玄武岩连续纤维的基本特性
第26卷第5期2005年10月纺 织 学 报Journal of T extile Research V ol.26,N o.5Oct.,2005
?综合述评?
玄武岩连续纤维的基本特性
崔毅华
(嘉兴学院,浙江嘉兴 314001)
摘 要 对玄武岩连续纤维的化学成分及物理化学性能进行了研究分析,为开发新一代产业用纺织品提供依据。关键词 玄武岩连续纤维;增强纤维;化学成分;性能
中图分类号:TS 102151 文献标识码:A 文章编号:025329721(2005)0520120202
Primary properties of basalt continuous filament
C UI Y i 2hua
(Jiaxing Univer sity ,Jiaxing ,Zhejiang 314001,China )
Abstract The com position ,physical and chemical properties of basalt continuous filament are investigated ,providing a reference basis for developing a new generation of industrial textiles.
K ey w ords basalt continuous filament ;rein forced fiber ;chemical com position ;property
作者简介:崔毅华(1946-),男,副教授,硕士。主要研究领域为产业用纺织品的研究与开发。
玄武岩连续纤维是以纯天然玄武岩矿石为原料,将矿石破碎后放进池窑中,经1450～1500℃的高温熔融后,通过喷丝板拉伸成连续纤维
[1]
。由于
玄武岩熔化过程中没有硼和其它碱金属氧化物排出,使玄武岩连续纤维的制造过程对环境无害,无工业垃圾,不向大气排放有害气体,玄武岩连续纤维是21世纪又一种新型的环保型纤维。
玄武岩连续纤维是用于复合材料的一种新型优质增强材料。用玄武岩连续纤维增强的复合材料其强度、化学稳定性、电绝缘性能均优于玻璃纤维增强材料,可在很大程度上替代玻璃纤维、碳纤维,广泛用于航空航天、石油化工、建筑、汽车等领域。本文对玄武岩连续纤维的化学成分和基本特性进行研究分析,为开发新一代产业用纺织品提供参考依据。
1 玄武岩连续纤维的化学成分
玄武岩连续纤维是用单一的玄武岩矿石为原料制造出来的。玄武岩是由岩浆形成的基本矿石。而玻璃纤维则由叶蜡石、石英砂、石灰石、硼钙石、硼镁石、莹石等原料制成。玄武岩连续纤维的制造省去了多种原料配料过程,同时玄武岩在池窑熔化过程
中没有硼和其它碱金属氧化物析出,在池炉排放的烟尘中无有害物质。SiO 2是玄武岩连续纤维最主要的成分,占45%～60%
[2]
,被称为网络形成物,它保
持了纤维的化学稳定性和机械强度;Al 2O 3的含量也较高,占12%～19%[2]
,提高了纤维的化学稳定性、
热稳定性和机械强度,为提高复合材料的力学性能
打下良好的基础;CaO 的含量为6%～12%[2]
,对提高纤维耐水的腐蚀、硬度和机械强度都是有利的;
Fe 2O 3和FeO 的含量在5%～15%[2]
,含铁量高,使纤维呈古铜色;另外,玄武岩纤维中还含有Na 2O ,K 2O ,MgO 和T iO 2等成分,对提高纤维的防水性和耐
腐蚀性有重要作用。
2 玄武岩连续纤维的物化性能
211 外观特性
玄武岩连续纤维外表呈光滑的圆柱状,其截面呈完整的圆形。这是由于纤维成形过程中,熔融玄武岩被牵伸和冷却成固态的纤维前,在表面张力作用下收缩成表面积最小的圆形所致。玄武岩连续纤维由于表面光滑,所以纤维之间抱合力非常小,并影响到与树脂的复合效果。但是光滑的表面,对气体和液体通过的阻力小,因此制作过滤材料比较理想。
由于玄武岩连续纤维光滑的外表而影响了与树脂的复合效果,因此对玄武岩连续纤维的表面修饰十分必要,纤维的表面处理可采用等离子法、机械处理、阴极氧化法、电晕放电法、辐射处理、活化热处理等方法。经处理后的玄武岩连续纤维表面粗糙度增
加,几何形态发生变化,大大增加了纤维与树脂的接触面,增强了与树脂的抱合力,从而赋予复合材料更为优异的拉伸强度和弹性模量。
212 拉伸强度
玄武岩连续纤维的强度远远超过天然纤维和合成纤维,所以是理想的增强材料。玄武岩连续纤维的拉伸强度为4100～4500MPa[3],高于其它一些常见高技术纤维的拉伸强度,例如E2玻纤的拉伸强度为3100～3800MPa,K evlar49为2758～3034MPa,碳纤维为2500～3500MPa[4]。
213 弹性模量
由于玄武岩连续纤维的弹性伸长较小,拉伸试验测定时纤维易在夹具中滑移等原因,采用声波法测试其弹性模量,即测定声波在纤维中的传播速度,根据音频讯号发生器输入的准确频率和纤维密度,按E=01098?C2?ρΠg=01098?(λf)2?ρΠg计算而得。式中,E为弹性模量(G Pa);C为声波速度(cmΠs);λ为声波波长(cm);f为声波频率(1Πs);ρ为纤维密度(gΠcm3);g为重力加速度(cmΠs2)。玄武岩连续纤维的弹性模量为225G Pa[3],与碳纤维相当,碳纤维的弹性模量为230～240G Pa,而高于其它一些高技术纤维的弹性模量,例如E2玻纤为76～78G Pa, K evlar49为124～131G Pa[2]。用直径小于1μm的玄武岩纤维制成的毡压缩比在5∶1以上,其弹性极佳。214 电性能
E2玻纤具有良好的电绝缘性能和介电性能,在常温下其体积电阻率和表面电阻率均大于1015Ω?cm。而玄武岩连续纤维的体积电阻率和表面电阻率比E2玻纤还要高一个数量级,玄武岩连续纤维具有良好的介电性能,可广泛用于电子工业制作印刷电路板。
215 化学稳定性
化学稳定性是指纤维抵抗水、酸、碱等介质侵蚀的能力。通常以受介质侵蚀前后的质量损失和强度损失来度量。表1是玄武岩连续纤维和E2玻纤在不同介质中煮沸3h后质量损失率[2]。表2是2种纤维在不同介质中浸泡2h后强度保留率[4]。
表1 不同介质中煮沸3h后质量损失率%介质玄武岩纤维E2玻纤
H2O012017
NaOH510610
HCl2123819
由表1可见,在HCl中煮沸3h后,E2玻纤质量损失为3819%,玄武岩连续纤维仅为212%。从表1、2看出,玄武岩连续纤维比玻璃纤维具有更稳定
表2 不同介质中浸泡2h后的强度保留率%介质玄武岩纤维E2玻纤
H2O9816～99189810～9910
HCl6915～82145210～5410
NaOH8318～86156010～6512
的化学性能。该特性为玄武岩连续纤维在桥梁、隧道、堤坝等混凝土结构以及沥青混凝土路面、飞机起落跑道等经常受到高湿度、酸、碱类介质作用的建筑结构中的应用开辟了广阔的前景。玄武岩连续纤维的最高使用温度为650℃,高于其它一些高技术纤维,如碳纤维的最高使用温度为500℃,E2玻纤为350℃,K evlar49为250℃[4]。由于玄武岩连续纤维的使用温度高达650℃,再加上它的耐酸、耐碱等性能,因而玄武岩连续纤维是用于高温腐蚀性气体和烟层过滤、腐蚀性液体过滤的优质材料。
216 隔音性
玄武岩连续纤维有着优良的隔音、吸声性能。表3列出了玄武岩连续纤维在不同音频下的吸声系数[2]。由表3可见,随着频率增加,其吸声系数显著增加。玄武岩连续纤维的吸湿性极低,吸湿能力只有012%～013%[4],而且吸湿能力不随时间变化,使玄武岩连续纤维制作的隔音材料在航空、船舶等需要低湿性材料的领域有着广阔的前景。
表3 30mm厚玄武岩连续纤维板的吸声系数
音频ΠH z吸声系数
100～3000105～0115
400～9000122～0175
1200～70000185～0193
3 结 论
1)玄武岩连续纤维具有良好的物理化学性能。与玻璃纤维相比,玄武岩连续纤维具有力学强度高、耐温、耐酸碱、隔音、电绝缘等优异性能,是用于复合材料的一种低成本、高性能的新型优质增强材料。
2)玄武岩连续纤维表面光滑,对气体和液体通过的阻力小,最高使用温度650℃,耐酸、耐碱和耐水的化学稳定性,使玄武岩连续纤维是高温腐蚀性气体和烟层过滤,腐蚀性液体过滤的优质材料。
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2005年 第5期纺织学报【 】
玄武岩纤维混凝土的特性及应用
Ana lysis on Ulti m a te Bear i n g Capac ity of Rock Founda ti on HOU Da 2wei (Chongqing Survey I nstitute,Chongqing 400020,China ) Abstract:Many high 2risie buildings are based on r ock foundati on in mountainous city,s o how to evaluate the bearing capacity of r ock foundation is the core for r ock foundation engineering . In view of the influence of central major stress and lithology and rock structure characteristics on rock foundati on bearing capacity,this paper equates j ointing r ock with discontinuous mediu m characteristics to continuous medium,and then seeks for s olution with instant fricti on angle and slip 2line field theory . It establishes analysis model for ulti m ate bearing capacity of r ock foundation and verifies feasibility of the model through calculati on .Key words:r ock foundation;ulti m ate analysis;slip 2line field theory;bearing capacity 收稿日期:2009-02-23 作者简介:武 迪(1984-),男,山东泰安人。硕士研究生,主 要从事钢筋混凝土结构方面的研究。E 2mail:wudi610@ 。 玄武岩纤维混凝土的特性及应用 武 迪,邵式亮 (空军工程大学工程学院,西安 710038) 摘 要:介绍玄武岩纤维的发展及特点,归纳、总结了玄武岩纤维混凝土(BFRC )的主要特征。 对近年来玄武岩纤维在混凝土结构的抗冲击、加固补强、耐腐蚀性和动态能量耗散等方面的研究进行了阐述,有助于玄武岩纤维混凝土在实际工程中的推广应用。 关键词:玄武岩纤维混凝土;增强增韧;加固补强;动态能量耗散中图分类号:T U5281572 文献标志码:A 文章编号:1003-8825(2010)02-0037-03 0 引言 玄武岩纤维是一种由火山喷发形成的玄武岩矿石经高温熔融、拉丝而成的无机纤维材料,其外观为深褐色,色泽与碳纤维相似。作为国内最近几年刚刚研发出的一种新型纤维材料,玄武岩纤维具有独特的力学性能、良好的稳定性以及较高的性价比,这使其成为一种良好的混凝土增强材料,在建筑领域有着广阔的应用前景。 1 玄武岩纤维111 发展概况 玄武岩纤维于1953～1954年由前苏联莫斯科玻璃和塑料研究院开发。1985年,第一台工业化生产炉于乌克兰纤维实验室(TZI )建成投产,采用200 孔漏板、组合炉拉丝工艺。在2002年前,前苏联诸国每年大约有500t 连续玄武岩纤维产品,主要用于军工行业。现今玄武岩纤维生产池窑已发展到年产 700t 规模,使用400孔漏板拉丝技术 [1] 。俄罗斯与 乌克兰在玄武岩纤维研究、生产及制品的开发上,代表了世界的最高水平,其生产的玄武岩纤维产品性能稳定,且已开发出了上百个品种。美国对玄武岩纤维的研究虽然起步较晚,但其生产池窖现已发展到 1000～1500t 规模,使用800孔漏板拉丝技术。近 几年来,德国、日本等国也相继展开了这方面的研究工作,并取得了一系列新的应用研究成果。目前,我国玄武岩纤维的研究开发、制备和应用尚处于较为初级的阶段,但部分技术已经达到了国际先进水平,且其应用领域也在不断拓展。 112 主要特点 玄武岩纤维与碳纤维、芳纶纤维等其它高科技纤维相比,具有很多独特的优点。它具有很好的耐温性能,可在-269～700℃范围内连续工作;有优良的化 ? 73?武 迪,等;玄武岩纤维混凝土的特性及应用
玄武岩纤维
玄武岩纤维 简介 玄武岩纤维（Basalt Fiber）是玄武岩石料在1450℃～1500℃熔融后，通过铂铑合金拉丝漏板高速拉制而成的连续纤维。类似于玻璃纤维,其性能介于高强度S玻璃纤维和无碱E玻璃纤维之间,纯天然玄武岩纤维的颜色一般为褐色,有些似金色。 玄武岩纤维是一种新出现的新型无机环保绿色高性能纤维材料，它是由二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化铁和二氧化钛等氧化物组成的玄武岩石料在高温熔融后，通过漏板快速拉制而成的。玄武岩连续纤维不仅稳定性好，而且还具有电绝缘性、抗腐蚀、抗燃烧、耐高温等多种优异性能。此外，玄武岩纤维的生产工艺产生的废弃物少，对环境污染小，产品废弃后可直接转入生态环境中，无任何危害，因而是一种名副其实的绿色、环保材料。我国已把玄武岩纤维列为我国重点发展的四大纤维之一，在我国基本上实现了工业化生产。玄武岩连续纤维已在纤维增强复合材料、摩擦材料、造船材料、隔热材料、汽车行业、高温过滤织物以及防护领域等多个方面得到了广泛的应用。 玄武岩纤维表面较光滑，表面能较低，经过表面改性后，其表面增加纳米SiO2粒子，有效地提高纤维表面粗糙度，增加了微生物与载体间的有效接触面积；改性后表面有阳离子的存在，载体表面电位升高，载体表面带正电荷，利用静电吸力促进微生物固定，有利于微生物固定化；改性后表面的活性官能团，增加了载体的表面能，所含有羟基、羰基或羧基等，对微生物在载体表面粘附生长有积极的作用。通过玄武岩纤维载体表面改性，使其具有良好的亲水性和微生物负载性能，使之能够负载更多的生物量，且长时间保持较高的微生物活性，从而实现
更有效通过生物膜法降解水体中污染物。 玄武岩的发展 （1）玄武岩连续纤维作为一种新型绿色环保材料出现在20世纪60年代初。 （2）从70年代起，美国和德国的科学家先后对玄武岩纤维的制备进行了大量的研究。 玄武岩纤维的组成与结构 玄武岩纤维的密度在2.6~3.05g/cm3之间，主要组分如下表所示。 表1 玄武岩纤维主要组分含量 组分SiO2Al2O3CaO FeO MgO Na2O Fe2O3K2O TiO2P2O5含量51.4 14.83 10.26 8.47 5.92 2.42 1.73 1.20 0.84 0.32 玄武岩纤维各组分的作用如下表所示。 表2 玄武岩纤维革组分作用 组分SiO2 、 Al2O3 FeO Fe2O3 TiO2CaO MgO 作用提高纤维的化学 稳定性和熔体的 黏度提高成纤的使用 温度 提高纤维的化学稳定 性、熔体的表面张力和 黏度 属于添加剂范畴， 有利于原料的熔化 和制取细纤维 玄武岩纤维的性能 （1）热稳定性。玄武岩纤维板的热导率低，在25℃下的热导率仅为0.04W/（m?K），可以在650℃高温下使用，而玻璃纤维在同一条件的使用温度不超过400℃。 （2）声绝缘性。随着频率的增加，其吸音系数显著增加。玄武岩纤维隔音和吸音效果好，采用玄武岩纤维制作的隔音材料在航空、船舶等领域有着广阔的前景。 （3）介电性能、电绝缘性能和电磁波的透过性。玄武岩纤维具有良好的介电性能。它的体积电阻率比玻璃纤维要高一个数量级。玄武岩中含有质量分数不到20%的导电氧化物，可用于制造新型耐热介电材料。玄武岩纤维具有比玻璃纤维高的电绝缘性和对电磁波的高透过性。
连续玄武岩纤维的发展和应用前景
连续玄武岩纤维的发展及使用前景 2010年3月15日中国纤检 摘要：介绍了连续玄武岩纤维的国内外发展历程和现状，连续玄武岩纤维性能和使用领域，表明连续玄武岩纤维用于防火隔热材料，过滤材料，增强复合材料，电子技术等具有明显的优势。结合连续玄武岩生产工艺目前存在的问题，给出了几点建议并提出了要尽快制定玄武岩纤维的国家标准，促进连续玄武岩纤维的安全可持续发展。 关键词：连续玄武岩纤维；防火隔热；过滤环保；增强复合；高技术纤维 连续玄武岩纤维（CBF）是以天然的火山喷出岩作为原料，将其破碎后加入熔窑中，在1450℃～1500℃熔融后，通过铂铑合金拉丝漏板制成的连续纤维。以CBF为增强体可制成各种性能优异的复合材料，可广泛使用于消防、环保、航空航天、军工、车船制造、工程塑料、建筑等军工和民用领域，故CBF被誉为21世纪的新材料[1]。随着国外工艺技术的不断改进以及新市场的不断开拓，玄武岩纤维有望成为第四大高强高模纤维。 1国内外发展研究状况 1.1国外发展研究状况 以玄武岩为主要原料生产的岩棉自从1840年首先在英国威尔斯试制成功到现在已有160多年的历史[2]。1922年在美国专利(OS1438428)出现由法国人Paul提出玄武岩纤维制造技术，但没有实质性生产。
20世纪50年代初期，德国、捷克和波兰等东欧国家以玄武岩为原料，采用离心法生产出了纤维平均直径为25μm～30μm的玄武岩棉。随后60年代初期，美国、前苏联、德国等大力发展垂直立吹法生产工艺，使玄武岩棉产量迅速增长前苏联引进了德国立吹法制造矿物棉的生产专利，在消化、吸收的基础上，成功地将该项技术使用于玄武岩棉的生产，设计生产能力为日产38吨～40吨玄武岩棉。玄武岩纤维的研究工作主要集中在前苏联。玄武岩纤维于1953～1954 年由苏联莫斯科玻璃和塑料研究院开发出[3]。苏联早在20世纪60～70年代就致力于连续玄武岩纤维的研究工作，乌克兰建筑材料工业部设立了专门的别列切绝热隔音材料科研生产联合体，主要任务是研制CBF及其制品制备工艺的生产线。联合体的科研实验室于 1972 年开始研制制备CBF，曾经研制出 20 多种CBF制品的生产工艺[4]。1973年，前苏联新闻机构报道了有关玄武岩纤维材料在其国内广泛使用的情况。1985年在前苏联的乌克兰率先实现工业化生产，产品全部用于前苏联国防军工和航天﹑航空领域。 1991年前苏联解体后，此项目开始公开，并用于民用项目。目前连续玄武岩主要研发及生产基地在俄罗斯及乌克兰两个国家。苏联的解体，客观上影响了CBF的推广使用，但是，由于玄武岩纤维具有有别于碳纤维、芳纶、超高分子量聚乙烯纤维的一系列优异性能，而且性价比好，引起了美国、欧盟等国防军工领域的高度重视。 1.2国内发展研究现状 我国自20世纪70年代起，就断断续续地开展对CBF的研究，但未获得成功。2001年我国哈尔滨工业大学组建了专门的研究队伍致力于玄武岩纤维制备技术的研发。2004年哈尔滨工业大学深圳研究院和成都航天万欣科技有限公司组建了成都航天拓鑫科技有限公司，进一步研究改进玄武岩连续纤维制造设备功能，开发出玄武岩纤维终端产品。
玄武岩纤维水泥混凝土应用技术手册
玄武岩纤维水泥混凝土 应用技术手册 玄武岩纤维水泥混凝土 应用技术手册 1、短切玄武岩纤维 玄武岩纤维是一种无机纤维材料，用纯天然火山喷出岩为原料，经1450～
1500℃高温熔融后快速拉制而成的连续纤维，其外观为金褐色，具有卓越的综合性能和较低的价格，在讲究绿色、环保、节约资源的今天，玄武岩纤维是一种理想的材料，具有广阔的应用领域和发展前景。短切玄武岩纤维是由相应的连续玄武岩纤维基材为原料短切而成的长度小于50mm，能均匀分散在水泥混凝土中的无机矿物纤维。 2、短切玄武岩纤维的特性 （1）原材料的天然性。由于生产连续玄武岩纤维的原料取决于天然的火山喷出岩，除了它与生俱来就具有很高的化学稳定性和热稳定外，其中并没有与人类健康有害的成分。 （2）性能的综合性。玄武岩纤维是名副其实的“多能”纤维。譬如既耐酸又耐碱、既耐低温又耐高温，既绝热电绝缘又隔音，拉伸强度超过大丝束碳纤维，断裂延伸率比小丝束的碳纤维还要好，具有较高的抗压缩强度、剪切强度和在耐恶劣环境中使用的适应性、抗老化性等有优异的综合性能。 （3）成本的低廉性。水泥混凝土用的玄武岩纤维价格明显低于钢纤维、碳纤维等，和合成纤维相当。 （4）天然的相容性。玄武岩纤维是典型的硅酸盐纤维，用它与水泥混凝土和砂浆混合时很容易分散，新拌玄武岩纤维混凝土的体积稳定、和易性好、耐久性好，具有优越的耐高温性、防渗抗裂性和抗冲击性。 除了它具有强度高、防渗抗裂、耐高温、耐酸碱腐蚀能力强、抗冲击性好等一系列优点外，它还在我国分布较广，价格便宜，造价低，还兼有绿色、环保、节约资源等优势，产品符合国家相关产业政策。且大量试验证明玄武岩纤维对混凝土性能有很好的改善作用，与钢纤维和合成纤维相比，玄武岩纤维的结合性更好，玄武岩纤维抗腐蚀耐锈蚀性均好于其它纤维。因此，玄武岩纤维用于水泥混凝土中有其自身的优势和特点，相比钢纤维混凝土、玻璃纤维混凝土、合成纤维混凝土和碳纤维混凝土较有明显的性能、价格等综合优势 3、玄武岩纤维的技术指标 随着国家863计划“玄武岩纤维及其复合材料”等课题的研发完成，《水泥混凝土和砂浆用玄武岩纤维》（GB/T 23265-2009）国家标准及《公路工程玄武岩纤维及其制品第1部分：玄武岩短切纤维》（JT/T ）交通部标准的实施，玄
连续玄武岩纤维的发展及应用前景
连续玄武岩纤维的发展及应用前景 1.2国内发展研究现状 我国自20世纪70年代起，就断断续续地开展对CBF的研究，但未获得成功。2001年我国哈尔滨工业大学组建了专门的研究队伍致力于玄武岩纤维制备技术的研发。2004年哈尔滨工业大学深圳研究院与成都航天万欣科技有限公司组建了成都航天拓鑫科技有限公司，进一步研究改进玄武岩连续纤维制造设备功能，开发出玄武岩纤维终端产品。 2002年，我国正式将连续玄武岩纤维列入国家863计划，承担该课题项目的深圳俄金碳材料科技有限公司(由深圳黄金屋真空科技有限公司与俄罗斯一家军工材料研究院合资组建的)和大型民营企业横店集团等3家股东注资2000万人民币，于2003年12月成立了横店集团上海俄金玄武岩纤维有限公司。经近两年来的技术开发，横店集团上海俄金玄武岩纤维有限公司采用创新的生产技术和“一步法”工艺，取得了以纯天然玄武岩(不添加任何辅料)为原料生产连续玄武岩纤维的研发成果，并成功实现了工业化生产。该公司不仅掌握了电熔炉、火焰炉、气电结合的生产技术，而且生产的多轴向织物树脂基复合材料及玄武岩纤维片材等复合材料等产品得到军工和民用领域有关用户的认可。 目前，发展中的横店集团上海俄金玄武岩纤维有限公司是继俄罗斯等独联体与美国之后的全世界具有一定规模、排名第六位的生产工厂。玄武岩连续纤维的发展规划有专家学者预测： 2010年全国生产玄武岩连续纤维1万t，2020年为7万t～10万t。 2玄武岩纤维（CBF）的性能 2.1新型环保性材料 CBF具有非人工合成的纯天然性，加之生产过程无害，且产品寿命长，是一种低成本﹑高性能﹑洁净程度理想的新型绿色主动环保材料。由于玄武岩熔化过程中没有硼和其他碱金
连续玄武岩纤维的发展及应用前景
连续玄武岩纤维的发展及应用前景 1.2国发展研究现状 我国自20世纪70年代起，就断断续续地开展对CBF的研究，但未获得成功。2001年我国工业大学组建了专门的研究队伍致力于玄武岩纤维制备技术的研发。2004年工业大学研究院与航天万欣科技组建了航天拓鑫科技，进一步研究改进玄武岩连续纤维制造设备功能，开发出玄武岩纤维终端产品。 2002年，我国正式将连续玄武岩纤维列入国家863计划，承担该课题项目的俄金碳材料科技(由黄金屋真空科技与俄罗斯一家军工材料研究院合资组建的)和大型民营企业横店集团等3家股东注资2000万人民币，于2003年12月成立了横店集团俄金玄武岩纤维。经近两年来的技术开发，横店集团俄金玄武岩纤维采用创新的生产技术和“一步法”工艺，取得了以纯天然玄武岩(不添加任何辅料)为原料生产连续玄武岩纤维的研发成果，并成功实现了工业化生产。该公司不仅掌握了电熔炉、火焰炉、气电结合的生产技术，而且生产的多轴向织物树脂基复合材料及玄武岩纤维片材等复合材料等产品得到军工和民用领域有关用户的认可。 目前，发展中的横店集团俄金玄武岩纤维是继俄罗斯等独联体与美国之后的全世界具有一定规模、排名第六位的生产工厂。玄武岩连续纤维的发展规划有专家学者预测： 2010年全国生产玄武岩连续纤维1万t，2020年为7万t～10万t。 2玄武岩纤维（CBF）的性能 2.1新型环保性材料 CBF具有非人工合成的纯天然性，加之生产过程无害，且产品寿命长，是一种低成本﹑高性能﹑洁净程度理想的新型绿色主动环保材料。由于玄武岩熔化过程中没有硼和其他碱金
属氧化物排出，使CBF制造过程的池炉排放烟尘中无有害物质析出，不向大气排放有害气体，无工业垃圾及有毒物质污染环境。玄武岩纤维在很大程度上可代替玻璃纤维，被广泛用于航天航空、石油化工、汽车、建筑等多领域，因而，CBF被誉为21世纪“火山岩变丝”、“点石成金”的新型环保纤维。 2.2功能性优良的材料 CBF是继碳纤维﹑芳纶纤维和超高分子量聚乙烯纤维的第四大高技术纤维支柱，在许多条件下可替代碳纤维﹑芳纶纤维，在某些场合甚至比上述两种纤维性能还好。玄武岩纤维及其制品的异常优越性能具体表现在以下几个方面： （1）显著的耐高温性能和热震稳定性。CBF的使用温度围为－260 ℃～880 ℃，这一温度远远高于芳纶纤维、无碱E玻纤、石棉、岩棉、不锈钢，接近硅纤维、硅酸铝纤维和瓷纤维；热震稳定性好，在500℃温度下保持不变, 在900℃时原始重量仅损失3%[5]。 （2）较低的热传导系数。CBF的热传导系数为0.031 W/m·K～0.038 W/m·K,低于芳纶纤维、硅酸铝纤维、无碱玻纤、岩棉、硅纤维、碳纤维和不锈钢。 （3）高的弹性模量和抗拉强度。CBF的弹性模量为：9100 kg/mm2～11000 kg/mm2，高于无碱玻纤、石棉、芳纶纤维、聚丙稀纤维和硅纤维。CBF 的抗拉强度为3800～4800 MPa，比大丝束碳纤维、芳纶、PBI纤维、钢纤维、硼纤维、氧化铝纤维都要高，与S玻璃纤维相当。 （4）化学稳定性好。CBF的耐酸性和耐碱性均比铝硼硅酸盐纤维好[6～7]。其耐久性﹑耐候性﹑耐紫外线照射﹑耐水性﹑抗氧化等性能均可与天然玄武岩石头相比美。 （5）吸音系数较高。CBF的吸音系数为0.9～0.99,高于无碱玻纤和硅纤维；优良的透波性和一定的吸波性，吸音和隔音性能优异，具有良好的隐身性能, 可制做隐身材料。
玄武岩纤维水泥混凝土应用技术手册
玄武岩纤维水泥混凝土应用技术手册 文件管理序列号：[K8UY-K9IO69-O6M243-OL889-F88688]
玄武岩纤维水泥混凝土 应用技术手册 玄武岩纤维水泥混凝土 应用技术手册 1、短切玄武岩纤维 玄武岩纤维是一种无机纤维材料，用纯天然火山喷出岩为原料，经1450～1500℃高温熔融后快速拉制而成的连续纤维，其外观为金褐色，具有卓越的综合性能和较低的价格，在讲究绿色、环保、节约资源的今天，玄武岩纤维是一种理想的材料，具有广阔的应用领域和发展前景。短切玄武岩纤维是由相应的连续玄武岩纤维基材为原料短切而成的长度小于50mm，能均匀分散在水泥混凝土中的无机矿物纤维。 2、短切玄武岩纤维的特性 （1）原材料的天然性。由于生产连续玄武岩纤维的原料取决于天然的火山喷出岩，除了它与生俱来就具有很高的化学稳定性和热稳定外，其中并没有与人类健康有害的成分。 （2）性能的综合性。玄武岩纤维是名副其实的“多能”纤维。譬如既耐酸又耐碱、既耐低温又耐高温，既绝热电绝缘又隔音，拉伸强度超过大丝束碳纤维，断裂延伸率比小丝束的碳纤维还要好，具有较高的抗压缩强度、剪切强度和在耐恶劣环境中使用的适应性、抗老化性等有优异的综合性能。
（3）成本的低廉性。水泥混凝土用的玄武岩纤维价格明显低于钢纤维、碳纤维等，和合成纤维相当。 （4）天然的相容性。玄武岩纤维是典型的硅酸盐纤维，用它与水泥混凝土和砂浆混合时很容易分散，新拌玄武岩纤维混凝土的体积稳定、和易性好、耐久性好，具有优越的耐高温性、防渗抗裂性和抗冲击性。 除了它具有强度高、防渗抗裂、耐高温、耐酸碱腐蚀能力强、抗冲击性好等一系列优点外，它还在我国分布较广，价格便宜，造价低，还兼有绿色、环保、节约资源等优势，产品符合国家相关产业政策。且大量试验证明玄武岩纤维对混凝土性能有很好的改善作用，与钢纤维和合成纤维相比，玄武岩纤维的结合性更好，玄武岩纤维抗腐蚀耐锈蚀性均好于其它纤维。因此，玄武岩纤维用于水泥混凝土中有其自身的优势和特点，相比钢纤维混凝土、玻璃纤维混凝土、合成纤维混凝土和碳纤维混凝土较有明显的性能、价格等综合优势 3、玄武岩纤维的技术指标 随着国家863计划“玄武岩纤维及其复合材料”等课题的研发完成，《水泥混凝土和砂浆用玄武岩纤维》（GB/T 23265-2009）国家标准及《公路工程玄武岩纤维及其制品第1部分：玄武岩短切纤维》 （JT/T 776.1-2010）交通部标准的实施，玄武岩纤维在水泥混凝土中的得到了全面的应用。短切玄武岩纤维的指标应满足上述标准的要求，具体见下表： 表2.3.1 短切玄武岩纤维的性能指标
2020年(发展战略)连续玄武岩纤维产业的发展状态及思考
（发展战略）连续玄武岩纤维产业的发展状态及思考
“点石成金”当梦想遭遇现实 ——连续玄武岩纤维产业的发展现状及思考 浙江石金玄武岩纤维有限XX公司胡显奇 “点石成金曾是壹种神话，壹种比喻，如今这种梦想已经成真，人们用普通的石头——玄武岩拉丝且制作出各种高级产品就是最典型的事例。”这是长期从事地质和环境研究的中国科学院院士刘嘉麒于《绿色高新材料——玄武岩纤维具有广阔前景》壹文中所作的阐述。然而，当“点石成金”神奇而美好的梦想遭遇现实时，却且不浪漫和乐观，发展的道路崎岖坎坷，先驱者要披荆斩棘，更要经受凤凰涅槃的洗礼。 连续玄武岩纤维（ContinuousBasaltFiber，以下简称CBF）是以火成岩中的玄武岩为唯壹原料，于1450℃～1500℃条件下进行熔融拉丝而成的纯天然连续纤维。其突出的综合性能使之有望发展成为国防安全和国民经济发展领域不可或缺的重要基础材料之壹。但确切地说，和其它高技术纤维壹样，目前CBF于中国乃至于全球的发展情况仍不足以成为“产业”。不过，作为壹种代表未来绿色材料发展方向的纯天然高技术纤维，尤其是作为新资源产业，玄武岩纤维终将破茧而出。于此，笔者结合自己从事CBF研究、开发、生产和营销8年多来的实践和思考谈壹些也许且不成熟的见法，供关注CBF产业发展的政府部门、专家学者、投资者和企业界人士参考。 现状——激流涌动 回眸玄武岩纤维于前苏联于1985年获得初级生产技术后的这壹段发展历程，不难发现其发展历程呈现出了“U”字型轨迹。1991年的苏联解体对CBF产业造成了极大的影响，于随后的十几年时间里，发展陷于停滞。近5年，随着世界经
从熔融拉丝使用的能源来分类，其炉型大致能够分为3种：壹是以天然气或液化气为能源的火焰炉，以俄罗斯KamennyVekXX公司和我国的成均拓鑫XX公司为代表；二是全电熔炉，以我国的浙江石金XX公司为代表；三是气电结合炉 我国从2005年有小规模生产开始，6年间进入到连续玄武岩纤维领域的企业达
玄武岩连续纤维的基本特性
第26卷第5期2005年10月纺 织 学 报Journal of T extile Research V ol.26,N o.5Oct.,2005 ?综合述评? 玄武岩连续纤维的基本特性 崔毅华 (嘉兴学院,浙江嘉兴 314001) 摘 要 对玄武岩连续纤维的化学成分及物理化学性能进行了研究分析,为开发新一代产业用纺织品提供依据。关键词 玄武岩连续纤维;增强纤维;化学成分;性能 中图分类号:TS 102151 文献标识码:A 文章编号:025329721(2005)0520120202 Primary properties of basalt continuous filament C UI Y i 2hua (Jiaxing Univer sity ,Jiaxing ,Zhejiang 314001,China ) Abstract The com position ,physical and chemical properties of basalt continuous filament are investigated ,providing a reference basis for developing a new generation of industrial textiles. K ey w ords basalt continuous filament ;rein forced fiber ;chemical com position ;property 作者简介:崔毅华(1946-),男,副教授,硕士。主要研究领域为产业用纺织品的研究与开发。 玄武岩连续纤维是以纯天然玄武岩矿石为原料,将矿石破碎后放进池窑中,经1450～1500℃的高温熔融后,通过喷丝板拉伸成连续纤维 [1] 。由于 玄武岩熔化过程中没有硼和其它碱金属氧化物排出,使玄武岩连续纤维的制造过程对环境无害,无工业垃圾,不向大气排放有害气体,玄武岩连续纤维是21世纪又一种新型的环保型纤维。 玄武岩连续纤维是用于复合材料的一种新型优质增强材料。用玄武岩连续纤维增强的复合材料其强度、化学稳定性、电绝缘性能均优于玻璃纤维增强材料,可在很大程度上替代玻璃纤维、碳纤维,广泛用于航空航天、石油化工、建筑、汽车等领域。本文对玄武岩连续纤维的化学成分和基本特性进行研究分析,为开发新一代产业用纺织品提供参考依据。 1 玄武岩连续纤维的化学成分 玄武岩连续纤维是用单一的玄武岩矿石为原料制造出来的。玄武岩是由岩浆形成的基本矿石。而玻璃纤维则由叶蜡石、石英砂、石灰石、硼钙石、硼镁石、莹石等原料制成。玄武岩连续纤维的制造省去了多种原料配料过程,同时玄武岩在池窑熔化过程 中没有硼和其它碱金属氧化物析出,在池炉排放的烟尘中无有害物质。SiO 2是玄武岩连续纤维最主要的成分,占45%～60% [2] ,被称为网络形成物,它保 持了纤维的化学稳定性和机械强度;Al 2O 3的含量也较高,占12%～19%[2] ,提高了纤维的化学稳定性、 热稳定性和机械强度,为提高复合材料的力学性能 打下良好的基础;CaO 的含量为6%～12%[2] ,对提高纤维耐水的腐蚀、硬度和机械强度都是有利的; Fe 2O 3和FeO 的含量在5%～15%[2] ,含铁量高,使纤维呈古铜色;另外,玄武岩纤维中还含有Na 2O ,K 2O ,MgO 和T iO 2等成分,对提高纤维的防水性和耐 腐蚀性有重要作用。 2 玄武岩连续纤维的物化性能 211 外观特性 玄武岩连续纤维外表呈光滑的圆柱状,其截面呈完整的圆形。这是由于纤维成形过程中,熔融玄武岩被牵伸和冷却成固态的纤维前,在表面张力作用下收缩成表面积最小的圆形所致。玄武岩连续纤维由于表面光滑,所以纤维之间抱合力非常小,并影响到与树脂的复合效果。但是光滑的表面,对气体和液体通过的阻力小,因此制作过滤材料比较理想。 由于玄武岩连续纤维光滑的外表而影响了与树脂的复合效果,因此对玄武岩连续纤维的表面修饰十分必要,纤维的表面处理可采用等离子法、机械处理、阴极氧化法、电晕放电法、辐射处理、活化热处理等方法。经处理后的玄武岩连续纤维表面粗糙度增
玄武岩纤维水泥混凝土应用技术说明材料
玄武岩纤维水泥混凝土应用技术手册
玄武岩纤维水泥混凝土 应用技术手册 1、短切玄武岩纤维 玄武岩纤维是一种无机纤维材料，用纯天然火山喷出岩为原料，经1450～1500℃高温熔融后快速拉制而成的连续纤维，其外观为金褐色，具有卓越的综合性能和较低的价格，在讲究绿色、环保、节约资源的今天，玄武岩纤维是一种理想的材料，具有广阔的应用领域和发展前景。短切玄武岩纤维是由相应的连续玄武岩纤维基材为原料短切而成的长度小于50mm，能均匀分散在水泥混凝土中的无机矿物纤维。 2、短切玄武岩纤维的特性 （1）原材料的天然性。由于生产连续玄武岩纤维的原料取决于天然的火山喷出岩，除了它与生俱来就具有很高的化学稳定性和热稳定外，其中并没有与人类健康有害的成分。 （2）性能的综合性。玄武岩纤维是名副其实的“多能”纤维。譬如既耐酸又耐碱、既耐低温又耐高温，既绝热电绝缘又隔音，拉伸强度超过大丝束碳纤维，断裂延伸率比小丝束的碳纤维还要好，具有较高的抗压缩强度、剪切强度和在耐恶
劣环境中使用的适应性、抗老化性等有优异的综合性能。 （3）成本的低廉性。水泥混凝土用的玄武岩纤维价格明显低于钢纤维、碳纤维等，和合成纤维相当。 （4）天然的相容性。玄武岩纤维是典型的硅酸盐纤维，用它与水泥混凝土和砂浆混合时很容易分散，新拌玄武岩纤维混凝土的体积稳定、和易性好、耐久性好，具有优越的耐高温性、防渗抗裂性和抗冲击性。 除了它具有强度高、防渗抗裂、耐高温、耐酸碱腐蚀能力强、抗冲击性好等一系列优点外，它还在我国分布较广，价格便宜，造价低，还兼有绿色、环保、节约资源等优势，产品符合国家相关产业政策。且大量试验证明玄武岩纤维对混凝土性能有很好的改善作用，与钢纤维和合成纤维相比，玄武岩纤维的结合性更好，玄武岩纤维抗腐蚀耐锈蚀性均好于其它纤维。因此，玄武岩纤维用于水泥混凝土中有其自身的优势和特点，相比钢纤维混凝土、玻璃纤维混凝土、合成纤维混凝土和碳纤维混凝土较有明显的性能、价格等综合优势 3、玄武岩纤维的技术指标 随着国家863计划“玄武岩纤维及其复合材料”等课题的研发完成，《水泥混凝土和砂浆用玄武岩纤维》（GB/T 23265-2009）国家标准及《公路工程玄武岩纤维及其制品第1部分：玄武岩短切纤维》（JT/T 776.1-2010）交通部标准的实施，玄武岩纤维在水泥混凝土中的得到了全面的应用。短切玄武岩纤维的指标应满足上述标准的要求，具体见下表： 表2.3.1 短切玄武岩纤维的性能指标
玄武岩纤维混凝土施工指导书-河南金石路桥技术开发有限公司有限公司
玄武岩纤维混凝土施工工法 水泥混凝土 河南金石路桥技术开发有限公司
玄武岩纤维水泥混凝土 施工工法 连续玄武岩纤维 为进一步改善水泥混凝土的性能，适应现代道路与桥梁工程的需要，有很多不同功能的混凝土得到了发展。随着生产技术的解密，连续玄武岩纤维(简称CBF是近几年来才时有报道的新纤维，它是一种无机纤维材料，用纯天然火山喷出岩为原料，经1450?1500 E高温熔融后快速拉制而成的连续纤维，其外观为金褐色，具有卓越的综合性能和较低的价格，在如今讲究绿色、环保、节约资源的今天，玄武岩纤维是一种理想的材料，具有广阔的应用领域和发展前景。 连续玄武岩纤维的特性 (1)原材料的天然性。由于生产连续玄武岩纤维的原料取决于天然的火山喷出岩，除了它与生俱来就具有很高的化学稳定性和热稳定外，其中并没有与人类健康有害的成分。 (2)性能的综合性。玄武岩纤维是名副其实的“多能”纤维。譬如既耐酸又耐碱、既耐低温又耐高温，既绝热电绝缘又隔音，拉伸强度超过大丝束碳纤维，断裂延伸率比小丝束的碳纤维还要好，具有较高的抗压缩强度、剪切强度和在耐恶劣环境中使用的适应性、抗老化性等有优异的综合性能。 (3)成本的低廉性。水泥混凝土用的玄武岩纤维价格明显低于钢纤维、碳纤维 等，和合成纤维相当 (4)天然的相容性。玄武岩纤维是典型的硅酸盐纤维，用它与水泥混凝土和砂浆混合时很容易分散，新拌玄武岩纤维混凝土的体积稳定、和易性好、耐久性好，具有优越的耐高温性、防渗抗裂性和抗冲击性。
三、连续玄武岩纤维的技术指标(参照国标GB/T23265- 2009) 玄武岩纤维的性能指标 掺短切玄武岩纤维水泥混凝土或砂浆性能指标
玄武岩纤维的发展与应用
连续玄武岩纤维的发展与应用 1、摘要（双文） 2、定义 3、组成3 33 26 9 、基本物理、力学、化学性质57 （图） 4、构件力学性能 5、生产工艺原料天然玄武岩可成纤的条件8 35 26（方法流程设备8） 6、国内外生产现状7（生产厂家1、进展和存在的问题） 7、应用方面及现状各行业（土工、军工。。。） 8、发展前景19 9 9、参考文献总结（外文？？？）
前言 2我国现很多房屋、桥梁、隧道等建筑物，由于材料老化、荷载增加、结构部分损坏、使用功能改变、设计与施工缺陷以及地震、战争等原因，均会导致原有结构的承载力满足不了要求，为此，需进行加固和修复。23目前面临着大规模的补强加固、改建和扩建工程,其中建筑材料的选择尤为重要。新型复合建筑材料发展很快,主要有钢纤维混凝土、玻璃纤维混凝土、碳纤维混凝土等。玄武岩纤维是近几年在中国发展起来的新型材料,由于其较其他纤维材料性能优异、性价比好,尤其具有良好的抗拉强度和韧性,在防护工程补强加固、抗爆方面具有广阔的应用前景。 10众所周知，地壳由火成岩、沉积岩和变质岩组成。玄武岩属于火成岩的一种，是一种以SiO2和Al2O3为主的矿物岩石。23连续玄武岩纤维(Continuous Basalt Fiber,简称CBF)是前苏联经过了30多年的研究开发的高科技纤维。3在整个生产和应用过程中无环境污染,属于绿色生态材料[1,2]。23 CBF是以天然的火山喷出岩(玄武岩矿石)作为原料,将其破碎后加入熔窑中,在1 450℃~1 500℃熔融后,通过铂铑合金拉丝漏板制成的连续纤维。10目前CBF 的研究重点在CBF的制备和应用上。与碳纤维、芳纶、超高相对分子质量聚乙烯纤维等其它高科技纤维相比，CBF具有许多独特的优点，如突出的力学性能、耐高温、可在-269～650℃范围内连续工作，耐酸碱，吸湿性低，此外还有绝缘性好、绝热隔音性能优异、良好的透波性能等优点。以CBF为增强体可制成各种性能优异的复合材料，可广泛应用于航空航天、建筑、化工、医学、电子、农业等军工和民用领域，23尤其是最近几年,中国也有了CBF的批量生产,因此迫切需要开展玄武岩纤维及其增强复合材料的应用研究。 23 康婷白应生玄武岩纤维的特性及其在防护工程领域的应用山西建筑第34卷第11期 2 0 0 8年4月185 186 10 齐风杰，李锦文，李传校，魏化震，高永忠连续玄武岩纤维研究综述高科技纤维与应用第31 卷第2期2006年4月42-46 3 吕海荣,杨彩云,韩大伟复合材料用玄武岩增强纤维的性能研究材料工程/ 2009年增刊89-91 1 2 [1]谢尔盖,李中郢.玄武岩纤维材料的应用前景[J] .纤维复合材料, 2003,17(3):17-20. [2]崔毅华.玄武岩连续纤维的基本特性[J] .纺织学报,2005,26(5): 57-60. 3 1玄武岩纤维的组成与结构 1.1玄武岩纤维的组成 玄武岩纤维的成分几乎囊括了地壳中的所有元素,Si,Mg,Fe,Ca,Al,Na,K等主要元素成分,约占99%以上。在PHLIPS XL30 EDS电子探针能谱仪上进行玄武岩纤维元素含量的测定,发现其主要成分如下下(原子分数/%):Si=26.36,Ca=18.93,Al=7.89, Mg=6.90,O=31.81,K=1.18,Na=1.63,Ti=1·26,Fe=4.04。玄武岩的化学组成如表1所示[5]
连续玄武岩纤维产业的发展现状及思考
“点石成金”当梦想遭遇现实 ——连续玄武岩纤维产业的发展现状及思考 浙江石金玄武岩纤维有限公司胡显奇 “点石成金曾是一种神话，一种比喻，如今这种梦想已经成真，人们用普通的石头——玄武岩拉丝并制作出各种高级产品就是最典型的事例。”这是长期从事地质与环境研究的中国科学院院士刘嘉麒在《绿色高新材料——玄武岩纤维具有广阔前景》一文中所作的阐述。然而，当“点石成金”神奇而美好的梦想遭遇现实时，却并不浪漫和乐观，发展的道路崎岖坎坷，先驱者要披荆斩棘，更要经受凤 凰涅槃的洗礼。 连续玄武岩纤维（Continuous Basalt Fiber，以下简称CBF）是以火成岩中的玄武岩为唯一原料，在1450℃～1500℃条件下进行熔融拉丝而成的纯天然连续纤维。其突出的综合性能使之有望发展成为国防安全和国民经济发展领域不可或缺的重要基础材料之一。但确切地说，与其它高技术纤维一样，目前CBF在中国乃至在全球的发展状况还不足以成为“产业”。不过，作为一种代表未来绿色材料发展方向的纯天然高技术纤维，尤其是作为新资源产业，玄武岩纤维终将破茧而出。在此，笔者结合自己从事CBF研究、开发、生产和营销8年多来的实践和思考谈一些也许并不成熟的看法，供关注CBF产业发展的政府部门、专家学者、投资者和企业界人士参考。 现状——激流涌动
回眸玄武岩纤维在前苏联于1985年获得初级生产技术后的这一段发展历程，不难发现其发展历程呈现出了“U”字型轨迹。1991年的苏联解体对CBF产业造成了极大的影响，在随后的十几年时间里，发展陷于停滞。近5年，随着世界经济的高速发展和环境友好概念的深入人心，CBF再次走向前台。目前全世界只有乌克兰、俄罗斯、格鲁吉亚、中国、韩国、奥地利、比利时和德国等少数国家拥有CBF工业生产技术，全世界生产厂家不超过20家。主要集中于乌克兰、俄罗斯和中国，形成了“三足鼎立”的格局（见表1）。 表1：世界CBF生产商情况统计 从熔融拉丝使用的能源来分类，其炉型大致可以分为3种：一是以天然气或液化气为能源的火焰炉，以俄罗斯Kamenny Vek公司和我国的成都拓鑫公司为代表；二是全电熔炉，以我国的浙江石金公司为代表；三是气电结合炉 我国从2005年有小规模生产开始，6年间进入到连续玄武岩纤维领域的企业达到了6家以上，他们分别是：横店集团控股的“浙江石金玄武岩纤维有限公司”（由横店集团上海俄金玄武岩纤维有限公司与浙江得邦高技术纤维有限公司合并而成）、中国航天科技集团控股的“四川航天拓鑫玄武岩实业有限公司”、辽宁营口百盛纤维制品有限公司、牡丹江电力公司控股的“牡丹江金石玄武岩纤维有限公司”、辽宁阜新煤矿控股的“辽宁金石科技集团有限公司”、辽宁营口市宏源
玄武岩纤维混凝土高温性能研究综述
玄武岩纤维混凝土高温性能研究综述 随着玄武岩纤维混凝土（BF混凝土）在建筑中的应用日益广泛以及对建筑防火安全重视度的提高，对BF混凝土的防火安全研究日益重要。文章在综合各研究人员研究结果的基础上，通过对BF混凝土高温性能表现的分析，总结出高温下BF混凝土性能变化规律，为其防火安全提供了依据，有利于BF混凝土的使用推广。 标签：玄武岩纤维；纤维混凝土；力学性能；高温 引言 玄武岩纤维具有耐高温、抗拉性好、抗压缩性能好、隔热性强、生产能耗小等一系列优点[1]，在国家的支持下，越来越广泛的应用在建筑中。我国是玄武岩纤维生产大国，国内众多研究人员进行了BF混凝土的理论和试验研究，取得了很多研究成果。 混凝土性能会受到环境的影响，火灾产生的高温环境对混凝土的力学性能和耐久性影响显著，严重威胁建筑使用安全。因此本文在对众多研究人员研究结果进行汇总的基础上，重点分析了BF混凝土受高温之后的性能表现，以期总结出高温下BF混凝土性能变化规律，推动BF混凝土在建筑中的广泛使用。 1 机理分析 1.1 高温破坏机理 从混凝土内部化学结构来看，在高温下，水泥水化产物失水，胶凝材料的整体结构遭到破坏，从而造成骨料之间的相互分离。从混凝土结构的内部受力来看，混凝土在高温状态内部产生温度梯度，温度梯度在混凝土结构内部形成拉应力，从而使混凝土结构受力破坏。当混凝土强度较高时，其韧性较低，高温状态混凝土内部水汽化逃逸产生压力，造成混凝土的机械破坏。 1.2 纤维增强机理 内部掺杂的纤维在混凝土受力时能够在一定程度上传递和协调混凝土结构内力，使其内力分布更均匀，从而延缓了脆弱部位的出现，使混凝土的力学强度得以增强。混凝土内掺杂纤维，在一定程度上起到钢筋的作用，增强混凝土的整体性，而且由于掺杂纤维的比表面积更大，混凝土整体性更强，使得纤维混凝土的韧性、抗疲劳特性、抗冲击性能表现优秀。 2 混凝土高温力学性能 针对建筑混凝土性能研究重点，从抗压强度、烧失率、抗压变形性能、冲击
连续玄武岩纤维制备关键技术研究进展
连续玄武岩纤维制备关键技术研究进展 发表时间：2018-07-20T11:08:32.077Z 来源：《基层建设》2018年第18期作者：黄洪果1 刘作磊2 彭涛3 王智靓4 [导读] 摘要：本位主要介绍了玄武岩纤维在国内外的发展情况及现状，并结合我司在玄武岩纤维生产和实验过程中遇到的实际问题展开，分析玄武岩纤维制备关键技术设备在玄武岩纤维生产过程中存在的限制条件，主要以现有窑炉热量供给、热传递、耐材侵蚀等关键技术出发，以期待在这些关键技术上能有所突破。 四川航天拓鑫玄武岩实业有限公司四川省成都市 610100 摘要：本位主要介绍了玄武岩纤维在国内外的发展情况及现状，并结合我司在玄武岩纤维生产和实验过程中遇到的实际问题展开，分析玄武岩纤维制备关键技术设备在玄武岩纤维生产过程中存在的限制条件，主要以现有窑炉热量供给、热传递、耐材侵蚀等关键技术出发，以期待在这些关键技术上能有所突破。 关键词：玄武岩纤维熔炉供热系统玄武岩熔炉炉膛耐火材料 1. 引言 随着社会进步，高性能材料的需求越来越大，玄武岩纤维也正是伴随着这样的社会节奏逐步发展壮大。玄武岩纤维的力学性能、热学性能和电学性能更是逐步被开发出来，伴随而来的是各行各业对玄武岩纤维的需求将不断增加，这也给予了玄武岩纤维行业发展的契机。但同时玄武岩纤维的制备技术却仍较为落后，成本依然偏高，这也限制了玄武岩纤维的发展。近年来随着玄武岩纤维在国内外越来越受到重视，玄武岩纤维生产企业也越来越多，人才和技术积累也越来越丰富，玄武岩纤维生产技术将得以突飞猛进的发展。 2. 国内外玄武岩纤维制备现状 2.1 生产现状 玄武岩纤维于1953—1954年在前苏联研发成果[1]，1985年于乌克兰实验工业生产[2]。经过数十年的发展玄武岩纤维制备工艺也发生了巨大的变化，总体来说大致分为：初期全铂坩埚拉丝，第二阶段是小池窑单漏板拉丝及第三阶段池窑多漏板拉丝工艺。虽然连续玄武岩纤维的制备工艺与玻璃纤维拉丝工艺有诸多相似之处，但因玄武岩矿石熔点高及黑度大，使得连续玄武岩纤维的制造过程更加困难和复杂。目前世界上仅有俄罗斯、乌克兰、美国、中国等少数国家掌握了这种连续纤维的生产工艺，可实现玄武岩连续纤维及其制品的生产[3]。也正是由于玄武岩矿石的特性使得玄武岩熔炉与玻璃纤维熔炉有着本质的区别，为满足玄武岩矿石熔制要求，经过数十年经验总结，到目前主要形成了三类玄武岩熔炉体系：一种是以天然气作熔化供热，主要代表为俄罗斯KEV、中国四川航天拓鑫玄武岩实业有限公司；第二种为全电熔窑炉，熔化热能全由电能提供，主要代表浙江石金玄武岩纤维有限公司；第三种天然气供热结合电助熔型[4]。 随着玄武岩熔制工艺的进步与之配套的漏板技术也在不断进步，目前俄罗斯玄武岩纤维生产漏板普遍使用800孔漏板，1200孔漏板已成功实现拉丝生产。国内主流纤维生产漏板仍为400孔，多件玄武岩纤维生产企业也已成功实现800孔漏板拉丝，但因为行业保密，漏板技术仍未公开。这也限制了玄武岩纤维行业的整体发展，笔者从事玄武岩纤维行业数年，也亲眼见证了玄武岩纤维的发展，现结合我公司关于玄武岩纤维生产工艺情况及自身经验简单阐述玄武岩纤维这几年的发展。 2.2 玄武岩生产设备的改进 当前连续玄武岩纤维采用一步法进行制备，其工艺流程如图1所示。玄武岩化学成分、矿物组成显著区别于其他纤维原料，使得对工艺设备提出了更多新的要求。当前已在高温炉体、拉丝漏板、耐火材料等关键技术上得到了一定的认识和突破。 图1：玄武岩纤维制备示意图从工艺流程图可知玄武岩纤维生产的主要设备是玄武岩纤维熔炉，熔炉的优劣直接影响成纤玻璃体质量，熔炉的熔化能力直接影响对应漏板规格。反之为得到高质量的熔体和满足作业的熔化能力，熔炉各个系统的优化设计就成为了首要考虑的问题。在玄武岩纤维熔炉系统设计中主要包括：窑炉耐材选择情况、窑炉供热系统及窑炉炉身结构，下文将是结合我公司实际经验及实验对各个系统优化所做的努力及达到的效果进行浅析。 窑炉供热系统 我司主要采用窑炉顶部天然气燃烧为玄武岩熔化提供热量，由于玄武岩矿石中Fe含量较高10%左右，使得玄武岩熔体黑度非常大，这也导致天然气燃烧产生的热量很难穿透玄武岩熔体。也就导致了玄武岩熔体在深度方向上温差特别明显，经测熔体温将可达到30℃/cm。由此也可以看出燃气供热熔制玄武岩熔体，只能保持较浅的液位，底层玄武岩熔体因热量不够而成为不动层，为析晶提供了条件，在熔炉出现波动时（各项工艺参数的变化），不动层被翻起造成生产异常。2016年我公司为解决熔体温降难题，采取新思路，以天然气供热辅以电加热方式进行玄武岩熔化技改[4]。开启电助熔前后测温点温度情况如表1，测温点窑炉纵向同一位置图2，三组热电偶均布间隔70mm，第一组热电偶位于熔体表层。