Pananaliksik sa mga hibla ng basalt sa mga aplikasyon ng inhinyerong sibil
1. Pangunahing mga direksyon sa aplikasyon
- Mga materyales na pampalakas ng kongkreto
Fiber Concrete (BFRC): Maikling daan Hibla ng BasaltAng mga s (6-24mm) ay hinahalo sa kongkreto (dami ng paghahalo ay 0.1%-0.5%), na maaaring makabuluhang mapabuti ang resistensya sa bitak (mabawasan ang lapad ng bitak ng 30%-50%), resistensya sa impact (dagdagan ng 2-3 beses), at tibay (dagdagan ng 40% ang resistensya sa freeze-thaw cycle).
Pagpapalit ng bakal na pampalakas: Sa mga kinakaing unti-unting kapaligiran (hal. inhinyeriya ng dagat), mga basalt fiber reinforcing bar (Mga bar ng BFRP) ay maaaring palitan ang bakal na pampalakas upang maiwasan ang mga problema sa kalawang. Halimbawa, ang paggamit ng bfrp Ang pagpapatibay sa mga haligi ng isang tulay na tumatawid sa dagat sa Qingdao ay inaasahang magpapahaba sa habang-buhay nito nang mahigit 100 taon.
- Pagpapatibay at pagkukumpuni ng istruktura
Tela na Hibla/Pampatibay na Mesh: Ang tela na basalt fiber (lakas ng tensile ≥2000MPa) ay idinidikit sa ibabaw ng mga biga at haligi, na maaaring magpataas ng kapasidad sa pagdadala ng karga nang 20%-30%. Halimbawa, pagkatapos palakasin ang isang lumang tulay sa Sichuan gamit ang tela na BF, ang rating ng karga ay itinataas mula Highway-II patungong Class I.
Pampalakas ng lindol: mga composite na pinatibay ng hibla (BFRP) mga nakabalot na haliging konkreto, na maaaring magpahusay sa ductility at kapasidad sa pagkonsumo ng enerhiya, at angkop para sa mga gusali sa mga lugar na madaling lindol.
- Mga bagong pinagsamang istruktura
Mga basalt fiber-polymer sandwich panel: ginagamit para sa mga magaan na bubong at mga partition wall, na may parehong mataas na lakas at thermal insulation (thermal conductivity ≤ 0.05 W/mK).
Mga materyales sa pagtatayo ng 3D printing: hibla ng basaltoAng mga pinatibay na materyales na semento ay maaaring magpatupad ng pag-iimprenta ng kumplikadong istraktura at mabawasan ang basura sa konstruksyon.
2. Mga Teknikal na Kalamangan at Pangunahing Datos
| Mga Tagapagpahiwatig ng Pagganap | Hibla ng basalt | Materyal na pangkumpara (hibla ng salamin) |
| Lakas ng makunat | 3000-4800 MPa | 2000-3500 MPa |
| Paglaban sa alkali (pH=13) | Pagpapanatili ng lakas ≥90% | Hibla ng salamin: pagpapanatili ng lakas ≤ 50% |
| Mga kalamangan sa kapaligiran: ang pagkonsumo ng enerhiya sa produksyon ay 30% lamang ng glass fiber, at maaaring 100% na i-recycle. | ||
3. Pag-usad ng Pananaliksik at Karaniwang mga Kaso
- Pananaliksik sa loob ng bansa
Pamantasang Tsinghua: nakabuo ng basalt fiber-nano-silica composite modified concrete na may 25% na pagtaas ng compressive strength at 60% na pagbawas ng chloride ion permeability.
Southeast University: iminungkahing teknolohiya ng BF/epoxy resin laminate reinforced reinforced concrete beam, na nagpahaba ng buhay ng fatigue nang higit sa 3 beses.
- Internasyonal na aplikasyon
Hapon: Pagkatapos ng lindol sa Hanshin, isang mataas na gusali sa Osaka ang gumamit ng BF mesh reinforced shear wall, at ang seismic performance ay bumuti ng 40%.
Europa: Ginamit ang BF reinforced concrete sa mga gate ng pagkontrol ng baha sa Venice, Italy, na may habang-buhay na 50 taon laban sa erosyon ng tubig-dagat.
- Mga Kaso sa Inhinyeriya
Tulay ng Tsina - Hong Kong-Zhuhai-Macao: Hibla ng basalt Ginagamit ang composite material sa anti-corrosion layer ng ilang pier, na nakakabawas sa gastos sa pagpapanatili ng 30%.
USA - San Francisco Bay Area Rapid Transit (BART): Ang telang BF ay ginagamit sa pampalakas ng lining ng tunnel, at ang resistensya sa deformasyon ay tumataas ng 25%.
4. Mga Hamon at Direksyon sa Hinaharap
- Mga umiiral na problema
Hindi sapat ang pagganap ng interfacial bonding: ang interface sa pagitan ng fiber at kongkreto/resin ay madaling matanggal, kailangang bumuo ng mga bagong coupling agent (hal., mga silane modifier).
Kakulangan ng pangmatagalang datos ng pagganap: mga katangian ng paggapang ng BF reinforcement sa ilalim ng mataas na temperatura at mataas na halumigmig na kapaligiran (mahigit sa 10 taon ng datos ay hindi pa rin perpekto).
Pagkakapareho ng pamantayang sistema: ang mga ispesipikasyon sa disenyo ng inhinyeriya para sa mga materyales na BF sa iba't ibang bansa ay hindi pa ganap na naitatatag (inilabas ng Tsina ang GB/T 38143-2019, ngunit ang mga detalye ng aplikasyon ay kailangan pang pinuhin).
- Direksyon ng pananaliksik sa hinaharap
Mga intelligent fiber composite: mga naka-embed na sensor upang makamit ang pagsubaybay sa kalusugan ng istruktura (hal., pilay, kamalayan sa sarili tungkol sa mga bitak).
Teknolohiyang luntiang paghahanda: bawasan ang temperatura ng pagkatunaw at pagkahila (kasalukuyang nangangailangan ng 1400-1500℃), at bumuo ng prosesong mababa sa carbon.
Multi-scale synergistic reinforcement: paghahalo ng carbon fiber at steel fiber upang bumuo ng gradient composites.
5. Buod
Ang aplikasyon ng hibla ng basalto Ang civil engineering ay lumipat mula sa laboratoryo patungo sa pagsasagawa ng engineering, at ang mga katangian nito na cost-effective at environment-friendly ay akma sa pangangailangan para sa mga green building sa ilalim ng layuning "dual-carbon". Sa hinaharap, kinakailangang malampasan ang pag-optimize ng interface, pangmatagalang pag-verify ng tibay at iba pang mahahalagang teknolohiya, at kasabay nito ay isulong ang pagpapabuti ng mga detalye ng disenyo at mga synergies ng industrial chain, upang mapabilis ang malawakang aplikasyon nito sa malawakang imprastraktura, marine engineering, pag-iwas sa lindol at sakuna at iba pang mga senaryo.
