ସିଭିଲ୍ ଇଞ୍ଜିନିୟରିଂ ପ୍ରୟୋଗରେ ବାସାଲ୍ଟ ଫାଇବର ଉପରେ ଗବେଷଣା
୧.ପ୍ରମୁଖ ପ୍ରୟୋଗ ନିର୍ଦ୍ଦେଶାବଳୀ
- କଂକ୍ରିଟ୍ ସଶକ୍ତୀକରଣ ସାମଗ୍ରୀ
ଫାଇବର କଂକ୍ରିଟ୍ (BFRC): ସର୍ଟ-କଟ୍ ବେସାଲ୍ଟ ଫାଇବର୍s (6-24mm) କଂକ୍ରିଟ୍ ସହିତ ମିଶ୍ରିତ ହୁଏ (ମିଶ୍ରଣ ପରିମାଣ 0.1%-0.5%), ଯାହା ଫାଟ ପ୍ରତିରୋଧକୁ ଉଲ୍ଲେଖନୀୟ ଭାବରେ ଉନ୍ନତ କରିପାରିବ (ଫାଟ ପ୍ରସ୍ଥକୁ 30%-50% ହ୍ରାସ କରିଥାଏ), ପ୍ରଭାବ ପ୍ରତିରୋଧ (2-3 ଗୁଣ ବୃଦ୍ଧି କରିଥାଏ), ଏବଂ ସ୍ଥାୟୀତ୍ୱ (ଫ୍ରିଜ୍-ଥୋ ସାଇକେଲିଂ ପ୍ରତିରୋଧ 40% ବୃଦ୍ଧି କରିଥାଏ)।
ଇସ୍ପାତ ଦୃଢ଼ୀକରଣର ପ୍ରତିସ୍ଥାପନ: କ୍ଷୟକାରୀ ପରିବେଶରେ (ଯଥା ସାମୁଦ୍ରିକ ଇଞ୍ଜିନିୟରିଂ), ବାସାଲ୍ଟ ଫାଇବର ଦୃଢ଼ୀକରଣ ବାର୍ (BFRP ବାର୍) କ୍ଷୟ ସମସ୍ୟାକୁ ଏଡାଇବା ପାଇଁ ଇସ୍ପାତ ଦୃଢ଼ୀକରଣକୁ ବଦଳାଇପାରେ। ଉଦାହରଣ ସ୍ୱରୂପ, ବ୍ୟବହାର ବିଏଫ୍ଆର୍ପି କ୍ୱିଙ୍ଗଡାଓରେ ଏକ ସମୁଦ୍ର ପାର ସେତୁର ସ୍ତମ୍ଭରେ ସଶକ୍ତୀକରଣ ଦ୍ୱାରା ଏହାର ଜୀବନକାଳ 100 ବର୍ଷରୁ ଅଧିକ ବୃଦ୍ଧି ପାଇବ ବୋଲି ଆଶା କରାଯାଉଛି।
- ଗଠନାତ୍ମକ ଦୃଢ଼ୀକରଣ ଏବଂ ମରାମତି
ଫାଇବର କପଡ଼ା/ମେଷ ଦୃଢ଼ୀକରଣ: ବିମ୍ ଏବଂ ସ୍ତମ୍ଭଗୁଡ଼ିକର ପୃଷ୍ଠରେ ବାସାଲ୍ଟ ଫାଇବର କପଡ଼ା (ଟେନସାଇଲ୍ ଶକ୍ତି ≥2000MPa) ଲଗାଯାଇଥାଏ, ଯାହା ଭାର ବହନ କ୍ଷମତାକୁ 20%-30% ବୃଦ୍ଧି କରିପାରିବ। ଉଦାହରଣ ସ୍ୱରୂପ, ସିଚୁଆନରେ ଏକ ପୁରୁଣା ସେତୁକୁ BF କପଡ଼ା ସହିତ ଦୃଢ଼ କରାଯିବା ପରେ, ଲୋଡ୍ ରେଟିଂ ହାଇୱେ-II ରୁ ଶ୍ରେଣୀ I କୁ ଉନ୍ନତ କରାଯାଏ।
ଭୂକମ୍ପୀୟ ଶକ୍ତି ବୃଦ୍ଧି: ଫାଇବର-ପ୍ରବଳିତ କମ୍ପୋଜିଟ୍ (ବିଏଫଆରପି) ଗୁଡ଼ାଯାଇଥିବା କଂକ୍ରିଟ୍ ସ୍ତମ୍ଭ, ଯାହା ନମନୀୟତା ଏବଂ ଶକ୍ତି ବ୍ୟବହାର କ୍ଷମତାକୁ ବୃଦ୍ଧି କରିପାରିବ, ଏବଂ ଭୂମିକମ୍ପ ପ୍ରବଣ ଅଞ୍ଚଳରେ କୋଠା ପାଇଁ ଉପଯୁକ୍ତ।
- ନୂତନ କମ୍ପୋଜିଟ୍ ଗଠନ
ବାସାଲ୍ଟ ଫାଇବର-ପଲିମର ସାଣ୍ଡୱିଚ୍ ପ୍ୟାନେଲ୍: ହାଲୁକା ଛାତ ଏବଂ ବିଭାଜନ କାନ୍ଥ ପାଇଁ ବ୍ୟବହୃତ, ଉଚ୍ଚ ଶକ୍ତି ଏବଂ ତାପଜ ଇନସୁଲେସନ (ତାପଜ ପରିବାହୀତା ≤ 0.05 W/mK) ସହିତ।
3D ପ୍ରିଣ୍ଟିଂ ନିର୍ମାଣ ସାମଗ୍ରୀ: ବାସାଲ୍ଟ ଫାଇବର-ପ୍ରବଳିତ ସିମେଣ୍ଟାଇଟିୟସ୍ ସାମଗ୍ରୀ ଜଟିଳ ଗଠନ ମୁଦ୍ରଣକୁ ଅନୁଭବ କରିପାରିବ ଏବଂ ନିର୍ମାଣ ଅପଚୟକୁ ହ୍ରାସ କରିପାରିବ।
୨.ଯାନ୍ତ୍ରିକ ସୁବିଧା ଏବଂ ମୂଳ ତଥ୍ୟ
| କାର୍ଯ୍ୟଦକ୍ଷତା ସୂଚକ | ବେସାଲ୍ଟ ଫାଇବର | ତୁଳନାତ୍ମକ ସାମଗ୍ରୀ (ଗ୍ଲାସ୍ ଫାଇବର) |
| ତେଜ ଶକ୍ତି | 3000-4800 MPa | ୨୦୦୦-୩୫୦୦ ଏମପିଏ |
| କ୍ଷାର ପ୍ରତିରୋଧ (pH=13) | ଶକ୍ତି ସଂରକ୍ଷଣ ≥90% | ଗ୍ଲାସ୍ ଫାଇବର: ଶକ୍ତି ସଂରକ୍ଷଣ ≤ 50% |
| ପରିବେଶଗତ ସୁବିଧା: ଉତ୍ପାଦନ ଶକ୍ତି ବ୍ୟବହାର କେବଳ 30% ଗ୍ଲାସ୍ ଫାଇବର, ଏବଂ ଏହାକୁ 100% ପୁନଃଚକ୍ରିତ କରାଯାଇପାରିବ। | ||
3.ଗବେଷଣା ପ୍ରଗତି ଏବଂ ସାଧାରଣ ମାମଲା
- ଘରୋଇ ଗବେଷଣା
ସିଂଘୁଆ ବିଶ୍ୱବିଦ୍ୟାଳୟ: 25% ସଙ୍କୋଚନ ଶକ୍ତି ବୃଦ୍ଧି ଏବଂ 60% କ୍ଲୋରାଇଡ୍ ଆୟନ୍ ପାରଗମ୍ୟତା ହ୍ରାସ ସହିତ ବାସାଲ୍ଟ ଫାଇବର-ନାନୋ-ସିଲିକା କମ୍ପୋଜିଟ୍ ପରିବର୍ତ୍ତିତ କଂକ୍ରିଟ୍ ବିକଶିତ।
ଦକ୍ଷିଣ-ପୂର୍ବ ବିଶ୍ୱବିଦ୍ୟାଳୟ: ପ୍ରସ୍ତାବିତ BF/ଇପକ୍ସି ରେଜିନ୍ ଲାମିନେଟ୍ ପ୍ରଶସ୍ତୀକରଣ ପ୍ରବୀଣିତ କଂକ୍ରିଟ୍ ବିମ୍ ପ୍ରଯୁକ୍ତିବିଦ୍ୟା, ଥକାପଣ ଜୀବନ 3 ଗୁଣରୁ ଅଧିକ ବୃଦ୍ଧି ପାଇଛି।
- ଆନ୍ତର୍ଜାତୀୟ ପ୍ରୟୋଗ
ଜାପାନ: ହାନସିନ୍ ଭୂମିକମ୍ପ ପରେ, ଓସାକାର ଏକ ଉଚ୍ଚ କୋଠାରେ BF ମେଶ୍ ପ୍ରଶସ୍ତ ସିଅର୍ ୱାଲ୍ ଗ୍ରହଣ କରାଯାଇଥିଲା ଏବଂ ଭୂକମ୍ପୀୟ କାର୍ଯ୍ୟଦକ୍ଷତା 40% ଉନ୍ନତ ହୋଇଥିଲା।
ୟୁରୋପ: ଇଟାଲୀର ଭେନିସରେ ବନ୍ୟା ନିୟନ୍ତ୍ରଣ ଫାଟକରେ BF ରିଇନଫୋର୍ସଡ୍ କଂକ୍ରିଟ୍ ବ୍ୟବହାର କରାଯାଇଥିଲା, ଯାହାର ଜୀବନକାଳ ସମୁଦ୍ର ଜଳ କ୍ଷୟ ବିରୁଦ୍ଧରେ 50 ବର୍ଷ ଥିଲା।
- ଇଞ୍ଜିନିୟରିଂ ମାମଲାଗୁଡ଼ିକ
ଚୀନ୍ - ହଂକଂ-ଝୁହାଇ-ମକାଓ ସେତୁ: ବେସାଲ୍ଟ ଫାଇବର କିଛି ସ୍ତମ୍ଭର କ୍ଷୟ-ପ୍ରତିରୋଧୀ ସ୍ତରରେ କମ୍ପୋଜିଟ୍ ସାମଗ୍ରୀ ବ୍ୟବହୃତ ହୁଏ, ଯାହା ରକ୍ଷଣାବେକ୍ଷଣ ଖର୍ଚ୍ଚକୁ 30% ହ୍ରାସ କରେ।
ଆମେରିକା - ସାନ ଫ୍ରାନ୍ସିସ୍କୋ ବେ ଏରିଆ ରାପିଡ୍ ଟ୍ରାଞ୍ଜିଟ୍ (BART): ଟନେଲ୍ ଲାଇନିଂ ସଶକ୍ତୀକରଣରେ BF କପଡ଼ା ବ୍ୟବହୃତ ହୁଏ, ଏବଂ ବିକୃତି ପ୍ରତିରୋଧ 25% ବୃଦ୍ଧି ପାଏ।
୪. ଚ୍ୟାଲେଞ୍ଜ ଏବଂ ଭବିଷ୍ୟତର ଦିଗନିର୍ଦ୍ଦେଶ
- ବିଦ୍ୟମାନ ସମସ୍ୟାଗୁଡ଼ିକ
ଅପର୍ଯ୍ୟାପ୍ତ ଇଣ୍ଟରଫେସିଆଲ୍ ବନ୍ଧନ କାର୍ଯ୍ୟଦକ୍ଷତା: ଫାଇବର ଏବଂ କଂକ୍ରିଟ୍/ରେଜିନ୍ ମଧ୍ୟରେ ଇଣ୍ଟରଫେସ୍ ଷ୍ଟ୍ରିପ୍ ହେବାର ସମ୍ଭାବନା ଅଧିକ, ନୂତନ କପଲିଂ ଏଜେଣ୍ଟ (ଯଥା, ସାଇଲେନ୍ ମଡିଫାୟର୍) ବିକଶିତ କରିବାକୁ ପଡିବ।
ଦୀର୍ଘକାଳୀନ କାର୍ଯ୍ୟଦକ୍ଷତା ତଥ୍ୟର ଅଭାବ: ଉଚ୍ଚ ତାପମାତ୍ରା ଏବଂ ଉଚ୍ଚ ଆର୍ଦ୍ରତା ପରିବେଶରେ BF ଦୃଢ଼ୀକରଣର କ୍ରିପ୍ ବୈଶିଷ୍ଟ୍ୟ (୧୦ ବର୍ଷରୁ ଅଧିକ ତଥ୍ୟ ଏପର୍ଯ୍ୟନ୍ତ ଅସମ୍ପୂର୍ଣ୍ଣ)।
ମାନକ ପ୍ରଣାଳୀର ସମାନତା: ବିଭିନ୍ନ ଦେଶରେ BF ସାମଗ୍ରୀ ପାଇଁ ଇଞ୍ଜିନିୟରିଂ ଡିଜାଇନ୍ ନିର୍ଦ୍ଦିଷ୍ଟକରଣ ଏପର୍ଯ୍ୟନ୍ତ ସମ୍ପୂର୍ଣ୍ଣ ଭାବରେ ପ୍ରତିଷ୍ଠିତ ହୋଇନାହିଁ (ଚୀନ୍ GB/T 38143-2019 ପ୍ରକାଶ କରିଛି, କିନ୍ତୁ ପ୍ରୟୋଗ ବିବରଣୀକୁ ପରିଷ୍କାର କରିବାକୁ ପଡିବ)।
- ଭବିଷ୍ୟତ ଗବେଷଣା ଦିଗ
ବୁଦ୍ଧିମାନ ଫାଇବର କମ୍ପୋଜିଟ୍: ସଂରଚନାତ୍ମକ ସ୍ୱାସ୍ଥ୍ୟ ମନିଟରିଂ (ଯଥା, ଷ୍ଟ୍ରେନ୍, କ୍ରାକ୍ ଆତ୍ମ-ସଚେତନତା) ହାସଲ କରିବା ପାଇଁ ଏମ୍ବେଡେଡ୍ ସେନ୍ସର।
ସବୁଜ ପ୍ରସ୍ତୁତି ପ୍ରଯୁକ୍ତିବିଦ୍ୟା: ତରଳାଇବା ଏବଂ ଟାଣିବା ତାପମାତ୍ରାକୁ ହ୍ରାସ କରନ୍ତୁ (ବର୍ତ୍ତମାନ 1400-1500℃ ଆବଶ୍ୟକ), ଏବଂ କମ୍-କାର୍ବନ ପ୍ରକ୍ରିୟା ବିକଶିତ କରନ୍ତୁ।
ବହୁ-ସ୍କେଲ ସିନର୍ଜିଷ୍ଟିକ୍ ଶକ୍ତି ବୃଦ୍ଧି: ଗ୍ରେଡିଏଣ୍ଟ କମ୍ପୋଜିଟ୍ ନିର୍ମାଣ ପାଇଁ କାର୍ବନ ଫାଇବର ଏବଂ ଷ୍ଟିଲ୍ ଫାଇବର ସହିତ ମିଶ୍ରଣ।
୫.ସାରାଂଶ
ଏହାର ପ୍ରୟୋଗ ବାସାଲ୍ଟ ଫାଇବର ସିଭିଲ୍ ଇଞ୍ଜିନିୟରିଂରେ ପରୀକ୍ଷାଗାରରୁ ଇଞ୍ଜିନିୟରିଂ ଅଭ୍ୟାସକୁ ସ୍ଥାନାନ୍ତରିତ ହୋଇଛି, ଏବଂ ଏହାର ମୂଲ୍ୟ-ପ୍ରଭାବଶାଳୀ ଏବଂ ପରିବେଶ ଅନୁକୂଳ ଗୁଣଗୁଡ଼ିକ "ଦ୍ୱୈତ-କାର୍ବନ" ଲକ୍ଷ୍ୟ ଅଧୀନରେ ସବୁଜ କୋଠାଗୁଡ଼ିକର ଚାହିଦା ପୂରଣ କରେ। ଭବିଷ୍ୟତରେ, ବୃହତ-ମାତ୍ରା ଭିତ୍ତିଭୂମି, ସାମୁଦ୍ରିକ ଇଞ୍ଜିନିୟରିଂ, ଭୂମିକମ୍ପ ଏବଂ ବିପର୍ଯ୍ୟୟ ନିବାରଣ ଏବଂ ଅନ୍ୟାନ୍ୟ ପରିସ୍ଥିତିରେ ଏହାର ବୃହତ-ମାତ୍ରା ପ୍ରୟୋଗକୁ ତ୍ୱରାନ୍ୱିତ କରିବା ପାଇଁ ଇଣ୍ଟରଫେସ୍ ଅପ୍ଟିମାଇଜେସନ୍, ଦୀର୍ଘକାଳୀନ ସ୍ଥାୟୀତ୍ୱ ଯାଞ୍ଚ ଏବଂ ଅନ୍ୟାନ୍ୟ ପ୍ରମୁଖ ପ୍ରଯୁକ୍ତିବିଦ୍ୟା ମାଧ୍ୟମରେ ଭାଙ୍ଗିବା ଆବଶ୍ୟକ, ଏବଂ ସେହି ସମୟରେ ଡିଜାଇନ୍ ନିର୍ଦ୍ଦିଷ୍ଟକରଣ ଏବଂ ଶିଳ୍ପ ଶୃଙ୍ଖଳା ସମନ୍ୱୟର ଉନ୍ନତିକୁ ପ୍ରୋତ୍ସାହିତ କରିବା ଆବଶ୍ୟକ।
