Разное

Базальтовая вата характеристики и свойства: технические характеристики плит теплоизоляции, применение утеплителя и цена

Содержание

технические характеристики плит теплоизоляции, применение утеплителя и цена

Среди теплоизоляторов, присутствующих в настоящее время на российском рынке, одним из самых востребованных является каменная вата. Её популярность обусловлена, главным образом, преимуществами этого материала. Она устойчива к открытому огню, монтаж материала легок и прост, ценник на каменную вату приемлемый.

Каменная вата — название группы материалов, которую составляют несколько разновидностей утеплителей. Один из них — базальтовый теплоизоляционный материал. Его технические характеристики определяются сферой его применения. Одним из главных его достоинств является экологическая безопасность. Поэтому его можно использовать при утеплении жилищ и при этом не опасаться за свое здоровье.

Вата из базальта

Этот тип утеплителя представляет собой одну из разновидностей минеральной ваты. У него есть несколько названий, под которыми он предлагается на рынке — базальтовая или каменная вата. В сравнении с другими видами минеральной ваты он обладает более высокими прочностными характеристиками. В сравнении с утеплителями на основе минерального волокна, изготавливаемой из шлаков металлургического производства, этот материал абсолютно безопасен с экологической точки зрения. Помимо этого его легко резать, а сложностей при его монтаже не возникает. Также необходимо отметить его долговечность, из-за чего цена на него завышена.

В структуре базальтовой плиты присутствуют волокна, которые представляют собой породы габбро-базальта в расплавленном виде. Они образуют тонкие волокна, которые составляет основу базальтовой ваты. По сути, это стекловолокно, только оно изготавливается не из обычного кварца, а из базальта. Появился этот уникальный утеплитель благодаря гавайцам. После очередного извержения вулкана жители островов обнаружили лаву, в которой после остывания они нашли удивительные волокна. Они отличались значительно длиной и были невероятно прочными. Позднее уникальные волокна, созданные природой, смогли повторить люди путем изобретения технологии производства базальтовых волокон.

Технология производства базальтовой плиты

Чтобы получить базальтовые волокна, берут горную породу и измельчают ее. Потом ее необходимо расплавить. Во время процесса плавления в специальной печи, куда помещается исходное сырье, температура доходит до 1500 градусов. Расплавленная масса затем поступает на специальные барабаны, где она вращается и обдувается струей воздуха. В результате получаются волокна, упругими и прочными волокна делает особый состав, который добавляется к ним. Посредством его обеспечивается связывание волокон. Далее масса нагревается до температуры 300 градусов, после чего пропускается два раза через пресс.

Технические характеристики базальтовой ваты

Базальтовая вата — уникальный материал с большим набором характеристик. О самых важных характеристиках базальтовых утеплителей мы расскажем далее.

Низкая теплопроводность

Строгой ориентации располагающиеся в базальтовой плите волокна не имеют. Их характеризует хаотичное размещение, поэтому воздушной и получается структура этого материала. Между каменными волокнами небольшой толщины присутствует множество прослоек воздуха. В результате образуется отличный теплоизолятор. Именно этим и объясняется тот факт, что у этой плиты коэффициент теплопроводности один из самых низких среди всех теплоизоляционных материалов. Этот показатель у него варьируется от 0,032 до 0,048 ватта на метр на Кельвин.

Влагопроницаемость стремится к нулю

Для этой плиты характерно такое свойство, как гидрофобность. Попадая на поверхность базальтовой ваты,

вода не может проникнуть внутрь. Благодаря этому изоляционные свойства базальтовой плиты не меняются даже при постоянном воздействии влаги. А если такой же эксперимент провести с обычной минеральной ватой, то она впитает в себя большое количество воды.

Большинство знает, что намоченная минвата не будет держать тепло, поскольку вода, попадая в поры, увеличивает теплопроводность этого утеплителя. Поэтому, если у вас возникла необходимость в утеплении помещения, в котором преобладает повышенный уровень влажности, например, сауны или бани, то лучший выбор теплоизолятора — базальтовая стекловата. Если говорить об этом показателе по объему, то у такой плиты он не превышает 2%.

Отличная способность пропускать пар

Вне зависимости от своей плотности базальтовое волокно обладает таким качеством, как паропроницаемость. Содержащаяся в воздухе влага легко проникает в утеплитель, при этом образования конденсата не происходит. Для бани и сауны это крайне важно. Намокание под воздействием влаги этой плиты исключено. Таким образом, базальтовая вата отлично сохраняет тепло. Поэтому, если помещение утеплено этим материалом, то температура в нем комфортная, а уровень влажности оптимальный. Показатель паропроницаемости у базальтовой плиты составляет 0,3 мг/(м•ч•Па).

Высокая сопротивляемость огню

Если отталкиваться от тех требований, которые к материалам для теплоизоляции предъявляют пожарники, то базальтовая плита относится к группе негорючих. Однако на этом все не заканчивается. Она может стать преградой на пути открытого огня. Максимальная температура, которую в состоянии выдержать этот теплоизоляционный материал, не достигнув точки плавления,

составляет 1114 С. Благодаря этому важному качеству использовать этот материал можно для изоляции приборов, работа которых происходит в условиях высоких температур.

Хорошая звукоизоляция

Если говорить об акустических свойствах этого материала, то они у него находится на довольно высоком уровне. Поэтому цена на него оправдана. Его использование для изоляции поверхности обеспечивает защиту от вертикальных звуковых волн, которые идут внутри стен. Поэтому, применяя его, можно не только утеплить здание, но и обеспечить ему защиту от внешних шумов. Материал хорошо поглощает звуковые волны, при этом уменьшает время реверберации. Это обеспечивает защиту от шума как самого помещения, которое изолировано этим теплоизоляционным материалом, так и соседних комнат.

Прочность материала

В структуре этого материала волокна базальта расположены хаотичным образом. Часть из них находится в вертикальном направлении. Этим и обеспечивается способность базальтовой ваты выдерживать значительные нагрузки. Так, при величине деформации в 10% этот материал имеет предел прочности на сжатие, который варьируется от 5 до 80 килопаскалей. От плотности, которые присущи этому материалу, во многом зависит значение этого показателя. Благодаря этому качеству можно быть уверенным в длительном сроке службы этого материала без изменения своих размеров и формы, хотя цена него довольно высока.

Биологическая и химическая активность — низкие

Базальтовая вата является химически инертным материалом. В этом состоит одно из важных его достоинств. Если изолировать этим утеплителем металлические конструкции, то это исключает появление на них ржавчины. Спокойно этот материал относится и к агрессивным биологическим средам.
Процессам гниения и плесени он не подвержен
.

Не поражается он и вредными микроорганизмами. Даже при нашествии в жилище мышей можно не сомневаться в том, что они не заведут гнездышко в этом утеплителе. А все потому, что грызунам каменная вата не по зубам. Так как этот материал обладает высокой стойкостью к воздействию агрессивных веществ, то его часто используют для изоляции технических сооружений, работа которых осуществляется в сложных условиях.

Безопасность в норме

Минералы базальта выступают в качестве основного сырья для производства каменной ваты. Волокна во время технологического процесса

соединяются при помощи формальдегидной смолы. Она обеспечивает материалу необходимую прочность, а помимо этого делает его плотным. Хотя и распространено мнение, что фенол — опасное вещество, но только не в этом случае. Пары этого состава не проникают на поверхность утеплителя. Даже во время технологического процесса испарения этого вещества крайне низкие. Они находятся на уровне, меньше допустимого — 0,05 миллиграмма на м2/час.

Где используют базальтовые утеплители?

Материал имеет самое широкое применение:

  • его можно использовать при строительстве различных конструкций;
  • при устройстве кровли этот материал применяется для её теплоизоляции;
  • также им изолируют перекрытия и перегородки в строениях;
  • стены не обходятся без утепления этим материалом.

Наиболее выгодно применять его:

  • в помещениях, в которых преобладает высокий уровень влажности;
  • для утепления фасадов, а также фасадных систем;
  • для теплоизоляции стен из МДФ-панелей;
  • выполнять работы по теплоизоляции трубопроводов различного диаметра и условий эксплуатации.

Минусы базальтового утеплителя

Как у любого другого теплоизолятора, у базальтовых утеплителей имеются как свои плюсы, так и недостатки. О преимуществах мы уже поговорили. Теперь стоит сказать о недостатках этого материала.

  • Цена — самый серьезный минус базальтовых утеплителей. По карману этот материал не каждому. Хотя он и натуральный, и достаточно прочный. Если вы решительно настроены на выполнение утепление таким теплоизолятором, сразу нужно готовиться к большим финансовым затратам.
  • При проведении работ с использованием базальтовых утеплителей от них могут открываться небольшие кусочки. Это приводит к тому, что в воздух поднимается столб базальтовой пыли. Вдыхать ее — не слишком приятное занятие. Это точно положительно не отразится на вашем здоровье. Поэтому при проведении работ в качестве меры безопасности необходимо одевать респиратор.
  • Хотя базальтовые утеплители обладают высокой паропроницаемостью, но использование его в некоторых случаях является нецелесообразным. Лучше выбрать другой – например, пенополистирол, цена на который выше. Каменная вата не подходит для работ по утеплению цокольного этажа или когда возникает задача по теплоизоляции фундамента дома.

Заключение

Без теплоизоляции в наши дни просто не обойтись. Чтобы в доме было тепло, необходимо наличие на стенах, крыше и иных конструкциях слоя теплоизоляции. Если требуется создать долговечную эффективную конструкцию утепления, то в этом случае лучший выбор — базальтовая вата, даже несмотря на ее высокую цену. Хотя базальтовая теплоизоляция и стоит дорого, но обладает большим набором прекрасных характеристик, которые позволяют жить в комфортной атмосфере в своем жилище и долгие годы не беспокоиться об обновлении этой теплоизоляционной конструкции.

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

Технические характеристики базальтовой ваты (утеплителя)

Содержание   

Базальтовая вата с клеем для минераловатных утеплителей — утеплитель, который по долговечности и теплоизоляционным характеристикам, превосходит большую часть существующих конкурентов. Использование базальтовой ваты широко распространено как в промышленном строительстве, так и при бытовой теплоизоляции жилых помещений.

Утеплитель из базальтового волокна

В данной статье мы детально рассмотрим технические характеристики базальтовых плит, познакомимся с технологией их производства, а также изучим отзывы, и выясним, какими преимуществами и недостатками обладает этот материал.

1 Сфера применения

Технология хаотичного расположения волокон внутри базальтового утеплителя придает ему не только хорошие теплоизоляционные, но и отличные шумоподавляющие свойства. Это характерно для всех видов базальтовой ваты, как для утеплителей с длинными, так и для изделий с короткими волокнами.

Теплоизоляционные свойства, превышающие аналогичные характеристики у большинства присутствующих на рынке утеплителей, являются причиной того, что базальтовая вата стала самым востребованным материалом для утепления стен, кровель, мансард и фасадов домов.

В современном строительстве базальтовые утеплители широко применяются для теплоизоляции разных элементов кирпичных, бетонных, деревянных и газобетонных построек.

Базальтовая вата (базальтовый утеплитель Изовол, например) обладает отличной эластичностью, что дает возможность утеплять ею не только ровные поверхности, но и объекты со сложной формой – трубопроводы, производственное оборудование и тд.

Базальтовые утеплители обладают высокой паропроводностью, что является как  их преимуществом, так и недостатком при утеплении разных поверхностей. Нередко при утеплении стен базальтовой ватой используются дополнительные ветрозащитные, гидроизоляционные и пароизоляционные материалы.

Свойства базальтовой ваты

к меню ↑

2 Технические характеристики

Плотность базальтовой ваты, в зависимости от технологии изготовления, может колебаться в пределах от 30 до 100 кг/м³. Ведущие производители выпускают базальтовые утеплителя для разных условий применения.

К примеру:

  • утеплители для теплоизоляции пола, либо чердачного перекрытия – мест, где материал может подвергаться механическим нагрузкам, обладают плотностью в 75-90 кг/м³;
  • утеплителя для вентилируемых фасадов (теплоизоляция Изовер) – около 50 кг/м³;
  • материалы для внутренней теплоизоляции помещений 30-40 кг/м³.

Помимо плотности, немаловажным фактором, от которого зависят общие прочностные характеристики материала, является сопротивление напряжению сжатия, которое у качественного базальтового утеплителя составляет около 100 кПа. Прочность на растяжение – в пределах 90 кПа. Динамическая жесткость базальтовой вата составляет 5-50 Мн/м³, в зависимости от плотности.

От плотности также зависит показатель сосредоточенной нагрузки, которую утеплитель может испытывать под воздействием внешних факторов. К примеру, материалы, предназначенные для утепления кровель, как свидетельствуют отзывы, нормально переносят сосредоточенную нагрузку в пределах 200-700 Н.

Основная характеристика базальтовой ваты, а именно теплопроводность, может располагаться в пределах от 0.032 до 0.045 Вт/мК, в зависимости от качества и плотности материала. У качественных материалов, как правило, этот показатель равен 0.035 Вт/мК.

Для сравнения, средняя теплопроводность экструдированного пенополистирола составляет 0,038 Вт/мК, стекловаты 0,041 Вт/мК, пенополиуретановой пены – 0,028 Вт/мК как у теплоизоляции Урса.

Базальтовый утеплитель в форме плит

Одной из ключевых характеристик, имеющих непосредственное влияние на долговечность утеплителя, является гидрофобность – способность к впитыванию воды. У базальтовой ваты с этим всё в порядке – процент впитывания жидкости от общей массы плиты при частичном погружении составляет не более 1 процента, при этом, он не увеличивает со временем пребывания материала в влажной среде.

За счет того, что волокна базальтовой ваты не впитывают воду, утеплитель остается сухим, не увеличивает вес, и не теряет свои теплоизоляционные характеристики.

Класс горючести базальтовой ваты зависит от технологии её производства, чем большая концентрация связующего реагента в итоговом изделии, тем выше горючесть утеплителя.

Если концентрация не превышает 4.5%, то базальтовая вата как и утеплитель Hotrock будет относиться к классу НГ (полностью не горючий материал), если концентрация выше – к классу Г1 (материалы со слабой горючестью).

Температурные ограничения эксплуатации базальтового утеплителя класса НГ составляют 800 градусов, что позволяет использовать его для теплоизоляции производственных помещений с высокими требованиями к пожарной безопасности.

к меню ↑

3 Технология производства

Технологические особенности изготовления утеплителей на основе базальтовой ваты существенно отличаются с особенностями изготовления других минераловатных утеплителей, в частности стекловаты. Причиной тому являются несколько факторов:

  1. Химический состав базальтовой горной породы отличается как от состава доменного шлака, так и от состава стекла;
  2. Базальтовая порода, используемая при производстве утеплителей, является самодостаточным материалом, обладающим естественной гомогенизацией;
  3. При производстве базальтового расплава из твердой породы отсутствуют операции, которые необходимы для получения расплава из стекла: остужения и осветления массы;

Структура базальтовой ваты

Данные нюансы сильно влияют как на особенности технологии производства базальтовой ваты, так и на задействованное в её реализации оборудование.

Базальтовые породы, использующиеся в качестве базового сырья, помещаются в дробилку, в которой происходит их дробление на небольшие фракции с размером от 5 до 20 миллиметром. Далее, требуемое количество размельченной породы с помощью машин-загрузчиков перевозится в камнеплавильную печь.

На сегодняшний день существуют две широко используемые технологии получения расплава из базальтовой породы. Первая – термообработка в доменных печах, температура в которых в процессе плавления достигает отметки в 1500 градусов, вторая – воздействие на породу электромагнитным излучением, по принципу микроволновки.

Процесс плавления базальта контролируется разнообразным компьютерным оборудованием, которое останавливает плавку при получении расплавом необходимой консистенции. По завершению плавки базальтовый расплав, схожий с раскаленной лавой, подается в центрифугу, внутри которой установлен вращающийся барабан.

Подача расплава на барабан подается при сильном давлении. При попадании на охлажденный барабан, под воздействием центробежной силы и перепада давления (также на расплав воздействует сильный поток воздуха), из расплава формируются отдельные базальтовые волокна на базальтовую теплоизоляцию Парок, например.

Полученные волокна собираются и по конвейеру подаются в камеру химической обработки, где базальт пропитывается связывающим реагентом, и другими присадками, придающими итоговому изделию требуемые свойства.

Производственная линия по изготовлению базальтовой ваты

Обработанные волокна транспортируются  к маятниковому укладчику, который формирует из волокон ковер необходимой толщины и плотности. Особенностью маятникового укладывающего оборудования является то, что волокна они раскладывают в хаотической последовательности.

Хаотичное расположение волокон базальтового утеплителя для стен не только улучшает его прочностные характеристики, но и придает изделию, как свидетельствуют отзывы, неплохие звукоизоляционные свойства.

Сформированный ковер попадает в камеру термической обработки, где прогревается до температуры 200 градусов, при которой происходит активизация связывающего реагента, и базальтовые волокна получают прочные соединения.

Из камеры термообработки утеплитель попадает на фасовочную линию, где он нарезается на участки заданной формы (базальтовый утеплитель выпускается в виде рулонов и плит), и упаковывается полиэтиленовой пленкой.

к меню ↑

4 Отзывы о продукции

Многочисленные положительные отзывы, исходящие от людей, имевших опыт работы с данными утеплителями, свидетельствуют о том, что базальтовая вата является одним из лучших существующих на сегодняшний день теплоизоляционных материалов.

Чтобы вы смогли составить полную картину о преимуществах и недостатках данного материала, предлагаем вам познакомится с некоторыми из таких отзывов.

Утепление стен базальтовой ватой

Андрей, 49 лет, Омск:

Проживая в многоквартирном доме, о необходимости утепления жилья не задумывался вообще. Однако, около двух лет назад мы продали квартиру и переехали в частный двухэтажный дом в пригороде.

Именно тогда и возникла необходимость в теплоизоляции, поскольку при достаточно мощной отопительной системе, зимой в доме было постоянно холодно.

Выбирал утеплитель я не долго, поскольку хвалебные отзывы знакомых, ранее утеплявших свое жилье, быстро склонили меня к этому материалу.

Могу сказать, что отзывы подтвердились — базальтовая вата действительно отличный утеплитель. Я выполнял теплоизоляцию лагового пола и стен снаружи дома. Температура в помещении после утепления поднялась почти на 4 градуса. А вообще мне очень нравится как базальт, так и эковата.

Виталий, 35 лет, Москва:

Базальтовая вата, на мой взгляд, самый универсальный утеплитель. Им можно и пол утеплить, и стен, и потолок, и фасад. Более того, учитывая минимальную теплопроводность и качество этого материала, утепление будет эффективным и долговечным.

Лично я с помощью базальтовой ваты выполнял утепление стен изнутри дома и чердачного перекрытия. Все теплоизоляционные работы выполнял своими руками, могу сказать, что с плитными утеплителями очень просто работать. В общем, с какой стороны не подойди – действительно хороший материал.

к меню ↑

5 Анализ характеристик базальтовой ваты Роквул (видео)

характеристики и свойства, теплопроводность, плотность, вредна ли для здоровья или нет, горит ли, какую температура выдерживает и прочие

Спрос на тепло- и звукоизоляционные материалы постоянно растет. В связи с чем производители увеличивают объемы производимой продукции, совершенствуют применяемые технологии, тем самым предлагая качественные материалы. Одним из наиболее распространенных является базальтовая (или каменная) вата, активно использующиеся в строительстве. Востребованности базальтовой ваты способствуют ее характеристики и свойства, подробно представленные далее.

Описание

Базальтовая вата — это разновидность минеральной ваты, которая представляет собой волокнистый материал, предназначенный для утепления и термоизоляции дымоходов, трубопроводов и т.д.

История базальтовой ваты началась с породы, в честь которой она и названа. Базальт относится к кайнотипным камням, то есть тем породам, внешний вид который не меняется с «возрастом». Базальт — это порода, образующаяся из магмы, которая имеет плотную и зернистую структуру. В качестве зерен выступают минералы магнетит и титаномагнетит, климопироксен, вулканическое стекло. Пластичность базальта позволяет ему вырываться на поверхность через жерла вулканов под давлением раскаленных газов. Воздух охлаждает магму, которая застывает в форме нитей. В таком виде порода была впервые увидена жителями Гавайских островов в 1930-х годах. Позже порода была воссоздана лабораторным путем.

Базальтовая вата, нередко используется как утеплитель для парной в каркасных банях

Промышленная базальтовая вата отличается от вулканической. Однако, структуры похожи — масса, состоящая из волокон (нитей), внутри которых воздух. Внешне базальтовая вата имеет бежевый или серый цвет. В вате природного происхождения нити располагаются хаотично, но технология производства заводских материалов позволяет отметить и длину нитей, которая составляет порядка 50 мм., и толщину, измеряющуюся в микронах, и диаметр.

Выпуск ваты в промышленных условиях осуществляется посредством выдувания расплава базальта, процесс осуществляется в закрытых печах. В качестве сырья используются осколки породы с карьеров, которые расплавляют в агрегатах. Из расплавленной массы выдувают нити, которые наматываются на вращающийся барабан. Не до конца застывшие волокна разрезают, скрепляют полимерами (чаще всего используются битумные смолы) и пускают под раскаленный пресс. В результате готовая продукция имеет форму матов или плит. Хотя встречаются и другие формы. В любом случае вата обладает представленными далее особенностями.

Характеристики и свойства: огнеупорная, негорючая ли и прочие

Именно характеристики обеспечивают широкое распространение базальтовой ваты для решения различных задач, в частности, для звуко- и теплоизоляции помещений различного назначения. В общем базальтовая вата является универсальным материалом. 

Коэффициент теплопроводности материала толщиной 100 мм. и не только

Теплопроводность — это способность тел проводить теплоту от более нагретых частей к менее нагретым. Для количественной оценки данного показателя существует коэффициент теплопроводности, отражающий свойство материалов проводить тепловую энергию. Коэффициент обозначается греческой буквой лямбда, измеряется в ваттах на метр-кельвин, краткое обозначение — Вт/(м·K).

Утеплитель базальтовый ИЗОБОКС ЭкстраЛайт-31 100Х600Х1200 мм/4,32м2/0,432м3/6шт. Фото Стройландия

Чем больше коэффициент, тем лучше вещество (материал) проводит тепло. Соответственно при решении задач по утеплению следует выбирать материалы с малым значением. Теплопроводность базальтовой ваты варьируется в границах от 0,032 до 0,048; значение зависит от нескольких факторов, в частности, плотность, производитель, качество.

Например, лист толщиной 100 мм. (наиболее востребованная разновидность) держит тепло аналогично кирпичной стене шириной 1150 мм., коэффициент составляет от 0,035 до 0,042 Вт/(м·K). Данные значения демонстрируют высокую эффективность теплоизоляции из базальтовой ваты.

Плотность

Плотность — физическая величина, определяемая как соотношение массы тела (в данном случае материала) к занимаемому этим телом (материалом) объема. Для обозначения показателя используется греческая буква p (ро), реже D или d. Измеряется плотность в кг на куб.м.

Плотность базальтовой ваты в зависимости от технологии производства колеблется от 30 до 100 кг/куб.м. Ведущие предприятия отрасли выпускают материалы для различных условий эксплуатации, например, для мест, где материалы будут повергаться механическим нагрузкам (теплоизоляция пола, отделка фасадов зданий) следует выбирать вату с плотностью 75-90 кг/куб.м., для внутренней отделки стен подойдут листы в 30-40.

Горит или нет, какую температуру выдерживает, температура плавления и горения

Класс (степень) горючести ваты зависит от технологии изготовления. Чем большее количество связующих компонентов (в качестве которых выступают напомним полимеры) использует производитель, тем выше горючесть материала. Различают два класса горючести: базальтовая вата с концентрацией связующего реагента не более 4,5% относится к классу полностью негорючих (маркировка НГ), концентрация выше — к классу материалов со слабой горючестью (Г1). Класс указывается на упаковке.

Утеплитель Rockwool Рокфасад 100х600х1000 мм 1,2 кв.м. Фото Петрович

Материалы НГ эксплуатируются при температурах 800-1000 градусов. Так как базальтовая вата негорюча, то температуры горения у материала нет. Плавиться вата начинается при температуре в +1114 градусов при воздействии открытого огня температурой не менее 1000°С в течение двух часов. Дымообразование при плавлении минимально, вредных веществ не выделяется. При выборе базальтовой ваты следует выбирать материалы от известных производителей. В противном случае существует вероятность приобретения некачественных утеплителей, произведенных с нарушением государственных стандартов.

Экологичность

Базальтовая вата производится из экологически чистого сырья, поэтому даже при воздействии высоких температур и влажности, при воздействии открытого огня не выделяется вредных для человека и животных.

Прочие

Следует отметить и другие характеристики и свойства базальтовой ваты:

  • Отличные гидрофобные (водоотталкивающие) характеристики, вата не впитывает и не накапливает влагу, она ее отталкивает, в результате теплоизоляционные свойства не изменяются. Базальтовая вата имеет в своем составе волокна, которые характеризуются гидрофобностью. Кроме этого, крупные производители применяют специальные добавки, увеличивающие
    способность утеплителя отталкивать влагу. Коэффициент водопоглощения не превышает 2% об объема самого материала.
  • Отличная способность пропускать пар. Независимо от плотности материал отличает высокая паропроницаемость, что особенно важно при использовании в банях и саунах, при наружней отделке. В помещениях, имеющих изоляцию из базальтовой ваты, сохраняется оптимальный температурный и влажностный режим.
  • Хорошие звукоизоляционные характеристики. Базальтовая вата способна приглушать звуковые волны, что обеспечивает изоляцию от шумов.

Базальтовый утеплитель Paroc eXtra Smart 50х600х1200 мм 7,2 кв.м. Фото Петрович

  • Высокая прочность. Хаотичное расположение волокон обеспечивает отличную прочность на сжатие (от 5 до 80 кПа), на растяжение (максимальная величина составляет 90 кПа). Прочность материала позволяет использовать базальтовую вату в частности для фасадного утепления стен, что позволяет получить привлекательную по дизайну и надежную отделку.
  • Устойчивость к химическим веществам, базальтовая вата сохраняет собственные свойства и форму при взаимодействии с кислотами и щелочами.
  • Длительный срок эксплуатации, который составляет 50-80 лет, это намного больше аналогов.
  • Простота монтажа, инструкция по укладке позволяет выполнять процесс своими руками, для этого не требуется специальное оборудование и наличие особых навыков. Следует только иметь средства защиты (перчатки, очки, респиратор) и спецодежду.
  • Малый вес упрощает и удешевляет процесс хранения, транспортировки и монтажа, позволяет не беспокоиться о дополнительной нагрузке на фундамент и несущие конструкции.

Популярные вопросы

Отдельные характеристики базальтовой ваты вызывают повышенный интерес пользователей Интернета, в результате чего возникают дополнительные вопросы, наиболее популярные представлены далее.

Вредна для здоровья или нет

Активное использование базальтовой ваты в качестве утеплителя порождает вопрос о безвредности материала, с которым контактируют люди. Поэтому важно знать представляет ли состав угрозу. Как уже было сказано ранее, используемое сырье и готовая продукция полностью экологичны, поэтому не представляют никакой опасности.

Вред здоровью может нанести только некачественно изготовленный материал, отсутствие изоляционного строя также может послужить для возникновения проблем. При монтаже изделия на основе базальта могут рассыпаться, при отсутствии индивидуальных средств защиты возможно попадание частиц в легкие, на кожу, что опасно возникновением аллергических реакций, в глаза — существует вероятность повреждения слизистой оболочки.

Живут ли мыши в вате

Данный вопрос особенно волнует владельцев частной недвижимости: дома, дачи, бани и т.д. Базальтовую вату (также как и стекловату) мыши могут не только погрызть, но и преобразовать в жилище для себя. В результате поселения грызунов утеплитель перестает выполнять собственные функции.

Избавиться от мышей сложно, использование отравы от грызунов может негативно сказаться на здоровье жильцов. В качестве альтернативы используют мышеловки, ультразвуковые устройства, полынь. Но в каждом конкретном случае существуют некоторые трудности, поэтому проще избежать появления мышей. Поэтому для утепления нижних уровней здания следует выбирать твердые или сыпучие материалы.

Сферы применения

Характеристики базальтовой ваты делает ее универсальным материалом, применяющимся как внутри, так снаружи зданий различного назначения. Утепление базальтовой ватой подходит для бань и саун, дымоходов и трубопроводов, металлоконструкций. Материалом утепляют стены, перекрытия, полы, важным является правильный выбор и другие задачи, решаемые с помощью базальтового материала.

Термоизоляция трубы с помощью базальтовой (каменной) ваты. Фото СуперПечи

Сравнение

Все материалы имеют собственные плюсы и минусы, поэтому при сравнении важнее учитывать какие задачи необходимо решить. Базальтовая вата имеет некоторые сходства с эковатой: теплоизоляционные свойства зависят от плотности, материалы устойчивы к гниению и горению. Эковата не обладает прочностью структурой поэтому самостоятельный монтаж затруднителен.

При сравнении с минеральной ватой следует отметить превосходство материала на основе базальта в соответствии с термоизоляционными параметрами.

Шлаковата как и базальтовая изготавливается в форме плит. Высокая гигроскопичность не позволяет использовать шлаковату в жилищном строительстве. Это только некоторые схожие и отличительные параметры материалов, прочие представлены здесь.

Производители

Отличия присутствуют в материалах не только разных типов, но и произведенных разными предприятиями. Ведущие компании предлагают широкий выбор базальтовых материалов, имеющие некоторые различия в основных характеристиках, прежде всего, теплопроводность и плотность. Известными производителями являются Rockwool, Технониколь, Knauf, Isover, а также другие предприятия, ассортименту и особенностям продукции которых посвящена отдельная статья.

Видео

Где купить

Широкий выбор базальтовой ваты предоставляется не только производителями, но и поставщиками. Компании реализуют обширный ассортимент качественных материалов от ведущих российских и зарубежных предприятий. Некоторые организации представлены здесь.

Характеристики базальтовой и минеральной ваты 

Сегодня на современном строительном рынке можно обнаружить широкий выбор различных утеплителей. Среди этого количества самыми востребованными материалами для утепления можно считать: минеральную либо базальтовую вату. Поэтому сегодня портал Beton-Area.com поможет узнать что лучше минвата или базальтовая вата.

Базальтовая вата и ее особенности

Базальтовая вата в качестве основы имеет стекловолокно, которое производится из габбро — базальтовой породы в результате переплавки. Плита из такого материала значительно отличается от листа минеральной ваты. Но не стоит думать, что такой материал значительно лучше минеральной ваты. Оба этих материалов имеют свои плюсы и минусы.


Базальтовая вата имеет следующие технические характеристики:

  1. Итак, подобный материал не имеет в своем составе токсичных веществ. Поэтому при горении этот материал не выделяет в атмосферу едкого дыма.
  2. На утеплителе из базальтовой ваты не образуются загрязнения.
  3. Базальтовая вата не боится воздействия грибковой плесени.
  4. Подобный материал не боится высоких температур. Кроме того, материал очень легко и удобно транспортировать на абсолютно любые расстояния.

Добавить вышесказанное, нужно лишь длительным сроком эксплуатации, который при соблюдении всех установленных моментов может увеличиться на 50 лет.

Утеплитель из базальтовой ваты будет отличаться низкой степенью звукопроводности. Поэтому такой материал подойдет для звукоизоляции различных помещений. Утеплитель из базальтовой ваты считается невзрывоопасным веществом, поэтому его можно смело использовать для изоляции горячих и агрессивных сред.

Химический состав базальтового утеплителя не содержит известняковых пород и доломита. Поэтому такой материал  не представляет интереса для грызунов.

  • Базальтовая вата отличается особенным строением. Волокна этого утеплителя могут располагаться в вертикальном и горизонтальном направлении. Благодаря такому строению, подобный материал характеризуется высокой степенью жесткости.
  • Базальтовая вата обладает водоотталкивающими свойствами. Поэтому этот материал, может пропускать влагу не накапливая ее в своем составе.

Выше мы назвали все достоинства этого материала. Как видите, их существует предостаточное количество. Но не нужно забывать о недостатках базальтовой ваты. Теперь нужно назвать именно их.

Итак, к минусам можно отнести в первую очередь высокую цену материала. Другим недостатком является состав самого материала. К примеру, утеплитель на основе базальтовой ваты «Изовер» имеет большое количество швов. По этой причине могут быть  снижены  важные теплоизоляционные качества.

Другим отрицательным моментом подобного материала является высокий уровень прочности. В некотором роде использование во время производства фенольной связующей может сделать материал с экологической точки небезопасным утеплителем.

Чем отличается базальтовая вата от других утеплителей

Если рассмотреть базальтовую вату повнимательнее, то можно увидеть другие преимущества этого материала, которые существенно отличаются от преимуществ других подобных утеплителей.

Самым важным моментом является низкий уровень биологической и химической пассивности. Этот фактор выгодно отличает базальтовую вату от стекловаты и прочих подобных материалов.


Вата, которая имеет в своем составе базальт характеризуется  хорошей пластичностью. Более того, благодаря такой структуре во время монтажа материал не осыпается.

Исходя из этих характеристик следует сказать, что сырье обладает значительным объемом и имеет хорошие характеристики прочности. Поэтому такой материал выделяется повышенными теплоизоляционными качествами.

Нужно сказать, что все утеплители, которые производятся на основе минеральных веществ раздражают у человека, который с ними работает верхние слизистые пути. Поэтому работать с подобными материалами можно лишь только в специальных защитных средствах. Ведь только лишь в таком случае есть возможность обезопасить себя и всех окружающих от неприятного воздействия такого материала.

Особенности минеральной ваты

Про минеральную вату можно сказать многое. Однако сейчас нужно перечислить главные характеристики такого материала для утепления. Итак, минеральная вата отличается: низкой плотностью и сравнительно небольшим весом. Кроме того, такой материал формирует небольшую нагрузку на любую конструкцию.

Какой материал лучше всего выбрать

В первую очередь нужно сказать, что минеральная вата отличается сравнительно небольшой стоимостью. А вот стена, утепленная  базальтовым  покрытием обойдется в несколько раз дороже.

  • Минеральная вата отличается меньшим объемом. При транспортировке она занимает меньше места. Кроме того мин вата  быстро восстанавливает свою форму даже после повреждения во время сложной транспортировки.
  • Минеральная вата — это более пластичный утеплитель, который может использоваться даже на неровных поверхностях.

Если вы хотите знать ответ на вопрос, какой материал выбрать для утепления? Нужно прежде всего определить условия эксплуатации. Если вы желаете купить долговечный и экономичный вариант утеплителя, то в таком случае нужно выбрать базальтовую вату.Действительно, такой материал отличается продолжительным эксплуатационным сроком. Кроме того, базальтовую вату можно использовать для утепления абсолютно любых частей жилища. К примеру, подобным материалом утепляют: пол, стены и даже потолок.

Читайте полезный материал: Строительные материалы для внутренней отделки дома
В общем, если сравнить все характеристики обоих материалов, то можно с уверенностью сказать, что эти утеплители  имеют похожие свойства. Базальтовая вата может свободно находиться в абсолютно любых условиях. Поэтому этот утеплитель разрешается  эксплуатировать любым удобным способом. Многие люди учитывают такие характеристики, поэтому исходя из этого они отдают предпочтение именно этому утеплителю.

Минеральная базальтовая вата — характеристики утеплителя

Выбирая утеплитель, а одновременно звукоизоляцию, для потолка или стен, начинающий ремонтник может растеряться: минеральная вата или пенопласт, пеноизол или пенополиуретан? Большинство застройщиков, да и простых граждан, останавливают свой выбор на самом «теплом» материале  –вате, пусть и минеральной.

Что же это такое?

Минеральная вата по ГОСТу – это волокнистый материал на синтетическом связующем, изготавливаемый из минералов базальтовой группы. Выпуск минваты (МВ) осуществляется при температуре плавления исходного сырья около 800о С, поэтому такой утеплитель не поддерживает горения, обеспечивая пожаробезопасность.

Современную минеральную вату на синтетическом связующем можно считать натуральным материалом, потому что технологический процесс ее изготовления похож на естественный взрыв вулкана. В природе расплавленный при температуре 1500о С природный базальт в виде лавы выбрасываются с большой силой из жерла, образовывая волокнистые клубы, которые, падая на землю, охлаждаются и формируют волокна, напоминающие по внешнему виду потрепанную базальтовую минеральную вату.

На предприятиях, где производят такой утеплитель, как минеральная вата, в основном применяют базальтовые породы вместе с известняковыми камнями. После нагревания, глажки, формировки получают плиты теплоизоляционные, маты из минеральной ваты, рулонные материалы и другие типы теплоизоляционных изделий (войлок, гранулы, «сегменты», «скорлупа» и др.).

Виды минеральной ваты

Термин «минеральная вата», в зависимости от исходного сырья, включает несколько разновидностей, согласно ГОСТу «Материалы и изделия теплоизоляционные»:

  •  Стеклянная вата (стекловата), которую получают из отходов стеклянной промышленности. Такая волокнистая минеральная теплоизоляция обладает повышенной упругостью, высокой химической стойкостью, отличной прочностью. Имеет светло-желтый цвет. К недостаткам стекловаты относится повышенная ломкость волокон, которые попадая в одежду, трудно удаляются, вызывают зуд. Очень опасно вдыхание мелких, острых обломков, попадание их в глаза, поэтому работать со стекловатой нужно в плотно прилегающей спецодежде.

  • Шлаковая вата производится из расплава металлургического шлака с последующей переработкой в стекловидный волокнистый материал. Находит применение в виде готовых теплоизоляционных плит, матов прошивных из минеральной шлаковой ваты, созданных на синтетическом связующем.
  • Каменная вата – разновидность минваты, отличная звуко- и теплоизоляция, производимая из расплавленной горной породы (габбро-базальтовой группы). Базальтовая минеральная вата – экологичный материал, на 95 % состоящий из натурального камня, является негорючим и паропроницаемым, может быть любого оттенка: от коричневато-желтого до зеленоватого.

Свойства и характеристики минеральной ваты

Получаемый промышленным методом волокнистый утеплитель (минвата) по своим качествам похож на асбестовое волокно. Базальтовая минеральная вата характеризуется прочностью, высокой устойчивостью к большим температурам, к действию органических веществ (масел, щелочей), химических реактивов, она обладает прекрасными тепло- и звукоизоляционными свойствами.

Утеплитель в виде базальтовой минваты обладает превосходными водоотталкивающими свойствами. При попадании влаги на поверхность такой теплоизоляции, она не сможет проникнуть в ее толщу, поэтому МВ остается сухой, сохраняя высокие теплозащитные показатели.

Независимо от плотности или толщины минеральной ваты, она обладает высокой паропроницаемостью. Водяные пары легко проходят сквозь такую теплоизоляцию, оставляя ее сухой и не конденсируясь внутри материала.

Базальтовый утеплитель из МВ, обладая низкой теплопроводностью, гарантирует прекрасные акустические свойства: он способен улучшать воздушную звукоизоляцию помещения, снижать звуковой уровень в соседних комнатах.

При  утеплении минеральной ватой можно быть уверенным в обеспечении пожарной безопасности, благодаря тому, что базальтовый утеплитель – это негорючие вещество. Такая теплоизоляция эффективно препятствует распространению пламени, может использоваться даже в качестве огнезащиты при температурах до 1000о С.

Минеральная вата, характеристики которой позволяют использовать ее практически без ограничений, находит применение при:

·         утеплении фасадов

·         звуко- и теплоизоляции кровли

·         утеплении стен, перегородок, а также полов

·         каркасном строительстве

·         теплоизоляции трубопроводов и т. д.

При покупке «правильного» утеплителя обычно берутся во внимание множество факторов: экологичность, натуральность, цена, качество, индивидуальные предпочтения и безопасность минеральной ваты или иного материала. Выбор – за Вами!

Характеристики базальтовой фибры как упрочняющего материала для бетонных конструкций

Реферат

В этом исследовании исследуется применимость базальтовой фибры в качестве упрочняющего материала для конструкционных бетонных элементов посредством различных экспериментальных работ по оценке прочности, механических свойств и упрочнения на изгиб. Базальтовое волокно, используемое в этом исследовании, было произведено в России и показало предел прочности на разрыв 1000 МПа, что составляет около 30% углерода и 60% высокопрочного стекловолокна (S-стекло).Когда волокна были погружены в раствор щелочи, базальтовые и стеклянные волокна потеряли свой объем и прочность с продуктом реакции на поверхности, но углеродное волокно не показало значительного снижения прочности. В ходе ускоренного испытания на атмосферостойкость было обнаружено, что базальтовое волокно обеспечивает лучшую стойкость, чем стекловолокно. Однако базальтовое волокно сохраняло около 90% нормальной температурной прочности после выдержки при 600 ° C в течение 2 часов, тогда как углеродные и стеклянные волокна не сохраняли своей объемной целостности.В испытаниях по оценке упрочнения при изгибе усиление базальтовым волокном улучшило как податливость, так и предел прочности образца балки до 27% в зависимости от количества нанесенных слоев. Из результатов, представленных здесь, два слоя листов базальтового волокна были сочтены лучшей схемой упрочнения. Кроме того, усиление не обязательно должно распространяться по всей длине изгибаемого элемента. Когда одновременно требуется умеренное структурное усиление, но высокая огнестойкость, например, для строительных конструкций, усиление базальтовым волокном будет хорошей альтернативой среди других систем упрочнения из армированного волокном полимера (FRP).

Ключевые слова

(A) Волокна

(B) Высокотемпературные свойства

(B) Прочность

(D) Механические испытания

Рекомендуемые статьи Цитирующие статьи (0)

Полный текст

Copyright © 2005 Elsevier Ltd. Все права защищены.

Рекомендуемые статьи

Цитирующие статьи

Базальтовое волокно — обзор

9.3 Процесс прядения и свойства волокна

Базальтовые волокна могут быть получены из расплава базальтовых камней [23].В принципе, различают два разных вида базальтовых волокон — штапельные волокна и нити [14]. Сообщалось о различных методах производства для обоих типов. Производство штапельного волокна возможно непосредственно из мелких и расплавленных базальтовых камней. Однако эти штапельные волокна обладают асимметричными свойствами и упомянутыми только низкими механическими характеристиками. Для промышленного производства базальтовых штапельных волокон упоминаются два метода: «тип Юнкерса» и «центробежно-многоцелевой комплекс» [14,30].Для передовых применений базальтовые волокна производятся в виде нитей. Эти волокна производятся методом фильеры. Продукт этого процесса обычно состоит из нескольких сотен моноволокон, из которых состоят ровницы. Этот процесс очень похож на производство стекловолокна [14]. Пример таких базальтовых моноволокон представлен на рис. 9.3.

Рис. 9.3. Изображение базальтовых волокон с помощью сканирующего электронного микроскопа (СЭМ).

Для изготовления волокон из базальтовых камней необходимо содержание кремнезема 46% или более.Только при этом условии можно полностью расплавить камень без остатков, достичь соответствующей вязкости для образования волокон и получить после замораживания гомогенную аморфную фазу без кристаллических областей [23]. В общем, приготовление базальтовых волокон можно разделить на следующие этапы: подготовка сырья, плавление камней, гомогенизация расплава, прядение волокон и, наконец, нанесение клеящего вещества [14]. По сравнению с приготовлением расплавов для производства стекловолокна плавка камней для производства базальтового волокна является более сложной задачей.Причина этого — низкая теплопроводность и низкая прозрачность для инфракрасного (ИК) излучения базальтовых волокон. Инфракрасное излучение также называется тепловым излучением, и материал, который имеет хорошую прозрачность для теплового излучения, нагревается однородно и легче превращается в жидкость. По этой причине прозрачное стекло плавится легче, чем инфракрасный непрозрачный базальт. Для получения расплава базальтовых камней описан предварительный нагрев до 1450 ° C [14]. Еще одна проблема при приготовлении базальтового расплава связана с возможной неоднородностью природных базальтовых камней [31].Сообщается, что достаточная температура для прядения базальтовых волокон находится в диапазоне 1350–1420 ° C [23].

После получения однородного расплава в качестве исходного материала для процесса прядения, следующим этапом является прядение, включающее образование волокон, сопровождающееся охлаждением и затвердеванием расплава. На этом этапе может произойти проблемная кристаллизация, которой можно избежать с помощью термоизоляции и контролируемых процедур охлаждения [26,32]. Быстрый процесс охлаждения приводит к высокоаморфному базальтовому волокну, в то время как медленный процесс охлаждения увеличивает скорость кристаллизации базальтового волокна [32].Если процесс охлаждения осуществляется поэтапно, а не непрерывно, могут возникать различные типы кристаллических фаз, такие как плагиоклаз, магнетит и пироксен [22]. В целом должно быть ясно, что точный контроль температуры расплавленного базальта и температуры охлаждения абсолютно необходим для получения базальтовых волокон с превосходными и воспроизводимыми свойствами.

После образования волокон и охлаждения на базальтовые волокна наносится клей. Этот химический размер имеет большое значение, поскольку он существенно влияет на механические свойства базальтовых волокон [23].Клей в общем можно охарактеризовать как водный раствор различных химикатов, который наносят в процессе прядения после образования нити. Первая задача размера — удерживать волокна вместе и улучшать механические свойства. Вторая задача размера — улучшить притяжение волокна и матрицы в армированных волокном композитных материалах [14]. Для неорганических волокон, таких как стеклянные или базальтовые волокна, часто используются размеры, содержащие силановые соединения. Силановые соединения представляют собой металлоорганические соединения, в которых металлическая часть может связываться с поверхностью неорганического волокна, в то время как органическая часть имеет большее притяжение к органической матрице армированного волокном материала [26].Схематический обзор реакции силановых соединений на поверхности базальтового волокна показан на рис. 9.4, а на рис. 9.5 подробно показаны некоторые примеры этих силановых связующих соединений [33].

Рис. 9.4. Схематическое изображение действия связующих агентов на основе силана на границе поверхности базальтового волокна и полимерной матрицы в армированном волокном композитном материале [33].

Рис. 9.5. Химические структуры нескольких силановых соединений, используемых для модификации поверхности базальтового волокна с целью улучшения адгезии к матричным полимерам.Выше показана базовая структура, содержащая триметоксисилановое звено в качестве якоря для поверхности базальта и функциональную группу R, отвечающую за соединение с полимерной матрицей.

Помимо достижения вышеупомянутых свойств по размеру, часто также достигаются другие свойства, такие как улучшенная коррозионная стойкость, антистатические свойства и улучшенная устойчивость к истиранию [26]. Особая разработка — сочетание размера с новыми материалами, такими как углеродные нанотрубки (УНТ).Обработка базальтовых волокон силаном также может использоваться для нанесения на волокна УНТ. В этом случае силан используется для фиксации и расположения УНТ на поверхности базальтового волокна. Таким образом, модифицированные базальтовые волокна используются для изготовления армированных волокном материалов, которые описываются как композиты УНТ / эпоксидная смола / базальт и демонстрируют значительно улучшенную вязкость разрушения [34,35]. О других инновационных проклеивающих добавках сообщают Wei et al. [36,37]. Они описали модификацию поверхности базальтовых волокон с помощью так называемых гибридных проклейок, содержащих нанокремнезем и эпоксидные функции.

Такие системы могут быть реализованы с помощью золь-гель процесса с использованием тетраэтоксисилана (TEOS) и модифицированных эпоксидом силановых соединений, например, GLYMO, показанного на рис. 9.5. Частицы диоксида кремния имеют диаметр всего несколько нанометров, а функция эпоксидной смолы обеспечивает улучшенную адгезию к полимерной матрице в конечном армированном волокном материале. Основная идея здесь состоит в том, чтобы реализовать соединение на границе раздела поверхности базальтового волокна с полимерной матрицей, которое содержит неорганический кремнеземный компонент и органическую эпоксидную функцию.Конечная цель — улучшить адгезию полимерной матрицы к базальтовым волокнам [36,37]. Другой аспект использования клеящего вещества при производстве базальтового волокна — это предотвращение микротрещин на поверхности волокна за счет проклеивания. Применяя размер, можно избежать роста этих микротрещин и стабилизировать долговечность волокон [38]. Сообщается, что механическая стабильность, гарантированная размером, абсолютно необходима для таких производственных этапов, как производство гибридной пряжи, ткачество, вязание и отделочные процессы.Механические силы, действующие на волокна во время этих процессов, довольно велики, поэтому необходим размер, придающий волокну достаточную эластичность и гибкость [38].

Следует иметь в виду, что если замасливатели изготовлены из органического материала, они имеют более высокую термическую чувствительность, чем неорганические базальтовые волокна. Было замечено, что ровницы из базальтовых волокон уже потеряли значительную прочность после термообработки при 300 ° C [28,39]. Для этих материалов было определено, что с помощью термообработки можно удалить количество углерода на поверхности базальтового волокна [28].Перед термообработкой на поверхности базальтового волокна было обнаружено значительное количество углерода (15%), вероятно, связанное с органическим проклеивающим агентом. При нагревании на воздухе этот размер, вероятно, выгорает, а также устраняется положительное влияние размера на прочность ровницы [28].

Один из выводов этого исследования состоит в том, что необходимо разработать проклеивающие вещества с высокой термической стабильностью, особенно для использования в неорганических волокнах с высокой термической стабильностью. Только при наличии термостабильного клея можно в полной мере использовать термостойкость неорганического базальтового волокна.

Различные термостойкие проклеивающие вещества и их применение были исследованы Shayed et al. [40]. Исследовали ровинг из базальтового волокна, поставляемый Asamer Basaltic Fibers GmbH (Австрия). Эти ровницы уже содержат силаносодержащий клей. Дальнейшая модификация осуществляется с использованием различных термостойких полимеров, применяемых в качестве проклеивающего агента путем нанесения покрытия погружением. Применяются два типа проклеивающего агента — полисилазан (KiON HTT 1800) и полисилоксан (Silikophen P80 / MPA). Для испытания ровницы нагревают с повышением температуры, и испытания проводят в соответствии со стандартом ISO 3341 на нагретые волокна [40].Некоторые результаты этих механических испытаний представлены на рис. 9.6 и 9.7.

Рис. 9.6. Разрывная прочность базальтового ровинга с различными проклеивающими добавками при воздействии повышающихся температур [40].

Рис. 9.7. Прочность базальтового ровинга с различными проклеивающими добавками при повышении температуры [40].

Эти исследования привели к следующим результатам. Во-первых, поставленный базальтовый ровинг уже показал механическую стабильность при 400 ° C. Во-вторых, за счет применения полисилоксанового клеящего вещества механическая стабильность базальтового ровинга значительно улучшается, вероятно, потому, что проклеивающий агент прочно склеивает базальтовые волокна.В-третьих, оба дополнительных проклеивающих агента (полисилазан и полисилоксан) приводят к улучшенным механическим свойствам после термообработки при 500 ° C по сравнению с исходным базальтовым ровингом. Однако термообработка при 600 ° C в основном снижает механическую стабильность всех образцов [40].

Сделан вывод, что проклеивающие вещества, которые образуют пленку металлоорганического полимера на поверхности базальтового волокна, действуют как защитный барьерный слой от тепла. Таким образом подавляются процессы кристаллизации, вызванные нагревом, и сохраняется прочность волокна [40].Кроме того, эта полимерная пленка также может действовать как барьерный слой против кислорода из воздуха. Избегают окисления FeO, присутствующего в базальтовом волокне, и подавляют последующую кристаллизацию. Нагрев до более высоких температур 600 ° C, вероятно, также разрушает пленку металлоорганического полимера, поэтому ее защитные свойства для базальтовых волокон ухудшаются.

В целом можно сделать вывод, что проклеивающий агент является элементарным компонентом базальтовых волокон, который существенно влияет на свойства базальтовых волокон.Тип используемого проклеивающего агента следует выбирать в соответствии с потребностями и типом применения базальтовых волокон.

Обещанный потенциал композитов из базальтового волокна

Базальт в спортивных товарах. Весла для байдарок — одно из многих применений в спортивных товарах, в которых базальтовое волокно сочетает в себе «отдачу» и прочность. Источник | Весла Nimbus

Если вы добываете горную породу, первоначально образовавшуюся в результате быстрого охлаждения лавы, богатой магнием и железом, и найдете способ производить волокна из этой породы, неудивительно, что волокно будет обладать превосходными теплоизоляционными и огнестойкими свойствами. а также очень высокие рабочие температуры.Эти ключевые свойства сделали базальтовое волокно стандартным материалом для изоляционных материалов при высоких температурах, таких как футеровка промышленных печей и огнестойкий трос. Например, производитель базальтового волокна «Каменный Век» (Дубна, Россия) в больших объемах поставляет свою продукцию автомобильной промышленности США для изоляции выхлопных систем, а также производителям термостойких материалов промышленного назначения.

Помимо тепловых свойств, сочетание прочности, ударопрочности и химической инертности базальтового волокна также сделало его привлекательным кандидатом для применения в композитах.Таким образом, остается вопрос: когда полимерные композиты, армированные базальтовым волокном (BFRP), получат значительное проникновение на рынок?

Внутренняя шутка, сообщает Джеймс Стритман, менеджер Advanced Filament Technologies (Хьюстон, Техас, США), заключается в том, что приложениям BFRP «за последние 15 лет оставалось пять лет до крупного прорыва». Advanced Filament Technologies предлагает базальтовое волокно под торговой маркой Sudaglass, первоначально произведенное в Судогде, Россия, а теперь производимое GBF Basalt Fiber Co.(Чжэцзян, Китай). Если не считать шуток, осторожный оптимизм лучше всего описывает настроение Streetman — и в более общем плане настроение многих участников BFRP. Например, Ник Генкарелл, директор Smarter Building Systems (Ньюпорт, Род-Айленд, США), описывает рынок BFRP как «очень медленный, ровный, но в последние два года ситуация начала немного открываться». Строительные инженеры начинают более полно понимать необходимость BFRP ».

Одним из явных признаков того, что BFRP может быть готов к росту, являются недавние инвестиции в размере 20 миллионов долларов в строительство первого завода по производству базальтового волокна в Соединенных Штатах.Относительный новичок Mafic (Келлс, графство Мит, Ирландия) строит объект в Шелби, Северная Каролина, и планирует «разогреться» в третьем квартале 2019 года, сообщает Джеффри Томпсон, менеджер по маркетингу Mafic.

Казалось бы, привлекательность эксплуатационных характеристик базальтового волокна и потенциал значительного проникновения на рынок BFRP высоки. В результате производители базальтового волокна продолжают решительно преследовать этот рынок и сглаживают технические и рыночные проблемы, которые до сих пор не позволяли совершить прорыв.

Обращение базальта

Исходный материал из базальтового волокна. Быстро остывающая лава образует базальтовую породу, что помогает объяснить превосходные термические свойства базальтового волокна. Производители базальтового волокна ищут источники базальта с неизменным составом и свойствами. Источник | Mafic

Идея создания волокна из базальта не нова; первый патент на производство базальтового волокна был выдан в 1923 году, а его применение в военной технике широко исследовалось в 1950-х и 1960-х годах.Даже крупные производители стекловолокна изучали потенциал базальта, хотя в 1970-х годах они отказались от этого внимания, чтобы сосредоточить усилия в области исследований и разработок на стекловолокне с более высокими эксплуатационными характеристиками, включая стекло S-2. Хотя интерес к разработке композитов, армированных базальтовым волокном, за эти десятилетия рос и угас, в последние годы он сохраняется и растет.

В отчете MarketsandMarkets Research, опубликованном в июне 2015 года (Пуна, Индия), общий рост рынка базальтового волокна в краткосрочной перспективе, включая композитные и некомпозитные волокна, будет значительным.Согласно отчету, мировой рынок базальтового волокна в 2020 году достигнет 200 миллионов долларов, а совокупный годовой темп роста (CAGR) в период с 2015 по 2020 год составит 13,1 процента. «Мы находимся в процессе обновления нашего существующего исследования рынка базальтового волокна. — говорит Панкадж Кумар Тивари, младший менеджер MarketsandMarkets, — поскольку в 2018 году мы стали свидетелями значительных изменений на этом рынке ». В качестве факторов, способствующих изменению рынка, он называет растущее использование базальтового волокна в гибридных композитах, растущий спрос со стороны автомобильного рынка и привлекательность возможности вторичной переработки базальта в сочетании с его прочностью (которая, как говорят, выше, чем у E-стекла).Тивари также упоминает два конкретных события. В 2018 году Owens Corning (Толедо, Огайо, США) приобрела Paroc Group (Хельсинки, Финляндия), производителя базальтовых изоляционных волокон; Кроме того, Mafic и производитель проклейки волокон Michelman (Цинциннати, Огайо, США) объявили о партнерстве, ориентированном на композиты из базальтового волокна.

Тепловые свойства базальтового волокна представляют интерес не только для применения в некомпозитной изоляции. Возможности BFRP открываются в приложениях, требующих высоких и / или широких диапазонов рабочих температур.Другое свойство — ударопрочность — существенно отличает базальтовое волокно от стекла и углерода. Предварительное исследование Ахенского центра интегративной легкой конструкции и Institut für Textiltechnik der RWTH (Ахен, Германия), например, продемонстрировало примерно на 35 процентов более высокую удельную способность поглощения энергии у базальтовой гибридной дворовой ткани (HYWF) с полиамидом 6. смола по сравнению со стеклянным HYWF / полиамидом 6 и на 17 процентов выше по сравнению с углеродным HYWF / полиамидом 6.

Как материал природного происхождения, базальтовое волокно по своей природе более пригодно для вторичной переработки, чем другие армирующие волокна, и этот фактор учитывается в автомобильной и других отраслях промышленности.

Оксиды железа и алюминия базальтовой породы создают другие благоприятные характеристики. Например, базальтовое волокно обеспечивает лучшую коррозионную и огнестойкость, чем стекло E-glass. Кроме того, недавнее исследование, проведенное Mafic в сотрудничестве с Центром проектов Фраунгофера (Лондон, Онтарио, Канада), подтвердило более высокий модуль упругости, предел прочности на разрыв и прочность на межслойный сдвиг, удельную прочность на 40 процентов и удельную жесткость базальтового волокна на 20 процентов. / Эпоксидные испытательные панели по сравнению с Е-стеклом / эпоксидными панелями, изготовленными с использованием той же смолы и той же технологии изготовления.«Каменный век» сообщает о схожих результатах.

Базальтовое волокно отличается низким водопоглощением, что важно в строительстве и производстве труб. Базальтовое волокно не проводит электричество. Как материал природного происхождения, он по своей природе более пригоден для вторичной переработки, чем другие армирующие волокна, и этот фактор учитывается в автомобильной и других отраслях промышленности. В общем, Gencarelle называет базальтовое волокно «более компактным, зеленым и подлым» и более ударопрочным, чем другие варианты армирования. Эти характеристики указывают на золотую середину для BFRP в окне производительности между композитами из E-стекла и углеродного волокна.Как выразился Томпсон: «Мы пытаемся восполнить разрыв в стоимости и производительности между углеродным и стекловолокном. Этот сегмент рынка жаждал продукта, чтобы заполнить это пространство ».

Лучшее соотношение цены и качества. Узнаваемое благодаря своему уникальному цвету, базальтовое волокно, что более важно, обеспечивает уникальное сочетание эксплуатационных характеристик, которые помещают его в разрыв между ценой и производительностью между стеклом Е и углеродным волокном. Источник | Каменный Век

Сообщается, что переход от углеродного волокна к базальту является более простым экономическим обоснованием, чем переход от E-стекла к базальту, но оба варианта возможны.Что касается углеродного волокна, экономия затрат обычно является основным оправданием перехода на BFRP; Области применения, в которых углеродное волокно превышает требования к характеристикам, могут быть удовлетворены с точки зрения затрат, предлагаемых базальтом. В некоторых приложениях также важны различные режимы разрушения углерода и базальта. В то время как углеродное волокно при повреждении имеет тенденцию к катастрофическому «разрушению», а иногда и более чем в одном месте, базальтовое волокно испытывает то, что можно охарактеризовать как более мягкий режим разрушения.Streetman иллюстрирует: «Когда протез ноги из углеродного композита выходит из строя, пользователь падает; с базальтовым композитным протезом пользователь мог бы сесть ».

Несмотря на то, что относительная стоимость базальтового волокна снизилась по мере того, как методы производства стали более эффективными, оно по-прежнему дороже, чем E-стекло — вдвое дороже в случае применения в больших объемах — поэтому для того, чтобы приложение могло поглотить это увеличение стоимости, оно должно быть адекватно уравновешенным улучшением характеристик производительности, критичных для приложения.Характеристики, которые могут иметь значение, включают дополнительные механические характеристики, такие как жесткость и прочность, устойчивость к ударам, химическим веществам, коррозии и воде, а также различие в способе разрушения по сравнению со стеклом, которое имеет тенденцию к растрескиванию больше, чем базальт.

Препятствия для базальта

Основной метод производства базальтового волокна достаточно прост: так же, как и при производстве стекловолокна, базальтовое волокно экструдируется в нити из расплавленного сырья, в данном случае из добытых базальтовых пород.Эффективность использования базальтового волокна повышается за счет того, что для его создания не требуются вторичные материалы, или, как говорит Генкарелл, «один фунт камня превращается в один фунт волокна». Температура плавления базальта 1500 ° ° C также сопоставима со стеклом, для которого температура плавления находится в диапазоне от 1400 до 1600 ° ° C. Поскольку базальт непрозрачен, его труднее нагреть равномерно, чем стекло, и это возникла потребность в усовершенствовании производства, например, в хранении расплавленного продукта в резервуаре в течение длительного периода, погружении электродов в ванну или двухступенчатой ​​схеме нагрева.Эти достижения были сделаны и являются хорошо зарекомендовавшей себя технологией на заводах по производству базальтового волокна.

Тот факт, что сырье для базальтового волокна является естественным, приводит к одному серьезному техническому препятствию: непостоянным свойствам сырья. То есть порода, добытая из разных мест, различается по определенному количеству железа, магния и других компонентов. Ключевые параметры изменились на целых 10 процентов. Указывая на то, что стекловолокно сталкивается с той же проблемой в отношении разнообразия сырья, Streetman сообщает: «Мы продвигаемся вперед в предоставлении стандартизированного продукта.”

Заполнение пробелов. Данные показывают, что базальтовое волокно предлагает прочность на разрыв, сравнимую с прочностью на разрыв S-Glass, при стоимости, близкой к E-glass. Источник | Mafic

В прошлые годы различия в свойствах базальтового волокна препятствовали потенциальным применениям. «Когда было доказано, что базальт является лучшим волокном для данной области применения, — объясняет Томпсон, — неспособность заказчика полагаться на доступность, качество и стабильность материала означала, что в то время применение не будет коммерциализировано.«Преодолевая эту вариативность,« сырье является одновременно самым важным и наименее важным аспектом нашего процесса », — заявляет Томпсон. «Как только вы определите стабильный источник, это больше не проблема». Mafic использует европейский источник для своего ирландского предприятия. Он будет использовать тот же источник, когда начнет производство в США, но компания также нацелена на нераскрытый источник в США для будущих поставок на завод в США. Все производители волокна тщательно отбирают исходную руду и преквалифицируют ее, что, наряду с улучшением производственного процесса, привело к большей согласованности.

Исторически производство базальтового волокна контролировалось вручную, но производители волокна повышают качество и единообразие своей продукции, добавляя автоматизированный контроль. Генкарелле сообщает, что фабрика по производству базальтового волокна, которую он представляет, сертифицирована по стандарту ISO 9000. «Они делают упор на контроле качества сырья на всем протяжении всего процесса», — отмечает он. Он считает, что нижний предел отклонения составляет около 3 процентов, что, по общему признанию, может быть слишком высоким для применения в аэрокосмических конструкциях.Но есть и другие рыночные возможности, в том числе для применения в спортивных товарах, протезировании, криогенике и энергетике.

Что касается рынка, производители базальтового волокна сообщают, что сегодня самым большим препятствием является регулирование. «Многие области строительной индустрии, — объясняет Стритман, — могут использовать только те материалы, которые были включены в кодекс». Он упоминает Министерство транспорта Флориды как орган, который был «более дальновидным» и приближается к стандартам принятия базальтовых композитов.Генкарелл также отмечает, что Американский институт бетона признал, что базальтовая арматура соответствует требованиям института для арматурных стержней. Тем не менее, впереди еще много работы, прежде чем строительство и другие отрасли добьются широкого признания кодов базальтовых композитов.

Наконец, и это, пожалуй, наиболее важно, производители базальтового волокна оказались на рынке «уловки-22», особенно в том, что касается текущих применений E-стекла. Большой объем многих таких приложений означает, что текущее использование волокна превышает текущую мощность, которую могут начать производство базальтовых волокон.Даже если базальтовое волокно технически лучше всего подходит для применения, производители композитов не хотят брать на себя обязательства по дизайну BFRP, если они не знают, что могут получить достаточно продукта. И наоборот, поскольку для ввода в эксплуатацию большого завода по производству базальтового волокна требуется от двух до четырех лет, инвесторы в базальтовые компании хотят быть уверенными в том, что рыночный спрос будет на месте, когда завод будет запущен.

Деятельность BFRP

Текстиль базальтовый. Производители базальтового волокна разработали технологии калибровки и обработки волокон, достаточные для создания полного спектра тканей для композитных материалов.Источник | Mafic

Если поставщики базальтового волокна могут указать на одно приложение, которое особенно хорошо предвещает рост BFRP, это будет арматура. Как и арматура из стекловолокна, базальтовая арматура значительно легче обычной стальной арматуры, «фактически более чем на 70 процентов», — говорит Генкарелл. «Один человек может легко поднять 100-метровую катушку 10-миллиметровой базальтовой арматуры». «Преимущества перед стеклянной арматурой включают естественную стойкость базальта к ржавчине и коррозионным жидкостям и химическим веществам», — продолжает он. Это делает его подходящим для морских применений, химических заводов и других потенциально агрессивных сред.«Кроме того, влага из бетона не отслаивается, поэтому он не требует специального покрытия, такого как стеклопластиковые стержни», — добавляет он. Gencarelle также подчеркивает соответствие коэффициента теплового расширения базальтовой арматуры и бетона. Тот факт, что он не проводит ток, делает базальтовую арматуру хорошим вариантом для зданий, в которых размещаются МРТ или операции с интенсивным использованием данных.

Gencarelle сообщает о проделанной работе по привлечению фабрик по пултрузии базальтовой арматуры в США, отмечая, что такой шаг поможет увеличить долю рынка базальта как за счет избежания тарифов, так и за счет того, что эти заводы смогут конкурировать за проекты, в которых указан U.Арматура изготовлена ​​из С.

Еще одна растущая область применения базальтового волокна — это композитные трубы.

Работа над регуляторным фронтом продолжается. Базальтовая арматура включена в национальные строительные нормы и правила и широко используется в строительной отрасли таких стран, как Россия, Украина и Китай. «В некоторых других странах, таких как США, Канада, Великобритания, Италия и Польша, базальтовая арматура широко используется там, где сертификация не требуется, например, в бассейнах и садовых дорожках», — говорит Олег Кузякин, коммерческий директор компании Каменный Век.В этих странах ведутся серьезные работы по сертификации базальтовой арматуры. «В некоторых европейских странах, таких как Германия и Франция, этот процесс более дорогостоящий, длительный и сложный, чем в других, — добавляет Кузякин, — но мы наблюдаем рост интереса к базальтовой арматуре и в этих странах».

Более спорадическая активность характерна для других приложений и сегментов рынка. Уличный человек отмечает, например, что автомобильные компании использовали панели BFRP, состоящие из рубленого волокна и термопластической матрицы, чтобы улучшить ударопрочность и устойчивость к коррозии.Однако эти программы подошли к концу, и Streetman ничего не знает о какой-либо текущей работе BFRP в производственных автомобильных приложениях. Кузякин подтверждает: «Заказчики хотят использовать наше волокно для производства различных типов панелей для грузовых автомобилей, а также в автомобильных деталях, изготовленных из полипропилена или полиамидной смолы, но это пока не коммерческие проекты».

В Индии, России и Корее рубленое базальтовое волокно «Каменный век» используется для изготовления тормозных колодок. Компания также сообщает, что значительное количество ее волокна используется в баллонах для сжатого природного газа (СПГ) для автобусов и грузовиков, а также в жилых помещениях.

Еще одна растущая область применения — композитные трубы. Компания Wavin Ekoplastik (Костелец-над-Лабем, Чешская Республика) разработала полипропиленовую трубу со слоем, армированным базальтовым волокном, которая демонстрирует улучшение сопротивления давлению при высоких температурах на 50% и улучшение расхода на 20% по сравнению с трубой. базовая труба из стекловолокна / полипропилена.

Австралийский партнер Каменного Века Basalt Fiber Tech (Мельбурн, Австралия) поставляет базальтовые ткани для морского применения, а также во многих спортивных товарах используется волокно компании, хотя Кузякин отмечает, что в настоящее время это не очень объемные рынки.«Больший потенциал с точки зрения объема имеет применение ветроэнергетики», — сообщает Кузякин. «Wind — одно из самых известных приложений. Мы считаем это стратегически важным, но долгосрочным, поскольку очень долгие, сложные и дорогостоящие процедуры сертификации и квалификации ».

Крупный план лопастей для байдарки Nimbus показывает базальтовые волокна. Источник | Весла Nimbus

Протезы и ортезы, как упоминалось ранее, выигрывают от большей «отдачи» базальтового волокна.В статье CW за ноябрь 2018 г. сообщалось об одном таком приложении от Coyote Designs (Бойсе, Айдахо, США). Некоторые клиенты компании обнаружили, что полимерные композиты из углеродного волокна неудобно жесткие, а протезы страдают от высокого уровня отказов из-за растрескивания. Интересно, что еще одним фактором, сделавшим переход на базальт привлекательным, было то, что, в отличие от производства из базальтового волокна, производство из углеродного волокна включало в себя маски, защитное снаряжение и системы сбора пыли для здоровья и безопасности.BFRP улучшил изгибные свойства протеза и значительно снизил частоту отказов.

В спортивных товарах часто используется гибридная углеродно-базальтовая конструкция, чтобы получить преимущества каждого типа волокна. Цифровой журнал Basalt Today изобилует примерами, в том числе ракетками для бадминтона Wilson (Чикаго, Иллинойс, США), сноубордами Niche (Холладей, Юта, США) и веслами для байдарок Nimbus Paddles (Хериот Бэй, Британская Колумбия, Канада).

Будущее кажется близким

Хотя существенный прорыв в области BFRP еще не произошел, прогресс, похоже, наблюдается по всем необходимым направлениям: производственная эффективность и мощность, глобальное присутствие, проектирование и разработка продукции, а также регулирующая деятельность.«Мы думаем, что сегодня находимся в фантастическом месте, — заявляет Томпсон, — и наши клиенты демонстрируют нам, что они тоже в это верят, своим уровнем инвестиций и желанием увидеть, как наш объект в США будет запущен».

Предвидя значительные изменения в ближайшие 12–24 месяцев, Томпсон заключает: «Мы очень рады стать дополнительным составным инструментом в наборе инструментов».

Последние разработки в композитах из базальтового волокна:

  • В марте 2020 года компания Technical Fiber Products (TFP) представила вуаль из базальтового волокна, предназначенную для высокопроизводительных огнестойких композитов.
  • В июне 2019 года компания Anisoprint выпустила новое базальтовое волокно для использования в своих 3D-принтерах с непрерывным волокном.
  • В июне 2019 года немецкая компания Lipex Engineering GmbH объявила о планах строительства нового завода по производству базальтового волокна в России.
  • В мае 2019 года композит из базальтового волокна выиграл конкурс NASA 3D Printed Habitat Challenge.

Новый армированный материал для текстильного композита — Базальтовое волокно — Бесплатные статьи технической текстильной промышленности

Sr.Лектор

Главный исследователь карьеры Премия молодому учителю

(ГРАНТ НА ​​ИССЛЕДОВАНИЕ AICTE)

Кафедра текстильного машиностроения, Технологический и инженерный факультет,

М.С. Университет, Калабхаван, Барода: 3

, Гуджарат, ИНДИЯ.

электронная почта: [email protected]

Базальтовое волокно или волокно материал, сделанный из чрезвычайно тонкие волокна базальта, который состоит из минералов плагиоклаза, пироксена и оливина.Он похож на углеродное волокно и стекловолокно, но лучше физико-механические свойства по сравнению со стекловолокном, но значительно дешевле чем углеродное волокно. Он используется в качестве огнестойкого текстиля в аэрокосмической и автомобильной промышленности, а также также может использоваться в качестве композитного материала для изготовления таких изделий, как штативы.

Базальтовые волокна используются в широком диапазон областей применения, таких как химическая, строительная и морская секторов, не говоря уже о шельфе, ветроэнергетике, транспорте и авиакосмической промышленности. отрасли.Это связано с их превосходными свойствами: они не только могут похвастаться хорошая механическая и химическая стойкость, а также отличная термическая, электрическая и звукоизоляционные свойства.

ХАРАКТЕРИСТИКИ БАЗАЛЬТОВОЕ ВОЛОКНО

Сырье для базальтовых волокон это природный минерал, который принадлежит к семейству вулканических пород. Цвет базальта как минерала варьируется от темно-серого до черного.Базальтовые волокна минеральные волокна, которые на 100% неорганические. Совместимость волокна с матричными смолами составляет обеспечивается за счет использования органических проклеивающих веществ. Базальт хорошо известен в скальной форме и встречается почти во всех странах мира. Традиционно используется как щебень в строительстве и дорожном строительстве.

Волокно состоит из 100% минеральных непрерывных волокон. Основное внимание уделяется диапазону диаметров нити от 9 до 13 м. Эти диаметры дают лучший компромисс между прочностью, эластичностью и стоимостью.Они также безопасно превышают 5-метровый предел невосприимчивости. Как продукт не представляет опасности для здоровья и окружающей среды, он очень подходит для замена асбеста. Естественный золотисто-коричневый цвет получаемого ткани, кстати, можно покрывать в декоративных целях.

Основные характеристики армирующих базальтовых волокон.

  • Высокая прочность
  • Высокомодуль
  • Коррозионная стойкость
  • Устойчивость к высоким температурам
  • Расширенный диапазон рабочих температур
  • Простота обращения

МЕХАНИЧЕСКИЕ И ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Удельная прочность на разрыв (отношение: напряжение разрыва, деленное на плотность) базальтовых волокон во много раз превышает плотность стальных волокон.Базальт примерно на 5% плотнее стекла. Модуль упругости при растяжении (модуль E, модуль Юнга) базальтовых волокон выше, чем волокон Е-стекла. Это делает базальт волокна и ткани, привлекательные для армирования композитов. Низкий удлинение идеально эластично вплоть до разрыва приводит к очень большим размерам стабильные ткани. Базальтовый текстиль демонстрирует достаточную податливость и драпируемость. Они обладают хорошей устойчивостью к усталости. Пряжа демонстрирует низкие коэффициенты трения. против.большинство материалов.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Электротехнические приложения от изоляционные панели для изготовления плат с использованием базальта востребованы. Его химическая стойкость также явно лучше, чем у стекла E, что позволяет его использование в химически требовательных и агрессивных средах.

Базальтовые волокна могут использоваться в практически во всех сферах применения стекловолокна..

1. Наземный и воздушный транспорт

► Защита от огня места в самолетах, поездах, кораблях, метро, ​​

► Доказательство огня полы и потолки, Подсумки для спасательных жилетов для самолетов

2. Специальность мебель

► Доказательство огня матрасы (для больниц, гостиниц и т. д.), огнестойкие сиденья

3. Электричество и Электроника

► Мощность: огонь компоненты кабельной конструкции стойкие, такие как наполнители, оплетка, ленты

► Трансформатор станции: экраны, защита и изоляция

► Мотор изоляция: ленты

4.Строительство

► Огонь защитные стеновые, напольные и потолочные панели. Противопожарные шторы и перегородки внутри и снаружи

► Нагревать изоляция в системах отопления, выработке электроэнергии, мусоросжигательных заводах

► Кровельные работы: жесткие и гибкие кровельные покрытия с повышенной огнестойкостью

► Огонь защитная одежда

► Огонь стойкие напольные покрытия: основа, армирование

► Огонь стойкая внутренняя отделка

СПРАВОЧНИК:

[1] «Нити из базальта», Де, П.Патент США № 1,438,428, 12 декабря 1923 г. (CA 17, 860; 1923)

[2] «Процесс формирования базальтового стеклокерамическое изделие », Beall, G. Патент США № 3557575, 26 января 1971 г.

[3] «Стекловолокно, новое издание 1993 г. Волокно Таблицы по П.А. Кох. Institut fr Textiltechnik der

RWTH Ахен, Германия.

[4] «Базальтовое волокно: новый конкурент стеклу. волокно », Р. Дурайсвами, кафедра текстильных технологий, Индийский институт Technology, Нью-Дели, Индия.Popular Plastics, февраль 1982 г.

[5] «Базальтовые волокна» — Иржи Милитки, Владимир Ковачич, Иржи Квикала. Журнал Текстиль, Выпуск 4, 1998.

[6] «Hitzeschutztextilien aus neuartigen Basalt Filamentgarnen «, М. Беднар, М. Хайек VUVL splo. S.r.o., Шумперк, Tschechische Republik. Technische Textilien Jahrgang 43, ноябрь 2000 г.

[7] «Базальтовые волокна для армирования композиты », К. Ван Де Вельде, П. Кикенс, Л. Ван Лангенхове, Dpt. Of Textiles, Гентский университет, Бельгия

[8] «Barrires au feu en Basalte»

Об авторе:

Автор в настоящее время работает как СтаршийПреподаватель текстильной инженерии, технический факультет, М.С. Университет Бароды, Индия. Недавно она защитила кандидатскую диссертацию. также был награжден FTA от Всеиндийской текстильной ассоциации и наградой за карьеру за молодой учитель из AICTE.

Во время ее 16-летний академический опыт, она опубликовала более 12 исследований и 20 обзорные статьи, из которых две работы были отмечены как лучшие статьи Института инженеров и Текстильной ассоциации Индии.Это не включает 10 доклады, представленные на национальных семинарах и 12 докладов на международных семинарах в разных странах, таких как Манчестер, Лондон, Хорватия, Китай, Швейцария и Корея. Она также реализовала 11 проектов в различных областях текстиля, 5 проектов в области технического текстиля. Области ее исследований включают медицинский текстиль, гибридную пряжу, электронное управление в текстиле оборудование и дизайн умной одежды.

Чтобы прочитать больше статей о текстиле, Промышленность, Технический Текстиль, Красители И химикаты, машины, Мода, Одежда, Технология, Розничная торговля, Кожа, Обувь и украшения, Программное обеспечение и общее посетите http: // статьи.fibre2fashion.com


Чтобы продвигать свою компанию, продукты и услуги в рекламных статьях, следите за эта ссылка: http://www.fibre2fashion.com/services/article-writing-service/content-promotion-services.asp

Шерсть Свойства | Зимняя экипировка

Woolpower® создан для работы, спорта и отдыха. Одежда отвечает высоким требованиям к защите, комфорту, простоте ношения и долговечности. В ассортименте представлены свитера, брюки, комбинезоны, куртки, носки, капюшоны и перчатки самых разных размеров.Одежда, которую носят рядом с телом, выполняет две основные функции — изолирует и создает тепловой баланс, то есть защищает от холода и отводит влагу и излишки тепла

Изоляция :
Шерстяная махровая ткань содержит до 80% воздуха, который связывается с изогнутыми волокнами. Воздух образует изолирующий слой вдоль кожи и предотвращает утечку тепла. Кроме того, воздух, связанный в петлях махровой ткани, создает двойной тепловой эффект. Woolpower® имеет высочайший уровень изоляции для защиты как от жары, так и от холода.

Moisture :
Одежда из Woolpower® не только теплая, но и отводит влагу от кожи и позволяет водяному пару проходить через шерстяное волокно, не теряя своих тепловых свойств. Способность отводить влагу способствует вентиляции тепла во время физических нагрузок, сохраняя тело сухим и поддерживая тепловой баланс. Woolpower® предназначен для вентиляции излишков тепла через регулируемое отверстие на шее.

Запах :
Исследования показывают, что способность шерстяного волокна поглощать и нейтрализовать неприятные запахи намного превосходит другие текстильные изделия.Благодаря своему химическому составу шерсть может нейтрализовать телесные вещества, вызывающие неприятные запахи, что является значительным преимуществом при ограниченных возможностях стирки. Сравнительные тесты показывают, что шерсть имеет самую высокую впитывающую способность среди всех волокон.

Комфорт :
Свойства ткани и структура одежды придают Woolpower® высокий уровень комфорта. Рукава, штанины и части тела связаны трубчатым трикотажем разного диаметра для идеальной посадки.Отсутствие боковых швов и минимум плоских внутренних швов предотвращают натирание одежды.

Прочные молнии и эластичные манжеты позволяют легко надевать и снимать одежду. Эластичность трикотажа и удлиненная задняя часть свитера предотвращают зияние или сужение одежды. Для изготовления Woolpower® используется только тонкая шерсть мериноса. Полевые испытания, которые мы постоянно проводим для наших продуктов, показывают, что более 95% участников исследования находят одежду мягкой и удобной, чтобы носить ее прямо на теле.

Прочность :
Сопротивление раздиру и сохранение формы регулярно проверяются. Woolpower® показывает высокие показатели по сравнению с аналогичными продуктами во всех отношениях. Эта долговечность является результатом бесшовного трубчатого трикотажа одежды и смеси синтетических и шерстяных волокон.

Огонь Сопротивление :

В натуральном виде шерсть обладает высокой изоляцией как от жары, так и от холода. Махровый трикотаж Woolpower® усиливает эти полезные свойства и обеспечивает особенно хорошую защиту от теплового излучения.Натуральное шерстяное волокно имеет хорошие характеристики огнестойкости. При воспламенении ткань Woolpower® обугливается на поверхности кожи, в то время как другие материалы с преимущественно синтетическим составом плавятся и, в свою очередь, вызывают серьезные травмы. Woolpower® теперь предлагается в коллекции с постоянными свойствами огнестойкости, которые соответствуют критериям защиты EN 531 A B2 C1.

EN 531 A B2 C1 :
Серия противопожарной защиты Woolpower® была разработана в соответствии с критериями, установленными европейскими комитетами по рабочей среде в отношении защитной одежды для промышленных рабочих.Одежда, соответствующая требованиям стандарта EN 531, защищает пользователя от кратковременного контакта с пламенем и одного или нескольких тепловых рисков.

Код A указывает на устойчивость одежды к открытому пламени, код B — на защиту от конвективного тепла, а код C — на защиту от теплового излучения. Woolpower® соответствует стандарту EN 531 A B2 C1.

Сегодня Woolpower® с арамидным волокном доступен в виде носков, брюк, свитеров, курток, сплошных костюмов, капюшонов и перчаток.

Возможность стирки :
Возможность стирки — важный аспект функциональности одежды.Шерсть подвергается суперстирке на фабрике, чтобы обеспечить возможность многократной машинной стирки одежды при 140 ° F без усадки и потери изолирующих свойств. Woolpower® сохраняет свои отличные функции даже после длительного использования и когда возможности стирки ограничены.

Шерсть — уникальное сырье :
Шерсть использовалась в одежде еще в каменном веке. В течение 1900-х годов значительные ресурсы были вложены в разработку синтетических волокон с такими же благоприятными качествами, как шерсть, но до сих пор никому не удавалось скопировать собственный материал природы.

Свойства шерстяных волокон :
Шерстяные волокна содержат протеины, химическая структура которых придает шерсти характерную эластичность, прочность и воздушность. Волокна содержат большое количество воздуха, который изолирует как от жары, так и от холода. Кроме того, при контакте с влагой белки шерстяных волокон выделяют тепло. Сердцевина шерстяного волокна гидрофильна и поглощает тепло, излучаемое телом в виде водяного пара. Волокно может поглощать до трети своего сухого веса, не чувствуя себя влажным.

Тепловые свойства шерсти и способность отводить влагу делают ее непревзойденным материалом для изготовления изолирующей одежды. Шерсть используется в дополнительной одежде, такой как свитера, головные уборы, перчатки и нижнее белье. Woolpower®, который наносится непосредственно на кожу, изготовлен из тонкой шерсти мериноса, производимой в основном в Австралии.

Шерсть E xport :
Большая часть шерсти, производимой овцами в мире, используется на местном уровне, и менее половины идет на коммерческую продукцию. Поголовье овец в мире оценивается более чем в 1 миллиард.Австралия с ее 125 миллионами овец доминирует на мировом рынке тонкой шерсти. Новая Зеландия, Китай и бывший Советский Союз — другие крупные производители, в основном более грубой шерсти. В Европе Великобритания является крупнейшим производителем шерсти. Шерсть, используемая Woolpower®, в основном поступает из Австралии и Новой Зеландии.

Мягкая шерсть с мелкой текстурой :
Австралийцы серьезно относятся к комфорту. Исследовательский институт CSIRO тестирует шерстяные волокна различных размеров и использует микрон, соответствующий 1/1000 миллиметра, для определения толщины волокна.Предел комфорта для одежды, которая плотно прилегает к коже, составляет 28 микрон. Чем тоньше волокно, тем больше комфорт.

Шерсть мериноса имеет диаметр волокна от 15 до 25 микрон и отлично подходит для изготовления нижнего белья. Сегодня меринос — это самый востребованный вид шерсти на рынке. Шерсть мериноса ровная, матовая и мелкая, что позволяет легко прядить ее и обеспечивает превосходную мягкость.

Диаметр волокна определяет качество и цену :
Во всей отрасли малое количество микрон стало почти синонимом высокого качества.Рыночный спрос направлен на все более легкую одежду с максимально возможным комфортом, и покупатели будут платить за шерсть с тонкой текстурой в 20 раз больше, чем за более грубую.

Woolpower® изготавливается исключительно из тонкой шерсти мериноса с диаметром волокна 22 микрона. Woolpower® отмечен символом Merino — сверхтонкое шерстяное волокно — гарантия высококачественного сырья. Кроме того, на всех упаковках имеется счетчик микрон, который показывает средний диаметр волокна в необработанной шерсти.

Диаметр волокна может быть разным. :
Волокна шерсти имеют разные диаметры, даже если они взяты от одной и той же овцы. Если более 3-4 процентов волокон крупнее 28 микрон, многие люди испытают дискомфорт. Хотя это и не точный предел, он, тем не менее, известен как «порог зуда» или предел комфорта.

Диаметр волокна представляет собой среднее значение для всех волокон. Более грубая шерстяная пряжа низкого качества со средним диаметром 25 микрон может содержать от 15 до 45 микрон, см. Диаграмму справа.Другими словами, важно иметь как минимально возможное количество микрон, так и минимально возможное отклонение.

Для прочности, эластичности и защиты от огня:
Сегодня Woolpower® состоит из 2/3 шерсти и 1/3 синтетического волокна. Состав волокон варьируется в разных частях одежды для максимальной функциональности и комфорта. Шерсть усилена полиамидом для большей прочности. Объединив самые желанные характеристики шерсти и синтетических материалов, мы достигли практически идеального сочетания.

Полиамид увеличивает эластичность и податливость готовой одежды.

Эластан :
Манжеты и пояса Woolpower® содержат подобный каучуку синтетический эластан, эластичное волокно, которое плотно прилегает к телу и в то же время является эластичным. Сегодня доля эластана составляет менее 3%. Lycra® — это торговая марка эластана, используемого в Woolpower®.

Арамид :
Чтобы соответствовать требованиям европейских комитетов по рабочей среде в отношении средств индивидуальной защиты, Woolpower® теперь предлагается в полной специальной коллекции, армированной арамидным волокном, формой полиамида, для дальнейшего повышения огнестойкости материала.В коллекции представлены предметы одежды, входящие в серию противопожарной защиты, отмеченную собственной этикеткой для вшивания.

Уникальный метод производства :
Woolpower® производится на современных, специально разработанных трубчатых вязальных машинах, которые придают рукавам, ногам и частям тела, а также манжетам и поясам бесшовную конструкцию. Для наилучшего прилегания изделия различных размеров и размеров ткутся индивидуально на вязальных машинах разного диаметра. Пряжа соткана в петлевой системе для получения мягкой и воздушной махровой ткани. Эта техника обеспечивает высокий комфорт, прочность и минимум швов.

Обработка / блокировка :
Для стабилизации материала ткань промывают в воде. Готовая одежда может дать усадку максимум на 5%. Затем с помощью тепла и пара материал блокируется и разбивается о металлические рамы и тенты.

Штамповка / резка :
Каждый размер и модель имеют определенную длину и ширину. Секции одежды собирают и штампуют металлическими ножами, а сновальная машина используется для разделения трубчатых трикотажных штанин в промежности.

Плоские внутренние швы:
После штамповки и раскроя различные части одежды сшиваются вместе с помощью плоских внутренних швов, что позволяет создавать внутренние швы без неровных краев.

Обеспечение качества :
Непрерывные выборочные испытания проводятся на каждом этапе производственного процесса, чтобы гарантировать, что сырье, полуфабрикаты и готовая продукция поддерживают высокое и стабильное качество. Изменения внешнего вида, долговечности, абсорбционной способности, изоляции и усадки обычно анализируются в лаборатории.Компания соблюдает правила обеспечения качества согласно ISO 9000.

Одежда разных размеров и секций ткется индивидуально на разных вязальных машинах с игольницами разного диаметра, что обеспечивает идеальную посадку и комфорт.

Устойчивость волокон к щелочам и статические механические свойства композитов

В данном исследовании анализируются и обобщаются в относительной глубине исследования трехмерных, случайно распределенных BFRC в Китае.Результаты показывают, что влияние компонента волокна и температуры щелочной коррозии на щелочную стойкость BF является значительным; BF мало влияет на прочность бетона на сжатие; прочность на растяжение и изгиб композитов значительно увеличивается по сравнению с обычным бетоном, а содержание волокна оказывает значительное влияние на прочность. В свете некоторых проблем в текущем исследовании предлагается шесть возможных тем для исследований: (1) исследование щелочной стойкости доменной печи при динамических температурах, более низких концентрациях щелочи и более длительном времени щелочной коррозии; (2) повышение щелочной стойкости BF за счет увеличения его гидрофобности; (3) определение оптимальной ориентации распределения волокон в доменной печи с различными характеристическими параметрами; (4) установление формул расчета критического содержания и критического соотношения сторон различных типов доменных печей; (5) определение оптимального соотношения смеси двух или более волокон в FRC при изучении взаимодополняющих механизмов между собой; и (6) улучшение дисперсии БФ и межфазных свойств БФ / матрица.

1. Введение

Бетон, который является наиболее широко используемым материалом в гражданском строительстве, обладает такими преимуществами, как высокая прочность на сжатие и хорошая долговечность. Однако он также имеет такие недостатки, как высокий собственный вес, низкая прочность на растяжение, плохая вязкость, низкая энергия разрушения и плохая ударопрочность [1–3]. Бетон необходимо использовать вместе с другими материалами, которые дополняют его свойства, и, таким образом, область применения будет расширена. Железобетон и FRC — два самых распространенных строительных материала.Волокна, используемые в таких композитах, включают стальное волокно, углеродное волокно, стекловолокно, BF, синтетическое волокно и растительное волокно [4]. Среди них, как новый материал в 21 веке [5], доменные печи имеют широкий спектр источников сырья, хорошую термическую стабильность (диапазон конечных температур от −263 до 900 ° C), теплоизоляцию (теплопроводность). составляет приблизительно 0,04 Вт / (м · К)), хорошей экологической совместимостью, высокой прочностью на разрыв и высоким модулем упругости [6–9]. Благодаря смешиванию BF внутренняя структура бетона может быть оптимизирована; он может быть усилен и упрочнен, а его теплоизоляция и долговечность могут быть улучшены, среди прочего [10–13].

Чешская Республика начала испытания базальтовой ваты в качестве заменителя асбеста в конце 1950-х годов. Было обнаружено, что эрозионная стойкость волокна и связь между волокном и цементом были эффективно улучшены путем добавления в волокно компонентов, устойчивых к щелочам, и обработки поверхности полимером [14, 15]. Бывший Советский Союз сделал шаг вперед в своем исследовании BF и приступил к его исследованию в 1960-х годах. Однако публикация многочисленных патентов и статей, касающихся доменных печей и крупномасштабного производства, началась только в 1990-х годах [16, 17].Изучение BF в Европе, США, Японии и других странах началось в 1970-х годах, и производственный процесс был хуже, чем в бывшем Советском Союзе [5]. Однако в последние годы в Европе, США и Японии были опубликованы подробные исследования BFRC, в которых, в частности, сообщается о щелочной устойчивости BF Sim et al. [18] и Липатов с соавт. [19]; прочность, термостойкость, стойкость к высоким температурам и замедление воспламенения стеклобетона BF по Borhan et al.[20–22]; термическая деформация газобетона Sinica et al. [23]; обычные механические свойства бетона с высоким содержанием BF по Ayub et al. [24]; и износостойкость BFRC по Кабай [25], среди других.

В Китае в 1978 году Нанкинский институт стекловолокна [26] впервые предложил использовать базальт для производства стойкого к щелочам волокна и улучшения бетона. В том же году Шен [27] провел экспериментальное исследование устойчивости BF к щелочам. В 1980 году Ду [28] резюмировал отчет в бывшем Советском Союзе Building Materials о преимуществах и перспективах инженерного применения BF.В 1990 году Чжао [29] перевел краткий отчет из бывшего Советского Союза, озаглавленный «Бетон, армированный базальтовым волокном», в котором впервые была представлена ​​концепция компонентов BFRC. Тем не менее, систематические отчеты о BFRC начались в начале 21 века с отчетов Ху и др. О характеристиках BF, успехах зарубежных исследований, широких перспективах применения BF в области бетона и других аспектах BF. [5, 30], Е [31], Ван и Чжан [32] и другие.

Благодаря постоянному совершенствованию производственного процесса, BF был включен в трехмерные, беспорядочно распределенные FRC, армированные волокном полимерные стержни, волокнистую ткань, волокнистую решетку и другие композитные формы для удовлетворения практических инженерных нужд.Он значительно улучшил различные свойства бетона. В этой статье в основном рассматриваются результаты исследований, опубликованных в китайских журналах в отношении устойчивости BF к щелочам и основных механических свойств трехмерного, случайно распределенного BFRC. Отмечены существующие проблемы, некоторые из них подробно описаны, а также предложены конкретные исследовательские стратегии, указывающие направление улучшения вышеупомянутых свойств BFRC. Из-за нехватки места ударно-механические свойства, трещиностойкость и долговечность BFRC будут представлены в другой статье.

2. Щелочная стойкость BF

Поскольку бетон является щелочным, стойкость BF к щелочной коррозии напрямую влияет на приспособляемость и свойства BF в материале. В литературе [33] оговаривается стойкость доменного печи к щелочам и требуется, чтобы коэффициент сохранения прочности на разрыв волокон доменной печи, используемой для бетона, составлял не менее 75% после выдержки в насыщенном растворе Ca (OH) 2 при температуре 100 ° C. C в течение 4 ч [34]. Следовательно, исследования щелочной стойкости BF с точки зрения свойств BFRC необходимы и значимы.

2.1. Research Progress

На стойкость BF к щелочам в основном влияют такие факторы, как концентрация щелочи в окружающей среде, температура щелочной коррозии, время щелочной коррозии, свойства самого волокна и условия предварительной обработки, среди прочего. За почти 40 лет, прошедших с тех пор, как Шен впервые изучил BF в 1978 году [27], экспериментальные исследования устойчивости BF к щелочам были в основном сосредоточены на вышеупомянутых аспектах. Поскольку физические и механические свойства нынешних доменных печей намного лучше, чем 20 лет назад, исследования, проводимые с 2000 года, являются основной частью работы, которая подробно описывается в следующих разделах.

В 2004 году Wang et al. [6] исследовали химический состав BF и модификацию его поверхности растворами щелочей. Их результаты показали, что основными химическими компонентами доменного печи были SiO 2 , CaO и Al 2 O 3 , которые играли важную роль в определении химической стабильности, механической прочности и термической стабильности доменного печи. После обработки раствором NaOH 0,1 моль / л на поверхности доменной печи появились некоторые дефекты, такие как опухолевидное вещество и коррозионные ямки, увеличивающие шероховатость и площадь поверхности.Этот эффект привел к снижению прочности волокна, но улучшил межфазное соединение между волокном и матрицей. В 2010 и 2015 годах Wei et al. [35] и Ли и др. [36] проанализировали механизм щелочной коррозии доменной печи. Сетчатая каркасная структура волокна состояла в основном из Si и Al. В щелочном растворе протекала реакция замещения между OH и Si – O – Si≡ в волокне, что приводило к растворению элемента Si, разрыву каркасной сетки силикатных ионов и разрушению других компонентов в волокне. фреймворк.ОН проник во внутреннюю структуру волокна, что привело к ламеллярному растрескиванию поверхностного слоя.

В 2006 г. Wang et al. [37] изучали устойчивость к щелочам BF, который был произведен компанией Heilongjiang Jingpo Lake Basalt Fiber Company, в среде щелочной коррозии с кипящим раствором NaOH с концентрацией 2 моль / л. Их результаты показали, что доменная печь в основном состоит из Si, O, Fe, Ca и других элементов. После кипячения в течение 3 часов степень удерживания массы сырой пряжи и степень сохранения прочности жгута волокон после погружения и отверждения составляли приблизительно 96% и 82%, соответственно, что указывает на высокую стойкость к щелочной коррозии.Авторы объясняют такую ​​высокую емкость присутствием в доменной печи оксидов щелочных металлов.

В 2007 году Huo et al. [38] исследовали щелочную стойкость нитей и жгута BF в среде щелочной коррозии 2 моль / л раствора NaOH при 80 ° C. Модель волокна, которая была произведена Shanghai Russian Basalt Fiber Co. Ltd., отличалась от модели, исследованной Wang et al. Жгут был приготовлен погружением в эпоксидную смолу на 648 см. Результаты (рис. 1 (а)) показали, что масса волокна медленно уменьшалась с увеличением времени щелочной коррозии после выдержки в растворе щелочи.Степень удерживания массы через 24 часа составляла примерно 88%. Прочность на излом нити и жгута после обработки резинки со сложением быстро снижалась; степень сохранения их прочности через 3 часа составляла примерно 60%. Эти результаты показали, что обработка слоистой жевательной резинки не может улучшить стойкость волокна к щелочам за короткое время. Микроскопический вид волокна после щелочной коррозии показал значительные ямки из-за растрескивания поверхности (Рисунки 1 (b) и 1 (c)). Кроме того, по сравнению с условиями, использованными Wang et al.[37] эксперимент имел более низкую температуру щелочной коррозии и, соответственно, меньшую скорость реакции; однако степень сохранения прочности жгута была ниже, что могло быть связано с волокнистым компонентом.

В 2010 году Хуанг и Дэн [39] изучали стойкость доменных печей к щелочам при различных температурах щелочной коррозии и более длительном времени коррозии. Они обнаружили, что после замачивания в растворе NaOH с концентрацией 1 моль / л в течение 5 дней (рис. 2 (а)), BF показал степень удерживания массы 87% при температуре 20 ° C; кроме того, степень коррозии была ниже.Однако степень удерживания массы составила всего 33% при 80 ° C, что свидетельствует о значительной коррозии и растрескивании (Рисунки 2 (b) и 2 (c)). Температура сильно влияет на стойкость BF к щелочам. Кроме того, по сравнению с результатами Huo et al. [38], таковые у Хуанга и Дэна [39] были получены при той же температуре щелочной коррозии (80 ° C), но при разных концентрациях щелочного раствора (1 моль / л и 2 моль / л), что дало массовые скорости удерживания 87% и 89% соответственно; таким образом, концентрация раствора мало влияла на массу доменной печи при более высоких концентрациях щелочи.

В 2012 году Wu et al. [40] исследовали влияние концентрации щелочи на предел прочности на разрыв скрученной доменной печи с одинарным диаметром 8 мкм мкм. Концентрация раствора NaOH составляла от 0,5 до 2 моль / л, а время и температура щелочной коррозии составляли 3 ч и 100 ° C соответственно. Степень сохранения прочности волокна на разрыв определяли в соответствии с GB / T 7690.3-2001, и результаты (рисунок 3) показали, что повреждение волокна щелочным раствором усиливается с увеличением концентрации, что приводит к слабой поверхности волокна и резкому снижению. в силе.Степень сохранения прочности волокна составляла всего 53,67% при концентрации 2 моль / л, что сильно отличалось от 82%, полученной Wang et al. [37] при тех же условиях. Различие может быть результатом обработки скручиванием в дополнение к разному содержанию волокон.


В заключение, результаты вышеупомянутых исследований показывают, что влияние компонента волокна, внутренней микроструктуры, температуры щелочной коррозии и времени щелочной коррозии на стойкость доменной печи к щелочам является значительным.Однако эффекты предварительной обработки волокна и увеличения концентрации щелочного раствора в более высоких щелочных условиях имеют ограниченное влияние на стойкость к щелочам. Таким образом, в будущих исследованиях необходимы целенаправленные исследования стойкости доменных печей к щелочам и их адаптируемости с учетом характеристик бетона. Вышеупомянутые характеристики BF могут быть улучшены за счет характеристик волокна и среды, вызывающей щелочную коррозию.

2.2. Анализ и перспективы

На основе обзора предшествующих результатов исследований, касающихся стойкости доменных печей к щелочам и условий работы доменных печей в бетоне, выдвигаются следующие четыре направления исследований: (1) На основе температуры кривая изменения в зависимости от возраста бетонной конструкции в реальных условиях работы, необходимо измерить и изучить щелочную стойкость доменной печи при температуре динамической щелочной коррозии.Такое исследование позволит одновременно изучить механизм влияния на свойства BFRC. В настоящем исследовании изучается щелочная стойкость BF при постоянной температуре. Однако в процессе затвердевания бетона такие факторы, как свойства бетонного материала, теплота гидратации и температура заливки, указывают на то, что температура изменяется параболически и имеет тенденцию становиться стабильной с возрастом. Более того, разные бетонные конструкции с разным расположением точек измерения демонстрируют совершенно разные изменения температуры (Рисунок 4).Кроме того, температура влияет на скорость реакции щелочной коррозии и щелочность окружающей среды, окружающей волокно, что является важным фактором при изучении стойкости доменного волокна к щелочам. Таким образом, исследования коррозионной стойкости BF при динамической температуре необходимы для моделирования среды, в которой находится бетон, и для изучения механизма, с помощью которого BF изменяет механику, долговечность и другие свойства BFRC. (2) Изучить адаптируемость BF в бетон, щелочная стойкость BF в смоделированном растворе щелочи с pH 10.5–13,5 должны быть оценены. Некоторые авторы [41] показали, что значение pH хорошо гидратированного портландцемента составляло от 12,5 до 13,5, а значение pH сульфоалюминатного слабощелочного цемента составляло от 10,5 до 11,5. В результате значение pH бетона ниже этого. В вышеупомянутых исследованиях в основном использовались растворы NaOH с концентрацией 1 моль / л или выше; Щелочность этих растворов значительно выше, чем у портландцементного теста. В противном случае скорость щелочной коррозии сильно коррелирует с концентрацией щелочного раствора [42].Следовательно, следует изучить щелочную стойкость действующего ДП в растворе со щелочностью, равной щелочности бетонного материала. (3) Время щелочной коррозии ДП в смоделированном щелочном растворе должно быть надлежащим образом увеличено в соответствии с конкретной структурой бетона. Как показано на Рисунке 4, температура основания плота почти возвращается к своей нормальной температуре через 10 дней; однако дамбе требуется 25 дней, чтобы достичь своей начальной температуры, что значительно больше, чем время, необходимое для основания плота.Однако большая часть времени щелочной коррозии в вышеупомянутых исследованиях составляла всего несколько часов и, конечно, не более 7 дней. Даже в случае экспериментов по ускоренной щелочной коррозии при более высоких температурах и более коротком времени, степень, в которой эти результаты испытаний отражают фактические условия доменной печи в бетоне, требует дальнейшего изучения. Следовательно, время щелочной коррозии доменного печи должно быть увеличено соответствующим образом в соответствии с фактическими ожидаемыми рабочими условиями. (4) Необходимо измерить гидрофобность доменного печи и определить механизм переноса влаги.Устойчивость к щелочам BF и общие свойства композитов улучшаются за счет увеличения его гидрофобности. Как упоминалось ранее, необходимо улучшить долговременную стойкость BF к щелочам. Существующие методы улучшения гидрофобности в основном включают модификацию поверхности BF путем нанесения смолы, добавление ZrO 2 в BF [19] и использование слабощелочного цемента. Тем не менее, необходимо учитывать многие факторы, такие как ограниченное улучшение, замедление щелочной коррозии вместо ее остановки, увеличение стоимости проекта и отсутствие поставок, среди прочего.Однако, определив дзета-потенциал, Hu et al. [43–45] показали, что, хотя BF представляет собой неорганический материал, полученный из горных пород путем плавления и волочения проволоки, его поверхность инертна, и элементы на поверхности BF могут образовывать водородные связи с гидрофильными полярными группами. Между тем, поверхность BF содержала много атомов Si, которые при определенных условиях вступали бы в химическую реакцию с окружающими активными группами. Следовательно, реакция щелочной коррозии может легко произойти.С другой стороны, вода — это среда передачи различных ионов. Если гидрофобность BF хорошая, ионы щелочной коррозии не могут легко проникнуть в волокно из-за отсутствия передающей среды, и трудно разрушить BF. В отличие от этого, BF может не только поглощать окружающую воду, используемую для реакции гидратации цемента, что отрицательно сказывается на твердении бетона и свойствах поверхности раздела волокно / матрица, но также обеспечивать переносчик ионов щелочной коррозии.Следовательно, улучшения гидрофобности BF и способности блокировать влагу полезны для улучшения устойчивости к щелочам, а также механических свойств и долговечности BFRC. О гидрофобности и влагопроницаемости BF редко сообщалось подробно в литературе. Следующим шагом должно быть улучшение устойчивости BF к щелочам и общих характеристик композита путем измерения гидрофобности и выяснения механизма передачи влаги. Благодаря этим двум аспектам доменного печи и бетона, посредством модификации поверхности волокна и добавления минеральных добавок в матрицу, дисперсия доменного волокна в матрице и межфазные свойства доменного волокна и матрицы могут быть улучшены, а механические свойства композита улучшатся. быть улучшенным.

3. Статические механические свойства BFRC

Подобно обычным бетонным элементам, элементы BFRC подвергались различным нагрузкам в различных рабочих условиях. Исследования статических механических свойств также в основном сосредоточены на прочности, вязкости при изгибе и механических свойствах разрушения, которые подробно рассматриваются ниже.

3.1. Прочность BFRC

В последние годы исследователи изучали правила изменения механических свойств различных бетонов, включая обычный бетон, самоуплотняющийся бетон, бетон с высоким содержанием минеральных примесей, торкретбетон и стальные трубы, заполненные бетоном.Эта работа заключалась в измерении прочности на сжатие, растяжение и изгиб BFRC с различным содержанием волокон в различных условиях, таких как разный возраст и минеральные примеси. Содержание волокна обычно составляло порядка 0,5–8,5 кг / м³, исследованное время старения в основном составляло 3 дня, 7 дней и 28 дней, а минеральные примеси в основном включали летучую золу и микрокремнезем. Мы опишем это ниже.

В 2008 году Ли и др. [48] ​​изучали 28-дневное кубическое сжатие, осевое сжатие, растяжение при раскалывании и прочность на изгиб самоуплотняющегося бетона, армированного BF (BFRSCC) (рис. 5) с содержанием волокна 0.8–4,8 кг / м 3 , длиной 10–25 мм и диаметром 7–15 мкм м в соответствии с CECS13: 89. Результаты показали, что с увеличением содержания волокна, по сравнению с обычным самоуплотняющимся бетоном (PSCC), кубическая прочность на сжатие BFRSCC снизилась на 3–10%. Общая тенденция осевой прочности на сжатие BFRSCC сначала уменьшилась, а затем увеличилась, прежде чем, наконец, достигла прочности, немного большей, чем у PSCC. Прочность на растяжение при раскалывании постепенно увеличивалась после начального небольшого снижения, тогда как прочность на изгиб уменьшалась после начального медленного увеличения.И прочность на разрыв, и прочность на изгиб показали пиковые значения, где максимальное увеличение составило 17% и 24% соответственно, а соответствующее оптимальное содержание волокна составляет 3,2 кг / м 3 . Эти результаты были приписаны BF [48], который является мягким и тонким, образует слабую сотовую или пористую структуру в бетоне и приводит к плохому диспергированию или образованию кластеров в процессе перемешивания бетона. Эти особенности уменьшили плотность бетона и кубическую прочность на сжатие.Что касается осевой прочности на сжатие, в дополнение к вышеупомянутому обсуждению, увеличение BF имело эффект бокового сдерживания, аналогичный эффекту хомутов, что улучшало прочность на сжатие матрицы. Под влиянием двух плюсово-минусовых факторов прочность на сжатие в осевом направлении претерпела параболические изменения. Исследование, касающееся осевой прочности на сжатие стальных трубчатых коротких колонн, заполненных BFRC, проведенное Wang et al. [49] в 2013 г. также продемонстрировали эту точку зрения. Прочность на растяжение и изгиб при расщеплении можно использовать в качестве показателей для оценки прочности материала на разрыв.Согласно теории композитов [50], предел прочности на разрыв BFRC напрямую связан с пределом прочности волокна на разрыв и его содержанием; в противном случае предел прочности на разрыв у BF выше. Следовательно, разумное количество BF может улучшить два механических показателя, не влияя на удобоукладываемость самоуплотняющегося бетона.

В 2009 году, предварительно обработав доменную печь путем обертывания цементной пастой перед смешиванием, Wu et al. [51] исследовали прочность на сжатие стандартных кубических образцов BFRC с содержанием волокна 1.2–2,0 кг / м 3 , длина 12 мм и радиус 15 мкм м согласно стандарту GB / T 50081-2002. Результаты показали, что (рис. 6 (а)) с увеличением содержания волокна наибольший рост на 28 дней и начальная кубическая прочность на сжатие ( f cu ) BFRC составляли около 5% и 17% соответственно. По сравнению с результатами Li et al. [48], предварительная обработка в некоторой степени улучшила сжимающие свойства BFRC. Причина заключалась в том, что цементная паста обеспечивала смазывающий эффект между волокнами и заполнителями и заставляла их полностью контактировать друг с другом, таким образом эффективно уменьшая пористость матрицы и улучшая межфазную связь между волокнами и матрицей (Рисунки 6 (b) -6 ( д)).Кроме того, волокна, обернутые цементным тестом, имели лучшую текучесть в матрице, что увеличивало равномерность ее распределения.

В 2011 г. Ye et al. [52] изучали предел прочности при изгибе высокопрочного BFRC с относительно большим количеством летучей золы и микрокремнезема с содержанием волокон 8,4 кг / м 3 и длиной 6 мм, 18 мм и 30 мм. Волокно предварительно обрабатывали тремя способами: прямое разрезание, скручивание резинки и скручивание и скручивание резинки. Результаты показали, что по сравнению с ПК максимальное увеличение прочности на растяжение при изгибе BFRC через 3 дня, 7 дней и 28 дней составило 20%, 27% и 18% соответственно.Соответствующая оптимальная длина волокна и метод предварительной обработки составляли 18 мм при прямом сокращении волокна. На основании изменения скорости увеличения прочности с возрастом в экспериментах не наблюдалось видимого ослабления армирования волокном с возрастом, что могло быть связано с улучшением стойкости к щелочам.

В 2012 году Луо и Би [53] изучили влияние BF и гибридных волокон, состоящих из BF и полипропиленового волокна (PPF), на кубическую прочность на сжатие самоуплотняющегося бетона с точки зрения его пористой структуры.Содержание доменных печей составляло 1,3 кг / м 3 и 2,7 кг / м 3 , а содержание ППФ — 0,05–0,3 кг / м 3 . В случае бетона, армированного только BF, результаты показали, что прочность на сжатие была снижена по сравнению с PSCC, аналогично результатам исследования Li et al. [48]. Это снижение численности объяснялось тремя факторами. Во-первых, в соответствии с четырьмя уровнями размера пор в бетоне, предложенными Wu и Lian [54], уменьшение безвредных или менее вредных пор и увеличение вредных или более вредных пор в BFRC приведет к снижению плотности и прочности.Во-вторых, с точки зрения микроморфологии (рис. 7), BF был довольно гладким по сравнению с PPF. Таким образом, очень небольшое количество продуктов гидратации будет прилипать к нему, что приведет к ослаблению границы раздела BF / матрица, что, в свою очередь, уменьшит эффективные преимущества свойств волокна. Третий фактор — режим отказа. Только трещины появились во время разрушения BFRC при сжатии; разрыва осколков не наблюдалось. Режим разрушения BFRC был интегрирован, что свидетельствует о повышении прочности образца.Для гибридного армированного волокном самоуплотняющегося бетона прочность на 28 дней была улучшена в разной степени, а наибольшее увеличение составило примерно 38%. Соответствующее содержание BF и PPF составляло 2,7 кг / м 3 и 0,1 кг / м 3 соответственно. Наличие PPF уменьшило плотность и размер пор, а модуль упругости и предел прочности на разрыв были на порядок меньше, чем у BF; Таким образом, PPF стал дополнительным опорным материалом к ​​BF, значительно увеличив прочность.

В 2016 году Zhou et al. [55] изучали прочность на растяжение и изгиб при расщеплении торкретбетона, армированного доменным печным газом, в условиях туннельного сухого нагрева, смоделированного с использованием печи, и проанализировали структурные механизмы с точки зрения противодействующих трещин в доменной печи в матрице. Соотношение сырья определялось согласно JGJ55-2000 и GB50086-2001. Их результаты показали, что механические свойства торкретбетона, армированного BF, в условиях сухого нагрева были значительно снижены по сравнению с измеренными в стандартных условиях.Наличие BF не могло заметно улучшить прочность торкретбетона на растяжение и изгиб, и результаты даже указали на небольшое снижение механических свойств при некотором содержании волокна. Вероятные причины такого поведения были связаны с более низким коэффициентом ориентации трехмерного, случайно распределенного BF [50], недостаточной стойкостью к щелочам и дисперсностью BF, использованного в эксперименте, а также плохими характеристиками соединения между волокном и волокном. матрица.

В 2016 году на основе испытаний на одноосное сжатие бетонного цилиндра, армированного BF, и теории механики повреждений Yu et al.[56] построили конститутивную модель одноосного сжатия в соответствии с обобщенным законом Гука и теорией распределения прочности Вейбулла:

Результаты показали, что модель хорошо согласуется с экспериментальными результатами, и тенденция изменения модели была аналогичной. по сравнению с обычным бетоном, но напряжение во время подъема было очевидно больше, чем у последнего [57]. Это исследование внесло теоретический вклад в изучение механических свойств материала.

Короче говоря, исследование прочности BFRC привело к дискретным или даже противоположным результатам, поскольку на прочность, помимо других факторов, влияли характеристические параметры волокна, содержание волокна, свойства материала матрицы, метод подготовки и возраст композита. . Однако наличие BF в целом мало повлияло на прочность бетона на сжатие, но, тем не менее, могло привести к очевидным улучшениям прочности на растяжение и изгиб. Содержание волокна влияет на прочность материала, и существует оптимальное значение содержания.Добавление минеральных добавок и PPF способствовало улучшению бетона доменной печи. На основе вышеупомянутых исследований могут быть проведены дальнейшие исследования оптимального соотношения компонентов смеси и дополнения механизма армирования из BF и других волокон с различными свойствами, таких как PPF, на основе различных материалов матрицы и требований.

3.2. Прочность на изгиб и механика разрушения

Существует несколько опубликованных работ по вязкости при изгибе и механике разрушения BFRC.Ученые в основном изучали влияние характеристических параметров, таких как содержание и соотношение сторон волокна, на индекс вязкости при изгибе, вязкость разрушения и энергию разрушения. Они также обсудили улучшение ударной вязкости и свойств разрушения бетона в результате использования волокна. Эти результаты проиллюстрированы и проанализированы ниже.

He and Lu [58] и Ye et al. [52] сообщили о прочности на изгиб балки B2010 в 2009 и 2011 годах соответственно.Индекс, используемый для измерения прочности на изгиб, был стандартом JSCEG552, предложенным Японским обществом инженеров-строителей. Прочность на изгиб BFRC была в 5,6 раза выше, чем у ПК, как сообщают Хе и Лу [58]. Однако в последнем исследовании Ye et al. [52] отметили, что BFRC, на который влияли длина волокна, обработка скручиванием и модификация поверхности, показал вязкость при изгибе только в 1,2–2,1 раза выше, чем у ПК, по оценке в различных экспериментальных условиях. Поскольку шероховатость волокна увеличилась после обработки скручиванием, которая улучшила свойства сцепления между волокном и матрицей, кривая нагрузка-смещение бетона, армированного скрученным волокном, была намного более пологой.Скрученное волокно могло существенно улучшить ударную вязкость бетона. Учитывая, что данных в последнем отчете было гораздо больше, результаты были ближе к практическим ситуациям. Тем не менее, присутствие BF может явно улучшить ударную вязкость бетона при изгибе.

В 2016 году, согласно методу испытания на трехточечный изгиб ASTM E647-11 и RILEM, Xue et al. [59] изучили влияние содержания BF и аспектного отношения на три рабочих параметра: энергию разрушения, вязкость разрушения и индекс пластичности, которые определяют механические свойства разрушения бетона, и тщательно проанализировали механизм удара.Содержание BF в их исследовании составляло примерно 6,6–40 кг / м 3 , диаметр — 15 мкм, м, длина — 5–25 мм. Их результаты предполагают следующее: (1) Во время возникновения и развития трещин в BFRC было три стадии: (i) стадия без расширения трещин, когда волокно и бетон работали вместе; (ii) стадия устойчивого роста трещины, когда мостовое напряжение волокна имело замедленные эффекты; и (iii) стадия нестабильного роста трещины после того, как суммарное напряжение вершины трещины достигло предельного напряжения.(2) Наличие доменного песка может в некоторой степени улучшить механику разрушения бетона. Увеличение энергии разрушения составило 37%, вязкость разрушения — 44% и индекс пластичности — 19%. Тенденции к изменению всех трех механических параметров разрушения сначала увеличивались, а затем уменьшались с увеличением содержания волокна и увеличением соотношения сторон. Таким образом, существовало соответствующее оптимальное содержание или соотношение размеров BF. (3) Механизм, с помощью которого BF влиял на механику разрушения бетона, был следующим: (i) Нить BF слишком мягкая, тонкая и гладкая, чтобы вызвать модификацию поверхности. [6] и анкеровка, а его предел прочности на растяжение высок.Следовательно, межфазное напряжение связи могло быть меньше, чем предел прочности волокна на разрыв, и основная причина разрушения заключалась в том, что волокна вытягивались во время процесса разрушения из-за разрушения. Однако сопротивление неосновным трещинам увеличивалось, когда трещины распространялись, и характеристики разрушения были улучшены за счет улучшения межфазного разрыва, фрикционного скольжения и эффекта наклона. Однако оставшиеся поры будут ускорять нестабильное распространение трещин по мере того, как композит достигнет предельной прочности.

На основании вышеупомянутого исследования был сделан один вывод о том, что доменная печь существенно улучшит ударную вязкость и механику разрушения бетона, если правильно выбрать смешивание и характеристические параметры волокна.

3.3. Анализ и перспективы

После организации и обобщения исследований, касающихся прочности, ударной вязкости и механики разрушения BFRC, мы определяем следующие вопросы, требующие дальнейшего исследования: -bundle) BF с различным распределением и ориентацией в бетоне, связью между прочностью на разрыв, прочностью межфазного сцепления между волокном и матрицей и прочностью на поперечный сдвиг волокна, а также оптимальным распределением волокна, соответствующим различным типам характеристик. параметры могут быть определены.Когда ориентация BF соответствует силе вытягивания, волокно будет легко вытягиваться. Напротив, если угол между волокном и силой вытягивания слишком велик, для волокна, скорее всего, произойдет разрушение при боковом сдвиге. В обоих случаях прочность волокна на разрыв не может быть эффективно использована. Таким образом, если бы соединение между ними могло быть реализовано и можно было бы получить оптимальное распределение ориентации различных типов волокон, механические свойства (например,g. характеристики при растяжении, изгибе и разрушении) BFRC могут быть значительно улучшены. (2) Формула, касающаяся критического содержания и аспектного отношения BF в бетоне, может быть установлена ​​в отношении свойств сцепления между BF и бетон и характеристики случайного распределения волокна в матрице. В текущем исследовательском корпусе сообщается только о влиянии содержания волокна и соотношения сторон на механические свойства, тогда как экспериментальные исследования и теоретический анализ критического содержания и соотношения сторон остаются скрытыми.Однако, согласно теории функции соединения волокна и бетона [50], предел прочности при растяжении может быть значительно улучшен только тогда, когда содержание волокна превышает критическое значение. Соотношение между фактическим соотношением сторон и критическим соотношением сторон волокна напрямую влияет на режим отказа и реализацию улучшения качества волокна. Следовательно, необходимы дополнительные исследования этого аспекта. (3) Механическая модель BFRC нуждается в глубоком изучении, чтобы полностью раскрыть механизм ее механического поведения.На основании приведенного выше анализа установлено, что количество модельных исследований BFRC очень ограничено в Китае. По сравнению с конститутивной моделью одноосного сжатия высокопрочного BFRC, предложенной Ayub et al. [60], эти модели все еще имеют некоторые дефекты, такие как неадекватное отражение содержания волокна и единственное выражение полного процесса напряжения-деформации, и они нуждаются в дальнейших модификациях и усовершенствованиях. Кроме того, исследования модели статической механики BFRC, такие как механика сдвига и изгиба, все еще редки.Следовательно, это будет важная область для будущих исследований.

4. Заключение

Таким образом, исследования, проведенные в Китае в этом столетии, описывают щелочную стойкость волокон в различных средах щелочной коррозии и различных методах предварительной обработки, а также статические механические свойства, такие как прочность и ударная вязкость, BFRC под разные характерные параметры и содержание. Основные результаты были проиллюстрированы следующим образом: состав и температура сильно влияли на стойкость доменной печи к щелочам, тогда как предварительная обработка имела ограниченный эффект; BF почти не влиял на прочность на сжатие, но мог значительно улучшить прочность на растяжение и изгиб; кроме того, содержание волокна могло заметно повлиять на прочность.

Настоящим мы предлагаем следующие шесть тем исследований, связанных со стойкостью к щелочам и статическими механическими свойствами трехмерных, случайно распределенных BFRC: (1) Устойчивость к щелочам и адаптируемость в бетоне с BF в условиях температуры динамической щелочной коррозии, следует измерять и исследовать более низкую концентрацию щелочи и более длительное время щелочной коррозии. Кроме того, следует изучить механизм его влияния на механические свойства BFRC.(2) На основе определения гидрофобности и механизма передачи влаги волокна устойчивость к щелочам BF и общие характеристики композитов могут быть улучшены за счет гидрофобности и влагопроницаемости BF. (3) На основе при испытании на вырыв одного (или одного пучка) доменной печи с различным распределением и ориентацией в бетоне необходимо исследовать оптимальную ориентацию доменной печи с различными характеристическими параметрами для достижения максимального улучшения матрицы.(4) Должна быть установлена ​​формула для критического содержания и соотношения сторон для различных видов доменных печей в бетоне, а также механизм влияния доменных печей с различным содержанием и соотношением сторон на механические свойства матрицы (например, растяжение, изгиб , и характеристики разрушения) должны быть исследованы, и вышеупомянутые свойства должны быть оптимизированы. (5) С целью изменения характеристик материала и применения матрицы, оптимальное соотношение смеси и дополнительный механизм между BF и другими типами волокон с различными свойствами, такими как PPF, в бетоне.(6) С точки зрения доменной печи и бетона, дисперсия межфазных свойств доменных печей и доменных печей / матрица должна быть улучшена за счет модификации поверхности волокна и добавления минеральных добавок к матрице, тем самым улучшая механические свойства композитов. .

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Благодарности

Это исследование было поддержано Национальным фондом естественных наук Китая (грант №51578140).

Что такое базальтовое волокно — Basalt Fiber Tech

От вулканической лавы до сложного композитного материала.

От лавы к скале

Базальт — это тип вулканической породы, образовавшейся в результате быстрого охлаждения лавы на поверхности планеты. Это самая распространенная порода в земной коре. Характеристики базальтовых пород варьируются от источника лавы, скорости охлаждения и исторического воздействия элементов. Высококачественные волокна производятся из базальтовых отложений с однородным химическим составом.

  • Миллионы лет назад извержения из центра Земли выбросили огромное количество лавы на поверхность планеты. При контакте с атмосферой лава остыла, образуя первые континенты на планете, Пангею. Позже новые извержения и еще неизвестные феномены раскололи первый континент в сегодняшней структуре.


Земная мантия имеет тонкий слой, называемый сферой, эта тонкая лава при контакте с поверхностями создаст базальтовую скалу, во многих местах на земле можно найти большие каньоны и естественные скульптуры, сделанные из базальта самой природой, в результате долгие годы стабилизации температуры и давления в центре Земли.

Несмотря на то, что качественный базальт можно найти в изобилии в природе, вулканы продолжают выбрасывать тонны лавы в земную атмосферу, что укрепляет концепцию Advanced Basalt Fiber как высокотехнологичного и зеленого композитного материала.

От камня к волокну

Процесс производства волокон из базальта основан на отборе самых богатых химических свойств базальтовых пород с использованием качественных тестов, дроблении горных пород и плавлении до высоких температур. Расплавленный базальт падает из определенного расчетного отверстия, где его температура постепенно снижается, и образует пряжу, толщина которой уменьшается в процессе охлаждения, когда он прокатывается в ровинг.

Непрерывное базальтовое волокно сокращенно от CBF, которое использует природную вулканическую породу в качестве сырья и помещает их в печь под 1450P0P-1500P0P после измельчения в энергию, а затем которые производятся из слоистого пластика с платиново-родиевым волокном. . По сравнению с углеродным волокном, арамидное волокно (СВМПЭ) имеет множество уникальных преимуществ. Такие как физические свойства, устойчивость к высоким температурам, непрерывная работа от -269P0P до 700PP, хорошая стойкость к кислотам и щелочам, хорошая стойкость к ультрафиолетовому излучению, низкая гигроскопичность, устойчивость к окружающей среде и звукоизоляция, способность к фильтрации при высоких температурах, излучение сопротивление и отличная адсорбция волн и проникновение волн и так далее.Многие виды композитов, в которых в качестве армированного материала используется базальтовое волокно, могут использоваться во многих областях, таких как пожарная безопасность, защита окружающей среды, авиакосмическая промышленность, вооружение, автомобилестроение и судостроение, материалы для строительства и т. Д.

Базальтовый щебень — единственное сырье, необходимое для производства волокна. Это непрерывное волокно, получаемое путем вытягивания из расплава вулканической базальтовой породы при температуре около 2700 ° F (1500 ° C). Хотя температура, необходимая для производства волокон из базальта, выше, чем у стекла, некоторые исследователи сообщают, что производство волокон из базальта требует меньше энергии за счет равномерного нагрева.

От волокна к продуктам

CBF — непрерывная базальтовая нить, образующаяся в процессе плавления базальта, дает нам линейку продуктов Primary Products . Нить может быть намотана в три типа ровингов: Собранный ровинг , Прямой ровинг и пистолетный ровинг . Из рубленой нити мы производим Chopped Strands , а из скрученных нитей — Twisted Yarns .

От первичных продуктов к передовым продуктам

Из наших основных продуктов мы производим большую часть рынка Advanced Basfiber ® Продукты .Из волокна мы разработали множество типов тканей Fabrics для неограниченного числа применений, а также ткань Tapes , используя квадратные прядки, пропитанные смолой , армирующую сетку и холсты , а из волокон игольчатого шва — наш нетканый материал .

Сравнение с другими волокнами

По сравнению с углеродным и арамидным волокном, он имеет более широкий диапазон рабочих температур от -452 ° F до 1200 ° F (от -269 ° C до + 650 ° C), более высокую стойкость к окислению, более высокую стойкость к излучению, более высокую прочность на сжатие и более высокая прочность на сдвиг.(Обратите внимание, что температура нанесения стеклопластика ограничена температурой стеклования матрицы, которая ниже, чем температура нанесения волокон.)

Стекловолокно
Basfiber
®
Углеродное волокно

Базальтовое волокно является относительно новым продуктом среди армированных волокном полимеров (FRP) и конструкционных композитов.Он имеет такой же химический состав, что и стекловолокно, но имеет лучшие прочностные характеристики и, в отличие от большинства стекловолокон, обладает высокой устойчивостью к щелочному, кислотному и солевому воздействию, что делает его хорошим кандидатом для строительства бетона, мостов и береговых линий.

Таблица сравнения волокон

Имущество Единица измерения Стекло П-арамид (кевлар) Углерод HM — Полиэтилен Basfiber ® Полиэстер Металлы
E S HS HM Алюминий Титан Сталь
Плотность г / см 3 2.54 2,46 1,46 1,76 1,8 0,97 2,66 1,38 2,8 4,5 7,8
Модуль упругости при растяжении ГПа 72 87 124 235 338 87 93 14 72 110 207
Прочность на разрыв МПа 3400 4600 3600 3500 2480 2650 4500 1200 460 930 620
Удельный модуль ГПа / г / см 3 28 35 85 133 188 90 35 10 26 24 27
Удельная прочность МПа / г / 3 1340 1870 2480 1990 1380 2730 1692 870 164 205 80
Удлинение при разрыве % 4.8 5,4 2 1,2 0,5 3,5 3,1 13,5 8 16 23
Коэф. теплового расширения 10- 6 м / м · К 5 2,4 -3,5 -0,36 -0,54 -12 8 60 23.4 10,1 10,8

Когда он был разработан?

Производство волокон из базальта исследовалось во время холодной войны в бывшем Советском Союзе, и ограниченные коммерческие исследования и производство проводились в США в тот же период. Советский Союз исследовал базальт как источник волокна для баллистически стойких тканей.

Здесь необходимо познакомить вас с предысторией исследований базальта. В 20 веке 60-х годах Министерство обороны России дало команду разработать базальтовое волокно.Согласно информационному сообщению «Россия» за 1973 год, широко использовалось базальтовое волокно, из которого отбираются природные руды, в основном это сверхтонкие волокна. В 60-70-х годах под руководством Министерства обороны России все российский стеклопластик и филиал Академии стекловолокна Украины приступили к исследованиям и разработкам. Для этого украинский отдел промышленности строительных материалов создает специальное научно-исследовательское объединение по тепло- и звукоизоляции BIEREQIE, основной задачей которого было исследование базальтового волокна и производственной линии базальтовых изделий.В 1972 году научная лаборатория профсоюза приступила к разработке и исследованию базальтового волокна, в результате чего было разработано более 20 видов базальтового волокна.

В 1985 году исследования базальтовых волокон были завершены, и теперь возможно промышленное производство. Прошло около 20 лет с момента успешного развития и массового производства базальтового волокна в мире.

В каких областях базальтовые волокна превосходно работают?

Зная об отличных характеристиках, мы можем смело подсказывать и применять их в различных областях.Как мы знаем, ни одно волокно не является универсальным, включая высокотехнологичное волокно и любое другое волокно. Другими словами, Как бы то ни было, правильно. оптоволокно имеет свои особые характеристики и рынок приложений. Каковы свойства непрерывного базальтового волокна? В целом непрерывное базальтовое волокно — это своего рода экологически чистый промышленный материал 21 века. Обладает хорошими комплексными характеристиками и высокой рентабельностью. То есть другое волокно не может быть отслежено.

За это непрерывное базальтовое волокно было награждено новым материалом 21 века.Непрерывное базальтовое волокно (CBF) — это разновидность высокоэффективного неметаллического неорганического волокна, которое в последние годы изготавливается из природных вулканических пород (включая базальтовые, андезитовые и другие минеральные вещества), которые в последние годы становятся все более популярными среди материалов.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *