İnşaat mühendisliği uygulamalarında bazalt lifleri üzerine araştırmalar

1.Ana uygulama yönleri

• Beton takviye malzemeleri

Lifli Beton (BFRC): Kısayol Bazalt Elyafs (6-24mm) betona karıştırıldığında (karıştırma miktarı %0,1-%0,5), çatlak direncini (çatlak genişliğini %30-%50 oranında azaltır), darbe direncini (2-3 kat artırır) ve dayanıklılığı (donma-çözülme döngüsü direncini %40 artırır) önemli ölçüde artırabilir.

Çelik donatının değiştirilmesi: Aşındırıcı ortamlarda (örneğin deniz mühendisliği), bazalt elyaf takviye çubukları (BFRP çubukları) korozyon sorunlarını önlemek için çelik takviyenin yerini alabilir. Örneğin, bfrp Qingdao'daki bir deniz köprüsünün ayaklarına yapılan güçlendirmenin, köprünün ömrünü 100 yıldan fazla uzatması bekleniyor.

• Yapısal güçlendirme ve onarım

Lifli Kumaş/Örgü Takviyesi: Kiriş ve kolonların yüzeyine yapıştırılan bazalt lifli kumaş (çekme dayanımı ≥2000MPa), yük taşıma kapasitesini %20-30 oranında artırabilir. Örneğin, Sichuan'daki eski bir köprü BF kumaşla güçlendirildikten sonra, yük taşıma kapasitesi Karayolu II'den Sınıf I'e yükseltilir.

Sismik güçlendirme: elyaf takviyeli kompozitler (BFRP) sarılmış beton kolonlar, sünekliği ve enerji tüketim kapasitesini artırabilen, deprem bölgelerindeki yapılar için uygundur.

• Yeni kompozit yapılar

Bazalt elyaf-polimer sandviç paneller: Hafif çatı ve bölme duvarlarında kullanılır, hem yüksek mukavemete hem de ısı yalıtımına sahiptir (ısı iletkenliği ≤ 0,05 W/mK).

3D baskı yapı malzemeleri: bazalt lifi- Takviyeli çimentolu malzemeler karmaşık yapı baskılarını gerçekleştirebilir ve inşaat atıklarını azaltabilir.

2.Teknik Avantajlar ve Temel Veriler

3.Araştırma İlerlemesi ve Tipik Durumlar

• Yurtiçi araştırma

Tsinghua Üniversitesi: Basınç dayanımında %25 artış ve klorür iyon geçirgenliğinde %60 azalma sağlayan bazalt elyaf-nano-silika kompozit modifiye beton geliştirdi.

Güneydoğu Üniversitesi: Önerilen BF/epoksi reçine laminat takviyeli beton kiriş teknolojisi ile yorulma ömrü 3 kattan fazla uzatıldı.

• Uluslararası uygulama

Japonya: Hanshin depreminden sonra Osaka'daki bir yüksek katlı binada BF örgülü kesme duvarı kullanıldı ve binanın sismik performansı %40 oranında iyileştirildi.

Avrupa: İtalya'nın Venedik kentindeki taşkın kontrol kapılarında deniz suyu erozyonuna karşı 50 yıl ömürlü BF betonarme kullanıldı.

• Mühendislik Vakaları

Çin - Hong Kong-Zhuhai-Makao Köprüsü: Bazalt lifi Bazı iskelelerin korozyon önleyici tabakasında kompozit malzeme kullanılıyor, bu da bakım maliyetini %30 oranında düşürüyor.

ABD - San Francisco Körfez Bölgesi Hızlı Transit (BART): Tünel kaplamalarının güçlendirilmesinde BF kumaşı kullanılmış olup, deformasyon direnci %25 oranında artırılmıştır.

4. Zorluklar ve Gelecekteki Yönler

• Mevcut sorunlar

Yetersiz arayüz bağlama performansı: Elyaf ile beton/reçine arasındaki arayüz soyulmaya eğilimlidir, yeni bağlayıcı ajanların (örneğin silan modifikatörleri) geliştirilmesi gerekir.

Uzun vadeli performans verilerinin eksikliği: Yüksek sıcaklık ve yüksek nem ortamında BF takviyesinin sürünme özellikleri (10 yıldan fazla veri hala kusurludur).

Standart sistemin tekdüzeliği: Çeşitli ülkelerde BF malzemeleri için mühendislik tasarım özellikleri henüz tam olarak belirlenmemiştir (Çin, GB/T 38143-2019'u yayınladı, ancak uygulama ayrıntılarının iyileştirilmesi gerekiyor).

• Gelecekteki araştırma yönü

Akıllı fiber kompozitler: Yapısal sağlık izleme (örneğin, gerilme, çatlak öz farkındalığı) elde etmek için gömülü sensörler.

Yeşil hazırlama teknolojisi: Eritme ve çekme sıcaklığını azaltın (şu anda 1400-1500℃'ye ihtiyaç var) ve düşük karbonlu bir süreç geliştirin.

Çok ölçekli sinerjik takviye: karbon fiber ve çelik fiber ile harmanlanarak gradyan kompozitler oluşturuluyor.

5.Özet

Uygulaması bazalt lifi İnşaat mühendisliğinde uygulama laboratuvardan mühendislik pratiğine taşınmıştır ve uygun maliyetli ve çevre dostu özellikleri, "çift karbon" hedefi kapsamında yeşil binalara olan talebi karşılamaktadır. Gelecekte, arayüz optimizasyonu, uzun vadeli dayanıklılık doğrulaması ve diğer temel teknolojilerin geliştirilmesi ve aynı zamanda tasarım spesifikasyonlarının ve endüstriyel zincir sinerjilerinin iyileştirilmesi, büyük ölçekli altyapı, deniz mühendisliği, deprem ve afet önleme ve diğer senaryolarda geniş çaplı uygulamasının hızlandırılması için gereklidir.