Forskning om basaltfibrer i anläggningsteknik

1. Huvudanvisningar för användning

• Betongarmeringsmaterial

Fiberbetong (BFRC): Genväg Basaltfibers (6–24 mm) blandas i betong (blandningsmängd 0,1–0,5 %), vilket avsevärt kan förbättra sprickmotståndet (minskar sprickbredden med 30–50 %), slagtåligheten (ökar med 2–3 gånger) och hållbarheten (frys- och töcyklingsmotståndet ökar med 40 %).

Utbyte av stålarmering: I korrosiva miljöer (t.ex. marin teknik) bör basaltfiberarmeringsstänger (BFRP-barer) kan ersätta stålarmering för att undvika korrosionsproblem. Till exempel användningen av bfrp Förstärkning av pelarna på en havsbro i Qingdao förväntas förlänga dess livslängd till mer än 100 år.

• Strukturell förstärkning och reparation

Fiberduk/nätförstärkning: Basaltfiberduk (draghållfasthet ≥2000 MPa) limmas på ytan av balkar och pelare, vilket kan öka bärförmågan med 20–30 %. Till exempel, efter att en gammal bro i Sichuan har förstärkts med BF-duk, uppgraderas belastningsklassen från Highway-II till Klass I.

Seismisk förstärkning: fiberförstärkta kompositer (BFRP) inslagna betongpelare, vilket kan förbättra duktiliteten och energiförbrukningskapaciteten, och är lämpligt för byggnader i jordbävningsbenägna områden.

• Nya kompositstrukturer

Basaltfiber-polymer sandwichpaneler: används för lätta tak och skiljeväggar, med både hög hållfasthet och värmeisolering (värmeledningsförmåga ≤ 0,05 W/mK).

Byggmaterial för 3D-utskrift: basaltfiber-förstärkta cementbaserade material kan realisera komplex strukturtryck och minska byggavfall.

2. Tekniska fördelar och kärndata

3. Forskningsframsteg och typiska fall

• Inhemsk forskning

Tsinghuauniversitetet: utvecklade modifierad basaltfiber-nano-kiseldioxidkompositbetong med 25 % ökning av tryckhållfastheten och 60 % minskning av kloridjonpermeabiliteten.

Southeast University: föreslagen teknik för armerad betongbalk med BF/epoxihartslaminat, mer än 3 gånger längre utmattningslivslängd.

• Internationell ansökan

Japan: Efter jordbävningen i Hanshin användes en skjuvvägg med förstärkt BF-nät i ett höghus i Osaka, vilket förbättrade den seismiska prestandan med 40 %.

Europa: BF-armerad betong användes i översvämningsskyddsportar i Venedig, Italien, med en livslängd på 50 år mot erosion från havsvatten.

• Tekniska fall

Kina - Hongkong-Zhuhai-Macao-bron: Basaltfiber Kompositmaterial används i korrosionsskyddsskiktet på vissa pelare, vilket minskar underhållskostnaderna med 30 %.

USA - San Francisco Bay Area Rapid Transit (BART): BF-tyg används i förstärkning av tunnelfoder, och deformationsmotståndet ökar med 25 %.

4. Utmaningar och framtida riktningar

• Befintliga problem

Otillräcklig gränssnittsbindningsprestanda: gränssnittet mellan fiber och betong/harts är benäget att strippas, nya kopplingsmedel (t.ex. silanmodifierare) behöver utvecklas.

Brist på långsiktiga prestandadata: krypegenskaper hos BF-armering under hög temperatur och hög luftfuktighet (mer än 10 års data är fortfarande ofullständiga).

Enhetlighet i standardsystemet: tekniska konstruktionsspecifikationer för BF-material i olika länder har ännu inte helt fastställts (Kina har släppt GB/T 38143-2019, men tillämpningsdetaljerna ska förfinas).

• Framtida forskningsinriktning

Intelligenta fiberkompositer: inbyggda sensorer för att uppnå strukturell hälsoövervakning (t.ex. töjning, självmedvetenhet om sprickor).

Grön beredningsteknik: minska smält- och dragtemperaturen (behöver för närvarande 1400-1500 ℃) och utveckla koldioxidsnåla processer.

Synergistisk förstärkning i flera skalor: blandning med kolfiber och stålfiber för att konstruera gradientkompositer.

5. Sammanfattning

Tillämpningen av basaltfiber Inom väg- och vattenbyggnad har tekniken gått från laboratoriearbete till ingenjörspraktik, och dess kostnadseffektiva och miljövänliga egenskaper passar efterfrågan på gröna byggnader inom ramen för målet "dubbelkol". I framtiden är det nödvändigt att bryta igenom gränssnittsoptimering, verifiering av långsiktig hållbarhet och andra viktiga tekniker, och samtidigt främja förbättringen av designspecifikationer och synergier i industriella kedjor, för att påskynda dess storskaliga tillämpning inom storskalig infrastruktur, marin teknik, jordbävningar och katastrofförebyggande åtgärder och andra scenarier.