సివిల్ ఇంజనీరింగ్ అనువర్తనాల్లో బసాల్ట్ ఫైబర్లపై పరిశోధన
1. ప్రధాన అప్లికేషన్ దిశలు
- కాంక్రీట్ ఉపబల పదార్థాలు
ఫైబర్ కాంక్రీట్ (BFRC): షార్ట్-కట్ బసాల్ట్ ఫైబర్s (6-24mm) కాంక్రీటులో కలుపుతారు (మిక్సింగ్ మొత్తం 0.1%-0.5%), ఇది పగుళ్ల నిరోధకతను గణనీయంగా మెరుగుపరుస్తుంది (పగుళ్ల వెడల్పును 30%-50% తగ్గించండి), ప్రభావ నిరోధకత (2-3 రెట్లు పెరుగుతుంది) మరియు మన్నిక (ఫ్రీజ్-థా సైక్లింగ్ నిరోధకత 40% పెరిగింది).
ఉక్కు ఉపబల ప్రత్యామ్నాయం: తినివేయు వాతావరణాలలో (ఉదా. సముద్ర ఇంజనీరింగ్), బసాల్ట్ ఫైబర్ ఉపబల బార్లు (BFRP బార్లు) తుప్పు సమస్యలను నివారించడానికి ఉక్కు ఉపబలాన్ని భర్తీ చేయవచ్చు. ఉదాహరణకు, వాడకం బిఎఫ్ఆర్పి కింగ్డావోలోని ఒక క్రాస్-సీ బ్రిడ్జి స్తంభాలలో బలోపేతం చేయడం వల్ల దాని జీవితకాలం 100 సంవత్సరాలకు పైగా పెరుగుతుందని భావిస్తున్నారు.
- నిర్మాణ బలపరచడం మరియు మరమ్మత్తు
ఫైబర్ క్లాత్/మెష్ రీన్ఫోర్స్మెంట్: బసాల్ట్ ఫైబర్ క్లాత్ (టెన్సైల్ బలం ≥2000MPa) బీమ్లు మరియు స్తంభాల ఉపరితలంపై అతికించబడుతుంది, ఇది లోడ్ మోసే సామర్థ్యాన్ని 20%-30% పెంచుతుంది. ఉదాహరణకు, సిచువాన్లోని పాత వంతెనను BF క్లాత్తో బలోపేతం చేసిన తర్వాత, లోడ్ రేటింగ్ హైవే-II నుండి క్లాస్ Iకి అప్గ్రేడ్ చేయబడుతుంది.
భూకంప ఉపబల: ఫైబర్-రీన్ఫోర్స్డ్ మిశ్రమాలు (బిఎఫ్ఆర్పి) చుట్టబడిన కాంక్రీట్ స్తంభాలు, ఇవి డక్టిలిటీ మరియు శక్తి వినియోగ సామర్థ్యాన్ని పెంచుతాయి మరియు భూకంపం సంభవించే ప్రాంతాలలో భవనాలకు అనుకూలంగా ఉంటాయి.
- కొత్త మిశ్రమ నిర్మాణాలు
బసాల్ట్ ఫైబర్-పాలిమర్ శాండ్విచ్ ప్యానెల్లు: తేలికైన పైకప్పులు మరియు విభజన గోడలకు ఉపయోగిస్తారు, అధిక బలం మరియు ఉష్ణ ఇన్సులేషన్ రెండింటినీ కలిగి ఉంటుంది (ఉష్ణ వాహకత ≤ 0.05 W/mK).
3D ప్రింటింగ్ నిర్మాణ సామగ్రి: బసాల్ట్ ఫైబర్- రీన్ఫోర్స్డ్ సిమెంటిషియస్ పదార్థాలు సంక్లిష్ట నిర్మాణ ముద్రణను గ్రహించగలవు మరియు నిర్మాణ వ్యర్థాలను తగ్గించగలవు.
2. సాంకేతిక ప్రయోజనాలు మరియు కోర్ డేటా
| పనితీరు సూచికలు | బసాల్ట్ ఫైబర్ | పోలిక పదార్థం (గ్లాస్ ఫైబర్) |
| తన్యత బలం | 3000-4800 MPa | 2000-3500 MPa |
| క్షార నిరోధకత (pH=13) | బలం నిలుపుదల ≥90% | గ్లాస్ ఫైబర్: బలం నిలుపుదల ≤ 50% |
| పర్యావరణ ప్రయోజనాలు: ఉత్పత్తి శక్తి వినియోగం గ్లాస్ ఫైబర్లో 30% మాత్రమే, మరియు 100% రీసైకిల్ చేయవచ్చు. | ||
3. పరిశోధన పురోగతి మరియు సాధారణ కేసులు
- దేశీయ పరిశోధన
సింఘువా విశ్వవిద్యాలయం: 25% సంపీడన బలం పెరుగుదల మరియు 60% క్లోరైడ్ అయాన్ పారగమ్యత తగ్గింపుతో బసాల్ట్ ఫైబర్-నానో-సిలికా కాంపోజిట్ మోడిఫైడ్ కాంక్రీటును అభివృద్ధి చేసింది.
ఆగ్నేయ విశ్వవిద్యాలయం: ప్రతిపాదిత BF/ఎపాక్సీ రెసిన్ లామినేట్ రీన్ఫోర్స్డ్ రీన్ఫోర్స్డ్ కాంక్రీట్ బీమ్ టెక్నాలజీ, అలసట జీవితాన్ని 3 రెట్లు ఎక్కువ పొడిగించింది.
- అంతర్జాతీయ అప్లికేషన్
జపాన్: హాన్షిన్ భూకంపం తరువాత, ఒసాకాలోని ఒక ఎత్తైన భవనం BF మెష్ రీన్ఫోర్స్డ్ షియర్ వాల్ను స్వీకరించింది మరియు భూకంప పనితీరు 40% మెరుగుపడింది.
యూరప్: ఇటలీలోని వెనిస్లో వరద నియంత్రణ గేట్లలో BF రీన్ఫోర్స్డ్ కాంక్రీటును ఉపయోగించారు, సముద్రపు నీటి కోతకు వ్యతిరేకంగా 50 సంవత్సరాల జీవితకాలం ఉండేది.
- ఇంజనీరింగ్ కేసులు
చైనా - హాంకాంగ్-జుహై-మకావో వంతెన: బసాల్ట్ ఫైబర్ కొన్ని స్తంభాల తుప్పు నిరోధక పొరలో మిశ్రమ పదార్థాన్ని ఉపయోగిస్తారు, దీని వలన నిర్వహణ ఖర్చు 30% తగ్గుతుంది.
USA - శాన్ ఫ్రాన్సిస్కో బే ఏరియా రాపిడ్ ట్రాన్సిట్ (BART): BF ఫాబ్రిక్ను టన్నెల్ లైనింగ్ రీన్ఫోర్స్మెంట్లో ఉపయోగిస్తారు మరియు డిఫార్మేషన్ నిరోధకత 25% పెరుగుతుంది.
4. సవాళ్లు మరియు భవిష్యత్తు దిశలు
- ఉన్న సమస్యలు
తగినంత ఇంటర్ఫేషియల్ బాండింగ్ పనితీరు లేకపోవడం: ఫైబర్ మరియు కాంక్రీటు/రెసిన్ మధ్య ఇంటర్ఫేస్ స్ట్రిప్పింగ్కు గురయ్యే అవకాశం ఉంది, కొత్త కప్లింగ్ ఏజెంట్లను (ఉదా. సిలేన్ మాడిఫైయర్లు) అభివృద్ధి చేయాలి.
దీర్ఘకాలిక పనితీరు డేటా లేకపోవడం: అధిక ఉష్ణోగ్రత మరియు అధిక తేమ వాతావరణంలో BF ఉపబల యొక్క క్రీప్ లక్షణాలు (10 సంవత్సరాల కంటే ఎక్కువ డేటా ఇప్పటికీ అసంపూర్ణంగా ఉంది).
ప్రామాణిక వ్యవస్థ యొక్క ఏకరూపత: వివిధ దేశాలలో BF పదార్థాల కోసం ఇంజనీరింగ్ డిజైన్ స్పెసిఫికేషన్లు ఇంకా పూర్తిగా స్థాపించబడలేదు (చైనా GB/T 38143-2019ని విడుదల చేసింది, కానీ అప్లికేషన్ వివరాలను మెరుగుపరచాల్సి ఉంది).
- భవిష్యత్తు పరిశోధన దిశ
తెలివైన ఫైబర్ మిశ్రమాలు: నిర్మాణాత్మక ఆరోగ్య పర్యవేక్షణను సాధించడానికి ఎంబెడెడ్ సెన్సార్లు (ఉదా., స్ట్రెయిన్, క్రాక్ స్వీయ-అవగాహన).
గ్రీన్ తయారీ సాంకేతికత: ద్రవీభవన మరియు డ్రాయింగ్ ఉష్ణోగ్రతను తగ్గించండి (ప్రస్తుతం 1400-1500℃ అవసరం), మరియు తక్కువ-కార్బన్ ప్రక్రియను అభివృద్ధి చేయండి.
మల్టీ-స్కేల్ సినర్జిస్టిక్ రీన్ఫోర్స్మెంట్: గ్రేడియంట్ కాంపోజిట్లను నిర్మించడానికి కార్బన్ ఫైబర్ మరియు స్టీల్ ఫైబర్తో కలపడం.
5. సారాంశం
యొక్క అప్లికేషన్ బసాల్ట్ ఫైబర్ సివిల్ ఇంజనీరింగ్లో ప్రయోగశాల నుండి ఇంజనీరింగ్ అభ్యాసానికి మారింది మరియు దాని ఖర్చు-సమర్థవంతమైన మరియు పర్యావరణ అనుకూల లక్షణాలు "డ్యూయల్-కార్బన్" లక్ష్యం కింద గ్రీన్ భవనాల డిమాండ్కు సరిపోతాయి. భవిష్యత్తులో, ఇంటర్ఫేస్ ఆప్టిమైజేషన్, దీర్ఘకాలిక మన్నిక ధృవీకరణ మరియు ఇతర కీలక సాంకేతికతలను అధిగమించడం మరియు అదే సమయంలో పెద్ద-స్థాయి మౌలిక సదుపాయాలు, మెరైన్ ఇంజనీరింగ్, భూకంపం మరియు విపత్తు నివారణ మరియు ఇతర దృశ్యాలలో దాని పెద్ద-స్థాయి అప్లికేషన్ను వేగవంతం చేయడానికి డిజైన్ స్పెసిఫికేషన్లు మరియు పారిశ్రామిక గొలుసు సినర్జీల మెరుగుదలను ప్రోత్సహించడం అవసరం.
