玄武巖纖維與碳纖維、木質(zhì)素纖維、玻璃纖維等同類材料比較,具有怎樣的特點(diǎn)和優(yōu)勢?
各類纖維材料比較
01
常見纖維材料在土木工程應(yīng)用主要問題
碳纖維
價(jià)格居高不下,限制交通領(lǐng)域應(yīng)用
脆性、熱縮冷漲,與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)材料兼容性差
質(zhì)量過輕,不利于結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制
木質(zhì)素纖維
木質(zhì)素纖維是一種有機(jī)纖維,主要摻加在SMA混合料中用做穩(wěn)定劑
易吸水、耐久性差
玻璃纖維、芳綸纖維
玻璃纖維雖然價(jià)格低,但蠕變、耐腐蝕性能較差,不可作為結(jié)構(gòu)材料
芳綸纖維雖然強(qiáng)度高,但蠕變率大,價(jià)格貴,也不宜作為結(jié)構(gòu)材料
02 玄武巖纖維與其他纖維材料的具體比較
纖維種類 | 優(yōu) 點(diǎn) | 缺 點(diǎn) |
碳纖維 | 強(qiáng)度高、彈模高,密度小 | 1.在空氣中耐溫性差,吸油性差 2.價(jià)格很高 |
木質(zhì)素纖維 | 具有增韌、增粘作用,提高了混合料耐老化性能和水穩(wěn)定性。 | 1.易吸收水分,纖維吸收的水分可在集料和瀝青結(jié)合料之間形成水膜,容易造成水破壞,因此木纖維在使用前需要嚴(yán)格防水和返潮結(jié)團(tuán)。 2.主要摻加在SMA混合料中,對(duì)大孔隙熱拌瀝青混合料則效果一般,木質(zhì)素纖維本身內(nèi)部有空隙,瀝青油進(jìn)入這些空隙后不發(fā)揮作用,浪費(fèi)吸油率。 3.不耐老化,耐久性差。纖維易老化、退化、甚至分解成二氧化碳、水和和炭焦等物質(zhì),這些物質(zhì)基至使混合料中的瀝青受到污染。 |
玻璃纖維 | 經(jīng)過20多年的發(fā)展,目前玻璃纖維產(chǎn)量最大,市場應(yīng)用量最大。種類較全,形成了系列規(guī)格,目前向高性能方向發(fā)展 | 1.雖然玻璃纖維規(guī)格較全,但每個(gè)規(guī)格的玻璃纖維的性能單一,綜合性能不高。 2.通用型玻璃纖維即無堿玻纖,耐堿性差,不適合用于公路工程領(lǐng)域。 |
聚合物纖維 | 1.高溫穩(wěn)定性顯著改善、低溫抗裂性能提高、抗凍與抗水損壞性能增強(qiáng)。 2.纖維密度小,根數(shù)眾多。 | 1.吸油率不如木質(zhì)纖維素纖維。 2.不耐高溫,雖然有些纖維在空氣中的熔點(diǎn)可達(dá)250°C,但在瀝青中,其纖維可能在遠(yuǎn)低于其熔點(diǎn)時(shí)便已開始熔解或與瀝青產(chǎn)生高溫物理化學(xué)反應(yīng)。這對(duì)于熱拌瀝青來說受到較大影響。 |
其他無機(jī)礦物纖維 | 1.與瀝青有很好的表面親和力,可增強(qiáng)瀝青油膜厚度,改善瀝青路面抗氧化老化能力。 2.強(qiáng)度和彈性模量很高,是優(yōu)異的加強(qiáng)纖維,可大幅度提高瀝青混合料的抗拉強(qiáng)度及韌性。 3.不吸水也不怕潮,便于運(yùn)輸和儲(chǔ)存,有助于瀝青膜與集料的結(jié)合,抑制路面水損害。 4.其耐高溫性能良好,適用于熱拌瀝青環(huán)境。 | 1.礦物纖維的最大缺陷是其脆性。由于礦物纖維是通過噴吹生產(chǎn),纖維中含有的結(jié)晶顆粒較多,在拌合攤鋪使用的過程中,礦物短纖維很容易再次斷裂,使纖維長徑比發(fā)生變化,不易控制。 2.由于礦物纖維的生產(chǎn)工藝同樣比較復(fù)雜,目前國內(nèi)相關(guān)生產(chǎn)企業(yè)較少,生產(chǎn)效率偏低,產(chǎn)量規(guī)模遠(yuǎn)不能滿足市場需要,價(jià)格高昂,推廣應(yīng)用受限。 |
玄武巖纖維 | 1.玄武巖纖維屬于無機(jī)礦物纖維,具備所有纖維優(yōu)點(diǎn)。 2.玄武巖纖維與其他礦物纖維不同,韌性好且較柔軟,且生產(chǎn)產(chǎn)量大,效率高,可充分滿足市場需求。 3.玄武巖纖維均一性好、力學(xué)性能更高,增強(qiáng)效果更加明顯。 | 1.因目前尚處于市場開拓階段,暫未形成大規(guī)模批量成產(chǎn),故相較其他非礦物纖維相比,價(jià)格優(yōu)勢不明顯。 2.對(duì)原材料礦石的成份要求比較嚴(yán)格。 |
玄武巖纖維與其他礦物纖維
區(qū)別
在公路工程領(lǐng)域,兩者之間除了纖維形狀和顏色有外觀上的明顯區(qū)別外,其內(nèi)在也具有很多質(zhì)的不同。
01
酸度系數(shù)不同
酸度系數(shù)是SiO2+Al2O3與CaO+MgO的比值。酸度系數(shù)越高,力學(xué)性能越好、化學(xué)穩(wěn)定性越高,這是衡量礦物纖維性能的主要指標(biāo)。玄武巖纖維的酸度系數(shù)是其他礦物纖維的5.7倍。
02
作用功效不同
與其他礦物纖維相比,玄武巖纖維除了可提高320%的吸油率外,還具有加筋、橋聯(lián)和阻裂作用,且抗車轍能力更佳。具體優(yōu)勢如下:
工作溫度范圍大
具有良好的耐高溫、耐低溫性能,工作溫度可達(dá)-269℃~650℃,因此在與瀝青高溫拌合時(shí),其材料性能不會(huì)發(fā)生熱退化,更不會(huì)與瀝青發(fā)生化學(xué)或溶解反應(yīng),可有效改變?yōu)r青低溫硬化、高溫軟化的狀況,能夠適應(yīng)各種高、低溫的路面環(huán)境。
性價(jià)比高
價(jià)格是碳纖維的1/10~1/7,與耐堿玻璃纖維價(jià)格相當(dāng),但綜合性能較優(yōu),具有較高的性價(jià)比。
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