Studie av vidhäftningsprestanda hos basaltfiberförstärkta cementbaserade material med BFRP-spännband
Kärnpåverkande faktorer för bindningsprestanda
- Fibervolymdopning och längd
Volymdopningen av Basalt Kortklippt garn har en signifikant effekt på bindningsstyrkan, och testet visar att volymdopning på 0,2 % har bäst effekt på förbättring av bindningsstyrkan, och överdriven dopning kan istället leda till en försämrad prestanda på grund av fiberagglomerering.
Fiberlängd (t.ex. 6 mm och 18 mm) har mindre effekt på bindningsstyrkan, men kortare fibrer dispergeras lättare för att minska gränssnittsdefekter.
- Hållfasthetsklass för återvunnen betong
Att öka hållfasthetsgraden hos återvunnen betong (t.ex. från C30 till C40) förbättrar bindningsstyrkan mellan BFrp-förstärkning och substratet, men ökningen är begränsad, och gränssnittet är känsligt för spröd flagning när hållfasthetsgraden är för hög.
- Gränssnittsbehandling och kopplingsmedel
Sandblästring av ytan på BFRP Armering kan öka ojämnheten och förbättra den mekaniska gripkraften; tillsats av silankopplingsmedel kan optimera den kemiska bindningen mellan fiber och hartsmatris och minska glidningen i gränssnittet.
Tester och mekanismer för vidhäftningsegenskaper
- Test av mittutdrag
Bindnings-glidningskurvan studerades genom utdragningstestet, och det visade sig att bindningsskadorna huvudsakligen var spännutdragning eller betongsplittring. Tillägget av basaltfibrer kan fördröja betongens spröda skada och förbättra dess duktilitet.
Det typiska bindningsstyrkeintervallet är 6–12 MPa, och det specifika värdet påverkas av fiberdoseringen, armeringsdiametern (t.ex. 16 mm) och gränssnittsbehandlingsprocessen.
- Modell för bindningsspänningsfördelning
Bindningsspänningen är ickelinjärt fördelad längs armeringens längd, och toppspänningen är koncentrerad vid belastningsänden. Den teoretiska modellen behöver beakta sprickutvidgningsmotståndet och gränssnittsfriktionseffekten hos fiberarmerad betong.
Applikationsfördelar och tekniska fall
- Korrosionsbeständighet och hållbarhet
BFRP-armering behåller mer än 90 % av sin bindningsstyrka i miljöer med kloridjonerosion (t.ex. marin teknik), vilket är betydligt bättre än armeringsstänger av stål och glasfiber.
Ett exempel: Qingdao Cross-Sea Bridge använder BFRP-armering för att ersätta stålarmering, och dess livslängd har förlängts till mer än 100 år.
- Lättvikt och seismisk prestanda
Densiteten hos BFRP-armering är bara 1/4 av den hos stål, vilket kan användas för att armera betongbalkar för att minska den strukturella vikten med 20%-30%, och samtidigt öka den seismiska energiförbrukningskapaciteten genom att linda in armeringen.
Befintliga utmaningar och optimeringsriktning
- Förstärkning av gränsytans bindning
Befintligt problem: Gränssnittet mellan fibrer och cementmatris är benäget att flagna på grund av stresskoncentration, och nanomodifierade gränssnittsmedel (t.ex. nano-SiO₂-dopade) behöver utvecklas för att förbättra kemisk bindning.
- Långsiktig prestanda och standardisering
Brist på långsiktiga krypdata under hög temperatur och hög luftfuktighet (t.ex. mer än 10 år), accelererade åldringstester behövs för att verifiera; designspecifikationerna är ännu inte enhetliga över olika länder, och även om Kina har släppt standarden GB/T 38143-2019, behöver riktlinjerna för detaljerad design fortfarande förbättras.
- Samarbetsdesign i flera skalor
I framtiden kan vi utforska hybridtekniken BFRP armering och stålfiber/kolfiber för att bygga gradientkompositer och balansera styrka och duktilitet.
Framtida forskningsinriktningar
- Intelligent övervakning och digital modellering
Inbyggda fiberoptiska sensorer i BFRP-senor, realtidsövervakning av bindningsgränssnittets töjning och sprickutveckling, kombinerat med finita elementsimulering för att optimera konstruktionen.
- Koldioxidsnål beredningsprocess
Minska basaltfiberns smält- och dragtemperatur (för närvarande 1400-1500 ℃), och utveckla lågtemperaturhärdande hartser för att minska energiförbrukningen.
- Effektiv användning av återvunnet material
Kombinera återvunnet ballast och basaltfiber med byggavfall för att främja det helt förnybara systemet med gröna byggmaterial och minska resursförbrukningen.
Sammanfattning
Forskningen om bindningsprestanda hos basaltfiberförstärkta cementbaserade material och BFRP Tennor har uppnått resultat steg för steg, men dess storskaliga tillämpning behöver fortfarande bryta igenom flaskhalsarna i gränssnittsoptimering, verifiering av långsiktig hållbarhet och standardiserad design. I framtiden, genom tvärvetenskaplig tvärinnovation (t.ex. smarta material, koldioxidsnåla processer), förväntas det att realisera tekniska genombrott inom marin teknik och jordbävningssäker armering, och bidra till utvecklingen av hållbara byggnader.
