Studiu privind performanța de aderență a materialelor cimentoase armate cu fibre de bazalt cu tendoane BFRP

Factorii principali care influențează performanța lipirii

1. Doparea volumului și lungimea fibrei

Doparea volumică a Bazalt Firul scurt are un efect semnificativ asupra rezistenței de lipire, iar testul arată că dopajul volumic de 0,2% are cel mai bun efect asupra creșterii rezistenței de lipire, iar dopajul excesiv poate duce în schimb la o scădere a performanței din cauza aglomerării fibrelor.

Lungimea fibrei (de exemplu, 6 mm și 18 mm) are un efect mai mic asupra rezistenței legăturii, dar fibrele mai scurte sunt mai ușor dispersate pentru a reduce defectele interfaciale.

2. Clasa de rezistență a betonului reciclat

Creșterea gradului de rezistență al betonului reciclat (de exemplu, de la C30 la C40) îmbunătățește rezistența legăturii dintre BArmare FRP și substratul, dar creșterea este limitată, iar interfața este susceptibilă la exfoliere fragilă atunci când gradul de rezistență este prea mare.

3. Agent de tratare a interfeței și de cuplare

Sablarea suprafeței BFRP Armarea poate crește rugozitatea și poate îmbunătăți forța mecanică de mușcătură; adăugarea unui agent de cuplare silanic poate optimiza legătura chimică dintre fibră și matricea de rășină și poate reduce alunecarea interfacială.

Teste și mecanisme ale proprietăților adezive

1. Test de extragere centrală

Curba de alunecare a legăturii a fost studiată prin testul de smulgere și s-a constatat că modul de deteriorare a legăturii a fost în principal smulgerea toronului sau fisurarea betonului. Adăugarea de fibre de bazalt poate întârzia deteriorarea fragilă a betonului și poate îmbunătăți ductilitatea.

Intervalul tipic de rezistență la legătură este de 6-12 MPa, iar valoarea specifică este influențată de dozajul fibrei, diametrul armăturii (de exemplu, 16 mm) și procesul de tratare a interfeței.

2. Modelul de distribuție a tensiunii de legătură

Tensiunea de legătură este distribuită neliniar pe lungimea armăturii, iar tensiunea maximă este concentrată la capătul de încărcare. Modelul teoretic trebuie să ia în considerare rezistența la extinderea fisurilor și efectul de frecare la interfață al betonului armat cu fibre.

Avantajele aplicațiilor și cazurile de inginerie

1. Rezistență la coroziune și durabilitate

Armarea cu BFRP își păstrează peste 90% din rezistența la legătură în medii cu eroziune prin ioni de clorură (de exemplu, inginerie marină), ceea ce este semnificativ mai bine decât barele de armare din oțel și fibră de sticlă.

Un exemplu concret: Podul transmare Qingdao adoptă armătură BFRP pentru a înlocui armătura de oțel, iar durata sa de viață a fost extinsă la peste 100 de ani.

2. Greutate redusă și performanță seismică

Densitatea armăturii BFRP este doar 1/4 din cea a oțelului, putând fi utilizată pentru a arma grinzile de beton pentru a reduce greutatea structurală cu 20%-30% și, în același timp, pentru a spori capacitatea de consum de energie seismică prin înfășurarea armăturii.

Provocări existente și direcția de optimizare

1. Consolidarea legăturilor interfaciale

Problemă existentă: Interfața dintre fibre și matricea de ciment este predispusă la exfoliere din cauza concentrării stresului, iar agenții interfaciali nano-modificați (de exemplu, dopați cu nano-SiO₂) trebuie dezvoltați pentru a îmbunătăți legăturile chimice.

2. Performanță pe termen lung și standardizare

Lipsa datelor privind curgerea pe termen lung în condiții de temperatură și umiditate ridicată (de exemplu, mai mult de 10 ani) necesită teste de îmbătrânire accelerată pentru verificare; specificațiile de proiectare nu sunt încă uniforme în toate țările și, deși China a lansat standardul GB/T 38143-2019, liniile directoare de proiectare detaliată trebuie încă îmbunătățite.

3. Design colaborativ multi-scală

În viitor, putem explora tehnologia hibridă a BFRP armătură și fibră de oțel/fibră de carbon pentru a construi compozite în gradient și a echilibra rezistența și ductilitatea.

Direcții de cercetare viitoare  

1. Monitorizare inteligentă și modelare digitală

Senzori cu fibră optică încorporați în tendoane BFRP, monitorizare în timp real a deformării interfeței de legătură și a dezvoltării fisurilor, combinate cu simulare cu elemente finite pentru optimizarea designului.

2. Proces de preparare cu emisii reduse de carbon

Reducerea temperaturii de topire și tragere a fibrei de bazalt (în prezent 1400-1500 ℃), dezvoltarea de rășini de întărire la temperatură joasă pentru a reduce consumul de energie.

3. Utilizarea eficientă a materialelor reciclate

Combinați agregatele reciclate și fibra de bazalt cu deșeurile de construcții pentru a promova sistemul de materiale de construcție verzi „complet regenerabile” și a reduce consumul de resurse.

Rezumat

Cercetarea privind performanța de lipire a materialelor cimentoase armate cu fibre de bazalt și BFRP Tendoanele au obținut rezultate etapă cu etapă, dar aplicarea lor la scară largă trebuie încă să depășească blocajele optimizării interfaciale, verificării durabilității pe termen lung și proiectării standardizate. În viitor, prin inovare interdisciplinară (de exemplu, materiale inteligente, procese cu emisii reduse de carbon), se așteaptă să realizeze progrese tehnologice în domeniile ingineriei marine și al armării rezistente la cutremure și să contribuie la dezvoltarea de clădiri durabile.