玄武岩纤维复合材料

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把石头织成布

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把石头织成布

发布日期:2018-07-26 作者: 点击:

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如果说左图中的布是右图中的石头制作的,你会相信吗?


也许很多人觉得不可思议,但实际上这是一项已经很成熟的技术—玄武岩纤维生产技术。


玄武岩纤维,Basalt Fiber(BF),是以纯天然玄武岩石料为原料,破碎后加入到熔窑中,在1450℃~1500℃高温熔融后,通过铂铑合金拉丝漏板高速拉制而成的连续纤维。现有工艺生产出的玄武岩纤维直径可达6~13μm,比头发丝还细。其生产工艺如下图。

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玄武岩纤维最早在1923年由法国的Paul Dhe尝试制作,二战期间,该技术得到美国、欧洲和前苏联的大力研发,并被广泛应用于军事和航天领域。1995年,随着技术解密,玄武岩纤维技术才在民用领域得到极大的推广。

玄武岩纤维应用


玄武岩纤维现为我国重点发展的四大纤维(玄武岩纤维、碳纤维、芳纶、超高分子量聚乙烯纤维)之一,以其为原材料制备的各种产品被广泛应用于国防军工、航空航天、消防、环保、车船制造、石油化工、电力电子、体育、医疗以及土木工程等领域。


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玄武岩纤维产品

本文将简要介绍玄武岩纤维的部分应用,并对玄武岩纤维在道路工程领域的应用进行总结。


应用简介

    隐形

玄武岩纤维具有高强、耐高低温等特性,十分符合飞机、导弹表面材料要求,同时,其具有吸波透磁的特点,可以实现雷达隐形。所以玄武岩碳纤维可以部分替代碳纤维用于隐形飞机和导弹。

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防弹

当前防弹衣通常选用超高分子量聚乙烯纤维,其耐热性能低,在弹头的高温熔灼下强度和模量会降低,影响防弹效果。与之相比,玄武岩纤维耐高温性强,便不存在此问题。


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航空航天

玄武岩纤维热传导系数低,阻燃性能好,工作温度范围为-269℃~700℃,既耐高温又耐低温。满足航空航天领域对材料的苛刻要求,俄罗斯的航空航天材料大部分就是用这种材料做的。


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道路工程领域的应用

玄武岩纤维具有抗拉强度高、力学性能好、耐高温、防紫外线、耐酸耐碱耐盐、抗老化等优点。相比其他纤维来说,其综合性能较好,也符合道路工程领域对材料的要求。因此,近年来已有越来越多的玄武岩纤维产品应用于道路工程中。


   土工格栅

玄武岩纤维通过经编工艺制成网状基材,经表面涂覆处理可制成玄武岩纤维土工格栅玄武岩土工格栅通常应用于沥青路面增强,加固路基及软土基。


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玄武岩纤维土工格栅用于沥青路面增强具有以下优势:


满足施工温度要求

混合料摊铺时土工格栅需要经受100℃~200℃的高温,玄武岩纤维工作温度可达700℃,因此其性能不会受到高温影响。


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耐久性强

玄武岩纤维土工格栅可抵抗各种物理磨损和化学侵蚀,抗老化性能强。此外,玄武岩纤维在长期荷载作用下变形很小,能长时间保持其性能。


提升沥青路面使用性能

玄武岩土工纤维格栅将沥青面层中的车轮荷载应力进行分散,减少应力集中,同时其本身变形小,一定程度上可以减小路面弯沉变形,从而提高疲劳性能。

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路面开裂

此外,土工格栅可以限制混合料中集料的移动,提高路面高温抗变形能力;冬季低温条件下,土工格栅可以抵消沥青面层的拉应力,减少缩裂和反射裂缝的产生,提高路面的抗低温性能。


短切玄武岩纤维


短切玄武岩纤维可以用于沥青混合料、水泥混凝土和碎石封层。


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沥青混合料

目前沥青混合料中主要采用木质素纤维、聚酯纤维和部分矿物棉纤维。其中木质素纤维不耐高温,拉伸强度很低。聚酯纤维与混合料相容性差,且耐高温性能差。矿物棉纤维对人体有害,且容易结团。


玄武岩纤维替代上述纤维制备沥青混合料,不仅可以克服以上缺点,还可增强混合料的各项路用性能。


水泥混凝土

玄武岩纤维是硅酸盐纤维,与水泥混凝土和砂浆混合时很容易分散,相容性好,拌制的纤维混凝土稳定。且玄武岩纤维耐久性好,强度高。加入水泥混凝土中可提高水泥混凝土的强度,减少裂纹产生,提高耐久性。


碎石封层

玄武岩纤维封层技术工艺是先撒布沥青粘结料和玄武岩纤维,之后在上方撒布碎石,碾压后形成新的磨耗层。玄武岩纤维在沥青混合料中均匀分布,相互搭接,与混合料形成网络结构,可提高封层抗磨性能以及抗拉、抗剪、抗压和抗冲击强度。

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玄武岩纤维复合筋


玄武岩纤维复合筋在道路工程领域主要用于水泥混凝土路面。其具有以下优点。


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玄武岩纤维复合筋

与水泥结合性好

玄武岩纤维复合筋与水泥的物理化学性质相近,粘结性较好,且与水泥的热胀冷缩系数一致。


耐腐蚀

与钢筋相比,玄武岩纤维耐久性更强,可以提高路面的耐久性。


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可连续配筋免焊接

玄武岩纤维复合筋连续长度可达2000米,无需搭接,大大减少工作量,提高工作效率。




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