områder.

• Nye komposittstrukturer

Basaltfiber-polymer sandwichpaneler: brukes til lette tak og skillevegger, med både høy styrke og varmeisolasjon (varmeledningsevne ≤ 0,05 W/mK).

Byggematerialer for 3D-printing: basaltfiber-forsterkede sementbaserte materialer kan realisere kompleks strukturutskrift og redusere byggeavfall.

2. Tekniske fordeler og kjernedata

3. Forskningsfremgang og typiske tilfeller

• Innenlandsk forskning

Tsinghua University: utviklet modifisert basaltfiber-nano-silika-komposittbetong med 25 % økning i trykkfasthet og 60 % reduksjon i kloridionpermeabilitet.

Southeast University: foreslått BF/epoxyharpikslaminatforsterket betongbjelketeknologi, forlenget utmattingslevetiden med mer enn 3 ganger.

• Internasjonal søknad

Japan: Etter jordskjelvet i Hanshin ble det i en høyhusbygning i Osaka tatt i bruk en BF-nettforsterket skjærvegg, og den seismiske ytelsen ble forbedret med 40 %.

Europa: BF-armert betong ble brukt i flomkontrollporter i Venezia, Italia, med en levetid på 50 år mot erosjon av sjøvann.

• Ingeniørsaker

Kina - Hong Kong-Zhuhai-Macao-broen: Basaltfiber Komposittmateriale brukes i korrosjonslaget på noen pilarer, noe som reduserer vedlikeholdskostnadene med 30 %.

USA - San Francisco Bay Area Rapid Transit (BART): BF-stoff brukes i forsterkning av tunnelforinger, og deformasjonsmotstanden økes med 25 %.

4. Utfordringer og fremtidige retninger

• Eksisterende problemer

Utilstrekkelig grenseflatebindingsevne: grenseflaten mellom fiber og betong/harpiks er utsatt for stripping, nye koblingsmidler (f.eks. silanmodifikatorer) må utvikles.

Mangel på langsiktige ytelsesdata: krypegenskaper til BF-armering under høye temperaturer og høy luftfuktighet (mer enn 10 års data er fortsatt ufullstendige).

Ensartethet i standardsystemet: spesifikasjoner for tekniske design for BF-materialer i ulike land er ennå ikke fullt ut etablert (Kina har utgitt GB/T 38143-2019, men applikasjonsdetaljene skal forbedres).

• Fremtidig forskningsretning

Intelligente fiberkompositter: innebygde sensorer for å oppnå strukturell helseovervåking (f.eks. tøyning, selvinnsikt i sprekker).

Grønn forberedelsesteknologi: reduser smelte- og tegnetemperaturen (trenger for tiden 1400-1500 ℃), og utvikle lavkarbonprosess.

Synergistisk forsterkning i flere skalaer: blanding med karbonfiber og stålfiber for å konstruere gradientkompositter.

5. Sammendrag

Anvendelsen av basaltfiber Innen byggteknikk har det gått fra laboratoriet til ingeniørpraksis, og dets kostnadseffektive og miljøvennlige egenskaper passer til etterspørselen etter grønne bygninger under målet om «dobbelt karbon». I fremtiden er det nødvendig å bryte gjennom grensesnittoptimalisering, verifisering av langsiktig holdbarhet og andre nøkkelteknologier, og samtidig fremme forbedring av designspesifikasjoner og synergier i industrikjeden, for å akselerere storskala anvendelse innen storskala infrastruktur, marinteknikk, jordskjelv- og katastrofeforebygging og andre scenarier.