把石頭織成布
導讀
你知道石頭還可以織布嗎？
▲February 7, 2018
▼February 7, 2018
如果說左圖中的布是右圖中的石頭製作的，你會相信嗎？
也許很多人覺得不可思議，但實際上這是一項已經很成熟的技術—玄武岩纖維生產技術。
玄武岩纖維，Basalt Fiber(BF)，是以純天然玄武岩石料為原料，破碎後加入到熔窯中，在1450℃～1500℃高溫熔融後，通過鉑銠合金拉絲漏板高速拉制而成的連續纖維。現有工藝生產出的玄武岩纖維直徑可達6~13μm，比頭髮絲還細。其生產工藝如下圖。
熔融狀態的岩漿
拉絲
玄武岩纖維最早在1923年由法國的Paul Dhe嘗試製作，二戰期間，該技術得到美國、歐洲和前蘇聯的大力研發，並被廣泛應用于軍事和航天領域。1995年，隨著技術解密，玄武岩纖維技術才在民用領域得到極大的推廣。
玄武岩纖維應用
玄武岩纖維現為我國重點發展的四大纖維（玄武岩纖維、碳纖維、芳綸、超高分子量聚乙烯纖維）之一，以其為原材料製備的各種產品被廣泛應用於國防軍工、航空航天、消防、環保、車船製造、石油化工、電力電子、體育、醫療以及土木工程等領域。
玄武岩纖維產品
本文將簡要介紹玄武岩纖維的部分應用，並對玄武岩纖維在道路工程領域的應用進行總結。
應用簡介
隱形
玄武岩纖維具有高強、耐高低溫等特性，十分符合飛機、導彈表面材料要求，同時，其具有吸波透磁的特點，可以實現雷達隱形。所以玄武岩碳纖維可以部分替代碳纖維用於隱形飛機和導彈。
隱形飛機
防彈
當前防彈衣通常選用超高分子量聚乙烯纖維，其耐熱性能低，在彈頭的高溫熔灼下強度和模量會降低，影響防彈效果。與之相比，玄武岩纖維耐高溫性強，便不存在此問題。
航空航天
玄武岩纖維熱傳導係數低，阻燃性能好，工作溫度範圍為-269℃~700℃，既耐高溫又耐低溫。滿足航空航天領域對材料的苛刻要求，俄羅斯的航空航天材料大部分就是用這種材料做的。
道路工程領域的應用
玄武岩纖維具有抗拉強度高、力學性能好、耐高溫、防紫外線、耐酸耐鹼耐鹽、抗老化等優點。相比其他纖維來說，其綜合性能較好，也符合道路工程領域對材料的要求。因此，近年來已有越來越多的玄武岩纖維產品應用於道路工程中。
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土工格柵
玄武岩纖維通過經編工藝製成網狀基材，經表面塗覆處理可製成玄武岩纖維土工格柵。玄武岩土工格柵通常應用於瀝青路面增強，加固路基及軟土基。
玄武岩纖維土工格柵用於瀝青路面增強具有以下優勢：
滿足施工溫度要求
混合料攤鋪時土工格柵需要經受100℃~200℃的高溫，玄武岩纖維工作溫度可達700℃，因此其性能不會受到高溫影響。
耐久性強
玄武岩纖維土工格柵可抵抗各種物理磨損和化學侵蝕，抗老化性能強。此外，玄武岩纖維在長期荷載作用下變形很小，能長時間保持其性能。
提升瀝青路面使用性能
玄武岩土工纖維格柵將瀝青面層中的車輪荷載應力進行分散，減少應力集中，同時其本身變形小，一定程度上可以減小路面彎沉變形，從而提高疲勞性能。
路面開裂
此外，土工格柵可以限制混合料中集料的移動，提高路面高溫抗變形能力；冬季低溫條件下，土工格柵可以抵消瀝青面層的拉應力，減少縮裂和反射裂縫的產生，提高路面的抗低溫性能。
短切玄武岩纖維
短切玄武岩纖維可以用於瀝青混合料、水泥混凝土和碎石封層。
瀝青混合料
目前瀝青混合料中主要採用木質素纖維、聚酯纖維和部分礦物棉纖維。其中木質素纖維不耐高溫，拉伸強度很低。聚酯纖維與混合料相容性差，且耐高溫性能差。礦物棉纖維對人體有害，且容易結團。
玄武岩纖維替代上述纖維製備瀝青混合料，不僅可以克服以上缺點，還可增強混合料的各項路用性能。
水泥混凝土
玄武岩纖維是硅酸鹽纖維，與水泥混凝土和砂漿混合時很容易分散，相容性好，拌制的纖維混凝土穩定。且玄武岩纖維耐久性好，強度高。加入水泥混凝土中可提高水泥混凝土的強度，減少裂紋產生，提高耐久性。
碎石封層
玄武岩纖維封層技術工藝是先撒布瀝青粘結料和玄武岩纖維，之後在上方撒布碎石，碾壓後形成新的磨耗層。玄武岩纖維在瀝青混合料中均勻分布，相互搭接，與混合料形成網路結構，可提高封層抗磨性能以及抗拉、抗剪、抗壓和抗衝擊強度。
玄武岩纖維複合筋
玄武岩纖維複合筋在道路工程領域主要用於水泥混凝土路面。其具有以下優點。
玄武岩纖維複合筋
與水泥結合性好
玄武岩纖維複合筋與水泥的物理化學性質相近，粘結性較好，且與水泥的熱脹冷縮係數一致。
耐腐蝕
與鋼筋相比，玄武岩纖維耐久性更強，可以提高路面的耐久性。
可連續配筋免焊接
玄武岩纖維複合筋連續長度可達2000米，無需搭接，大大減少工作量，提高工作效率。
來源：同試檢測編輯：李駿
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