Студија о адхезионим својствима цементних материјала ојачаних базалтним влакнима са BFRP тетивама
Кључни фактори који утичу на перформансе лепљења
- Допирање и дужина влакана
Волуменски допинг Базалт Кратко сечена пређа има значајан утицај на чврстоћу везивања, а тест показује да запреминско допирање од 0,2% има најбољи ефекат на побољшање чврстоће везивања, док прекомерно допирање може уместо тога довести до пада перформанси због агломерације влакана.
Дужина влакана (нпр. 6 мм и 18 мм) има мањи утицај на чврстоћу везе, али краћа влакна се лакше диспергују како би се смањили међуповршински дефекти.
- Класа чврстоће рециклираног бетона
Повећање степена чврстоће рециклираног бетона (нпр. са C30 на C40) побољшава чврстоћу везе између БFRP арматура и подлогу, али је повећање ограничено, а површина је подложна крхком љуштењу када је степен чврстоће превисок.
- Средство за третман интерфејса и спајање
Пескарење површине БФРП Ојачање може повећати храпавост и побољшати механичку силу хватања; додавање силанског средства за везивање може оптимизовати хемијско везивање између влакана и матрице смоле и смањити клизање на међуповршинској површини.
Тестови и механизми адхезивних својстава
- Тест извлачења средишта
Крива везе и клизања је проучавана тестом извлачења и утврђено је да је начин оштећења везе углавном извлачење тетиве или цепање бетона. Додавање... базалтна влакна може одложити крто оштећење бетона и побољшати дуктилност.
Типичан опсег чврстоће везе је 6-12 MPa, а на специфичну вредност утичу доза влакана, пречник арматуре (нпр. 16 mm) и процес обраде међуповршинског слоја.
- Модел расподеле напрезања везе
Напон везивања је нелинеарно распоређен дуж дужине арматуре, а вршни напон је концентрисан на крају оптерећења. Теоријски модел треба да узме у обзир отпорност на проширење прслине и ефекат трења на површини бетона армираног влакнима.
Предности примене и инжењерски случајеви
- Отпорност на корозију и издржљивост
BFRP арматура задржава више од 90% своје чврстоће везе у окружењима ерозије хлоридним јонима (нпр. поморско инжењерство), што је знатно боље од челичних и арматурних шипки од фибергласа.
Пример: Ћингдаоски прекоморски мост усваја BFRP арматуру као замену за челичну арматуру, а његов век трајања је продужен на више од 100 година.
- Лагана и сеизмичка отпорност
Густина BFRP арматуре је само 1/4 густине челика, који се може користити за армирање бетонских греда како би се смањила тежина конструкције за 20%-30%, а истовремено повећао капацитет сеизмичке потрошње енергије омотавањем арматуре.
Постојећи изазови и правац оптимизације
- Јачање међуповршинских веза
Постојећи проблем: Интерфејс између влакана и цементне матрице је склон љуштењу због концентрације напона, те је потребно развити нано-модификоване интерфазне агенсе (нпр. допиране нано-SiO₂) како би се побољшало хемијско везивање.
- Дугорочне перформансе и стандардизација
Недостатак података о дугорочном пузању под високим температурама и високом влажности (нпр. више од 10 година), потребни су тестови убрзаног старења ради провере; спецификације пројектовања још увек нису јединствене у свим земљама, и иако је Кина објавила стандард GB/T 38143-2019, смернице за детаљно пројектовање и даље треба побољшати.
- Вишеразмерни колаборативни дизајн
У будућности можемо истражити хибридну технологију БФРП арматура и челична влакна/угљенична влакна за изградњу градијентних композита и уравнотежење чврстоће и дуктилности.
Будући правци истраживања
- Интелигентно праћење и дигитално моделирање
Уграђени сензори од оптичких влакана у BFRP тетивама, праћење напрезања спојне површине и развоја пукотина у реалном времену, комбиновано са симулацијом коначних елемената за оптимизацију дизајна.
- Процес припреме са ниским садржајем угљеника
Смањите температуру топљења и извлачења базалтних влакана (тренутно 1400-1500 ℃), развојем нискотемпературне смоле за стврдњавање како бисте смањили потрошњу енергије.
- Ефикасно коришћење рециклираних материјала
Комбинујте рециклирани агрегат и базалтна влакна са грађевинским отпадом како бисте промовисали „потпуно обновљив“ систем зелених грађевинских материјала и смањили потрошњу ресурса.
Резиме
Истраживање о особинама везивања цементних материјала ојачаних базалтним влакнима и БФРП Тетиве су постигле постепене резултате, али њихова примена у великим размерама и даље треба да превазиђе уска грла оптимизације међуповршинских површина, верификације дугорочне издржљивости и стандардизованог дизајна. У будућности, кроз мултидисциплинарне унакрсне иновације (нпр. паметни материјали, процеси са ниском емисијом угљеника), очекује се да ће се остварити технолошки продори у областима поморског инжењерства и арматуре отпорне на земљотресе, и помоћи у развоју одрживих зграда.
