Studie av hefteevnen til basaltfiberforsterkede sementbaserte materialer med BFRP-spenner
Kjernefaktorer som påvirker bindingsytelsen
- Fibervolumdoping og lengde
Volumdopingen av Basalt Kortkuttet garn har en betydelig effekt på bindingsstyrken, og testen viser at volumdoping på 0,2 % har best effekt på forbedring av bindingsstyrken, og overdreven doping kan i stedet føre til en nedgang i ytelse på grunn av fiberagglomerering.
Fiberlengde (f.eks. 6 mm og 18 mm) har mindre effekt på bindingsstyrken, men kortere fibre spres lettere for å redusere grenseflatedefekter.
- Styrkeklasse for resirkulert betong
Å øke fasthetsgraden til resirkulert betong (f.eks. fra C30 til C40) forbedrer bindingsstyrken mellom B-elementene.Frp-forsterkning og underlaget, men økningen er begrenset, og grensesnittet er utsatt for sprø avskalling når fasthetsgraden er for høy.
- Grensesnittbehandling og koblingsmiddel
Sandblåsing av overflaten av BFRP Armering kan øke ruheten og forbedre den mekaniske bitekraften; tilsetning av silankoblingsmiddel kan optimalisere den kjemiske bindingen mellom fiber og harpiksmatrise og redusere grensesnittslipp.
Tester og mekanismer for klebende egenskaper
- Test av senteruttrekk
Bindings-glidekurven ble studert gjennom uttrekkstesten, og det ble funnet at bindingsskaden hovedsakelig var seneuttrekk eller betongsplitting. Tillegget av basaltfibre kan forsinke sprøskader på betong og forbedre duktiliteten.
Det typiske bindingsstyrkeområdet er 6–12 MPa, og den spesifikke verdien påvirkes av fiberdoseringen, armeringsdiameteren (f.eks. 16 mm) og behandlingsprosessen for grensesnittet.
- Modell for bindingsspenningsfordeling
Bindingsspenningen er fordelt ikke-lineært langs armeringens lengde, og toppspenningen er konsentrert ved lastenden. Den teoretiske modellen må ta hensyn til sprekkforlengelsesmotstanden og grensesnittfriksjonseffekten av fiberarmert betong.
Bruksfordeler og tekniske tilfeller
- Korrosjonsbestandighet og holdbarhet
BFRP-armering beholder mer enn 90 % av bindingsstyrken sin i miljøer med kloridionerosjon (f.eks. marinteknikk), noe som er betydelig bedre enn armeringsstenger av stål og glassfiber.
Et godt eksempel: Qingdao Cross-Sea Bridge erstatter stålarmering med BFRP-armering, og levetiden er forlenget til over 100 år.
- Lett og seismisk ytelse
Tettheten til BFRP-armering er bare 1/4 av den til stål, som kan brukes til å forsterke betongbjelker for å redusere strukturvekten med 20 %–30 %, og samtidig forbedre den seismiske energiforbrukskapasiteten ved å pakke inn armeringen.
Eksisterende utfordringer og optimaliseringsretning
- Styrking av grenseflatebindinger
Eksisterende problem: Grensesnittet mellom fibre og sementmatrise er utsatt for avskalling på grunn av stresskonsentrasjon, og nanomodifiserte grenseflatemidler (f.eks. nano-SiO₂-dopet) må utvikles for å forbedre kjemisk binding.
- Langsiktig ytelse og standardisering
Mangel på langsiktige krypedata under høy temperatur og høy luftfuktighet (f.eks. mer enn 10 år), akselererte aldringstester er nødvendig for å bekrefte; designspesifikasjonene er ennå ikke ensartede på tvers av land, og selv om Kina har gitt ut GB/T 38143-2019-standarden, må detaljdesignretningslinjene fortsatt forbedres.
- Samarbeidsdesign i flere skalaer
I fremtiden kan vi utforske hybridteknologien BFRP armering og stålfiber/karbonfiber for å bygge gradientkompositter og balansere styrke og duktilitet.
Fremtidige forskningsretninger
- Intelligent overvåking og digital modellering
Innebygde fiberoptiske sensorer i BFRP-sener, sanntidsovervåking av tøyning og sprekkutvikling i bindingsgrensesnittet, kombinert med simulering av endelige elementer for å optimalisere designet.
- Lavkarbonforberedelsesprosess
Reduser smelte- og trekkingstemperaturen for basaltfiber (for tiden 1400-1500 ℃), og utvikling av lavtemperaturherdende harpiks for å redusere energiforbruket.
- Effektiv utnyttelse av resirkulerte materialer
Kombiner resirkulert tilslag og basaltfiber med byggeavfall for å fremme det «helt fornybare» systemet med grønne byggematerialer og redusere ressursforbruket.
Sammendrag
Forskningen på bindingsevnen til basaltfiberforsterkede sementbaserte materialer og BFRP Sener har oppnådd resultater trinn for trinn, men storskala anvendelse må fortsatt bryte gjennom flaskehalsene innen grensesnittoptimalisering, verifisering av langsiktig holdbarhet og standardisert design. I fremtiden forventes det å realisere teknologiske gjennombrudd innen marinteknikk og jordskjelvsikker armering, og bidra til utviklingen av bærekraftige bygninger gjennom tverrfaglig kryssinnovasjon (f.eks. smarte materialer, lavkarbonprosesser).
