连续玄武岩纤维的发展与应用1、摘要（双文）2、定义3、组成3 33 26 9 、基本物理、力学、化学性质57 （图）4、构件力学性能5、生产工艺原料天然玄武岩可成纤的条件8 35 26（方法流程设备8）6、国内外生产现状7（生产厂家1、进展和存在的问题）7、应用方面及现状各行业（土工、军工。

）8、发展前景19 99、参考文献总结（外文？？？）前言2我国现很多房屋、桥梁、隧道等建筑物，由于材料老化、荷载增加、结构部分损坏、使用功能改变、设计与施工缺陷以及地震、战争等原因，均会导致原有结构的承载力满足不了要求，为此，需进行加固和修复。

23目前面临着大规模的补强加固、改建和扩建工程,其中建筑材料的选择尤为重要。

新型复合建筑材料发展很快,主要有钢纤维混凝土、玻璃纤维混凝土、碳纤维混凝土等。

玄武岩纤维是近几年在中国发展起来的新型材料,由于其较其他纤维材料性能优异、性价比好,尤其具有良好的抗拉强度和韧性,在防护工程补强加固、抗爆方面具有广阔的应用前景。

10众所周知，地壳由火成岩、沉积岩和变质岩组成。

玄武岩属于火成岩的一种，是一种以SiO2和Al2O3为主的矿物岩石。

23连续玄武岩纤维(Continuous Basalt Fiber,简称CBF)是前苏联经过了30多年的研究开发的高科技纤维。

3在整个生产和应用过程中无环境污染,属于绿色生态材料[1,2]。

23 CBF是以天然的火山喷出岩(玄武岩矿石)作为原料,将其破碎后加入熔窑中,在1 450℃~1 500℃熔融后,通过铂铑合金拉丝漏板制成的连续纤维。

10目前CBF 的研究重点在CBF的制备和应用上。

与碳纤维、芳纶、超高相对分子质量聚乙烯纤维等其它高科技纤维相比，CBF具有许多独特的优点，如突出的力学性能、耐高温、可在-269～650℃范围内连续工作，耐酸碱，吸湿性低，此外还有绝缘性好、绝热隔音性能优异、良好的透波性能等优点。

以CBF为增强体可制成各种性能优异的复合材料，可广泛应用于航空航天、建筑、化工、医学、电子、农业等军工和民用领域，23尤其是最近几年,中国也有了CBF的批量生产,因此迫切需要开展玄武岩纤维及其增强复合材料的应用研究。

23 康婷白应生玄武岩纤维的特性及其在防护工程领域的应用山西建筑第34卷第11期 2 0 0 8年4月185 18610 齐风杰，李锦文，李传校，魏化震，高永忠连续玄武岩纤维研究综述高科技纤维与应用第31 卷第2期2006年4月42-463 吕海荣,杨彩云,韩大伟复合材料用玄武岩增强纤维的性能研究材料工程/ 2009年增刊89-911 2 [1]谢尔盖,李中郢.玄武岩纤维材料的应用前景[J] .纤维复合材料,2003,17(3):17-20.[2]崔毅华.玄武岩连续纤维的基本特性[J] .纺织学报,2005,26(5):57-60.31玄武岩纤维的组成与结构1.1玄武岩纤维的组成玄武岩纤维的成分几乎囊括了地壳中的所有元素,Si,Mg,Fe,Ca,Al,Na,K等主要元素成分,约占99%以上。

在PHLIPS XL30 EDS电子探针能谱仪上进行玄武岩纤维元素含量的测定,发现其主要成分如下下(原子分数/%):Si=26.36,Ca=18.93,Al=7.89,Mg=6.90,O=31.81,K=1.18,Na=1.63,Ti=1·26,Fe=4.04。

玄武岩的化学组成如表1所示[5] 表1玄武岩纤维与C玻璃纤维、E玻、S玻璃纤维成分比较15 SiO2是玄武岩连续纤维最主要的成分,占45%~60%[2],被称为网络形成物,它保持了纤维的化学稳定性和机械强度;Al2O3的含量也较高,占12%~19%[2],提高了纤维的化学稳定性、热稳定性和机械强度,为提高复合材料的力学性能打下良好的基础;CaO的含量为6%~12%[2],对提高纤维耐水的腐蚀、硬度和机械强度都是有利的;Fe2O3和FeO的含量在5%~15%[2],含铁量高,使纤维呈古铜色;另外,玄武岩纤维中还含有Na2O,K2O,MgO 和TiO2等成分,对提高纤维的防水性和耐腐蚀性有重要作用。

3 玄武岩纤维的结构纯天然的CBF外观呈光滑的圆柱体，其截面呈完整的圆形。

图1a所示为玄武岩纤维在体视显微镜下观测的外观形态图,图1b中间位置的黑色原点为玄武岩纤维经过切片获得的纤维截面图。

宏观结构上,玄武岩纤维的外观很像一根极细的管子,呈光滑的圆柱状,其截面呈完整的圆形。

该结构是由于纤维成形过程中,熔融玄武岩被牵伸和冷却成固态的纤维前,在表面张力作用下收缩成表面积最小的圆形所致[6-8]。

图1玄武岩纤维外观及截面(a)外观形态(100×);(b)横截面图(100×)7 2玄武岩纤维（CBF）的性能2.1新型环保性材料CBF具有非人工合成的纯天然性，加之生产过程无害，且产品寿命长，是一种低成本﹑高性能﹑洁净程度理想的新型绿色主动环保材料。

由于玄武岩熔化过程中没有硼和其他碱金属氧化物排出，使CBF制造过程的池炉排放烟尘中无有害物质析出，不向大气排放有害气体，无工业垃圾及有毒物质污染环境。

玄武岩纤维在很大程度上可代替玻璃纤维，被广泛用于航天航空、石油化工、汽车、建筑等多领域，因而，CBF被誉为21世纪“火山岩变丝”、“点石成金”的新型环保纤维。

玄武岩纤维的物理和化学性能玄武岩纤维的物理7CBF与各种纤维材料的物理性能对比31 文献415 2·2拉伸强度31一般情况下,玄武岩纤维的拉伸强度是普通钢材的10~15倍,是E型玻璃纤维的1·4~1·5倍,其续纤维的强度远远超过天然纤维和合成纤维,所以是理想的增强材料。

玄武岩连续纤维的拉伸强度为3000~4 840 MPa[3],（加拿大albarrie公司研制）高于其它一些常见高技术纤维的拉伸强度,例如E-玻纤的拉伸强度为3 100~3 800 MPa,Kevlar 49为2 758~3 034 MPa,碳纤维为2 500~3 500 MPa[4]。

24 3弹性模量玄武岩纤维的弹性模量与昂贵的S玻璃纤维相近,强度相当;用于织造织物重量在150~210g/m2的产品时,织造性能良好;可用以代替S等玻璃纤维制造绝热制品和复合材料,制造硬质装甲和各种GFRP产品。

例如,利用E玻璃纤维生产玻璃钢管,只能耐25个大气压,管径最大为2m;而用玄武岩纤维做玻璃钢管,则可耐60个大气压,管径可达3m。

在某些场合,玄武岩纤维甚至可以部分代替每吨售价在20余万元的碳纤维或芳纶纤维。

11耐温性能CBF的使用温度范围为：-260 ～650℃（软化点为960℃），而E纤维为-60 ～350℃。

CBF 在400℃下工作时，其断后强度能够保持85%；在600℃下工作时，其断后强度仍能够保持80%的原始强度；如果CBF 预先在780～820 ℃下进行处理，还能在860℃下工作而不会出现收缩，而即使耐温性优良的矿棉此时也只能保持50%～60%的强度，玻璃棉则完全破坏。

碳纤维的抗氧化性较差，在300 ℃有CO2 和CO产生；间位芳纶最高使用温度也只有250℃。

24 2·4电性能E-玻纤具有良好的电绝缘性能和介电性能,在常温下其体积电阻率和表面电阻率均大于1011Ω·m。

而玄武岩连续纤维的体积电阻率和表面电阻率比E-玻纤还要高一个数量级, 玄武岩纤维的介电损耗角正切与E玻璃纤维相近,应用专门浸润剂处理过的玄武岩纤维,其介电损耗角正切比一般玻璃纤维还低50%,可用其制造高压(达250KV)电绝缘材料、低压(500V)装置、天线整流罩以及雷达无线电装置等,前景十分广阔,专门浸润剂处理的玄武岩纤维还可用于制造新型耐热介电材料。

2·6隔音性玄武岩连续纤维有着优良的隔音、吸声性表3列出了玄武岩连续纤维在不同音频下的吸数[2]。

由表3可见,随着频率增加,其吸声系数增加。

玄武岩连续纤维的吸湿性极低,吸湿能有0·2%~0·3%[4],而且吸湿能力不随时间变化玄武岩连续纤维制作的隔音材料在航空、船舶要低湿性材料的领域有着广阔的前景。

23玄武岩纤维具有较好的分散性纤维在混凝土中的分散性极为重要,如果纤维的分散性不能满足要求,纤维的掺入不但对混凝土或砂浆没有增强增韧作用相反,会降低混凝土的力学性能和耐久性。

玄武岩纤维是以同属硅酸盐的火山喷出岩为原料制成的,与混凝土有着基本相同的成分,也较接近,所以CBF的相容性和分散性优于其他增强纤维,同时与混凝土有很好的粘结性能。

15 化学稳定性化学稳定性是指纤维抵抗水、酸、碱等介质侵蚀的能力。

通常以受介质侵蚀前后的质量损失和强度损失来度量。

表1是玄武岩连续纤维和E-玻纤在不同介质中煮沸3 h 后质量损失率[2]。

表2是2种纤维在不同介质中浸泡2 h后强度保留率[4]。

表1不同介质中煮沸3 h后质量损失率%由表1可见,在HCl中煮沸3 h后,E-玻纤质量损失为38·9%,玄武岩连续纤维仅为2·2%。

从表1、2看出,玄武岩连续纤维比玻璃纤维具有更稳定的化学性能。

该特性为玄武岩连续纤维在桥梁道、堤坝等混凝土结构以及沥青混凝土路面、飞落跑道等经常受到高湿度、酸、碱类介质作用的结构中的应用开辟了广阔的前景。

玄武岩连续的最高使用温度为650℃,高于其它一些高技维,如碳纤维的最高使用温度为500℃,E-玻350℃,Kevlar 49为250℃[4]。

由于玄武岩连续的使用温度高达650℃,再加上它的耐酸、耐碱能,因而玄武岩连续纤维是用于高温腐蚀性气烟层过滤、腐蚀性液体过滤的优质材料。

3 吕海荣,杨彩云,韩大伟复合材料用玄武岩增强纤维的性能研究材料工程/ 2009年增刊89-917文/郭欢麻岩陈姝娜连续玄武岩纤维的发展及应用前景中国纤检2010年3月76—7931 杨勇新岳清瑞玄武岩纤维及其应用中的几个问题工业建筑2007年第37卷第6期1-43王岚,陈阳,李振伟.连续玄武岩纤维及其复合材料的研究玻璃钢与复合材料,2000(6):22-244许淑惠,彭国勋,党新安.玄武岩连续纤维的产业化开发.建筑材料学报,2005,8(3):261-26724 雷静*党新安李建军玄武岩纤维的性能应用及最新进展* 化工新型材料2007年3月9-1111 胡显奇，申屠年连续玄武岩纤维在军工及民用领域的应用高科技纤维与应用2005年12月7-1323 康婷白应生玄武岩纤维的特性及其在防护工程领域的应用山西建筑第34卷第11期 2 0 0 8年4月185 18615 崔毅华玄武岩连续纤维的基本特性纺织学报2005年10月120 -121[ 2 ]谢尔盖.玄武岩纤维材料的应用前景[J].纤维复合材料,2003,(3):18-19.[ 4 ]石钱华.国外连续玄武岩纤维的发展及其应用[J].玻璃纤维,2003,(4):28-29.玄武岩纤维混凝土力学性能的试验研究?玄武岩纤维的生产工艺蓝18 红8 粉10 紫40 黑26 深红24CBF的制备根据熔融原料所使用的容器不同，生产CBF的方法包括坩埚法和池窑法。