【科普知识】带你认识玄武岩纤维

如果说左图中的布是右图中的石头制作的，你会相信吗？

也许很多人觉得不可思议，但实际上这是一项已经很成熟的技术—玄武岩纤维生产技术。

玄武岩纤维，Basalt Fiber(BF)，是以纯天然玄武岩石料为原料，破碎后加入到熔窑中，在1450℃～1500℃高温熔融后，通过铂铑合金拉丝漏板高速拉制而成的连续纤维。现有工艺生产出的玄武岩纤维直径可达6~13μm，比头发丝还细。其生产工艺如下图。

熔融状态的岩浆

拉丝

二战期间，玄武岩纤维技术得到美国、欧洲和前苏联的大力研发，并被广泛应用于军事和航天领域。1995年，随着技术解密，玄武岩纤维技术才在民用领域得到极大的推广。

玄武岩纤维应用

玄武岩纤维现为我国重点发展的四大纤维（玄武岩纤维、碳纤维、芳纶、超高分子量聚乙烯纤维）之一，以其为原材料制备的各种产品被广泛应用于国防军工、航空航天、消防、环保、车船制造、石油化工、电力电子、体育、医疗以及土木工程等领域。

玄武岩纤维产品

本文将简要介绍玄武岩纤维的部分应用，并对玄武岩纤维在道路工程领域的应用进行总结。

应用简介

隐形

玄武岩纤维具有高强、耐高低温等特性，十分符合飞机、导弹表面材料要求，同时，其具有吸波透磁的特点，可以实现雷达隐形。所以玄武岩碳纤维可以部分替代碳纤维用于隐形飞机和导弹。

隐形飞机

防弹

当前防弹衣通常选用超高分子量聚乙烯纤维，其耐热性能低，在弹头的高温熔灼下强度和模量会降低，影响防弹效果。与之相比，玄武岩纤维耐高温性强，便不存在此问题。

航空航天

玄武岩纤维热传导系数低，阻燃性能好，工作温度范围为-269℃~700℃，既耐高温又耐低温。满足航空航天领域对材料的苛刻要求，俄罗斯的航空航天材料大部分就是用这种材料做的。

道路工程领域的应用

玄武岩纤维具有抗拉强度高、力学性能好、耐高温、防紫外线、耐酸耐碱耐盐、抗老化等优点。相比其他纤维来说，其综合性能较好，也符合道路工程领域对材料的要求。因此，近年来已有越来越多的玄武岩纤维产品应用于道路工程中。

土工格栅

玄武岩纤维通过经编工艺制成网状基材，经表面涂覆处理可制成玄武岩纤维土工格栅。玄武岩土工格栅通常应用于沥青路面增强，加固路基及软土基。

玄武岩纤维土工格栅用于沥青路面增强具有以下优势：

满足施工温度要求

混合料摊铺时土工格栅需要经受100℃~200℃的高温，玄武岩纤维工作温度可达700℃，因此其性能不会受到高温影响。

耐久性强

玄武岩纤维土工格栅可抵抗各种物理磨损和化学侵蚀，抗老化性能强。此外，玄武岩纤维在长期荷载作用下变形很小，能长时间保持其性能。

提升沥青路面使用性能.

玄武岩土工纤维格栅将沥青面层中的车轮荷载应力进行分散，减少应力集中，同时其本身变形小，一定程度上可以减小路面弯沉变形，从而提高疲劳性能。

路面开裂

此外，土工格栅可以限制混合料中集料的移动，提高路面高温抗变形能力；冬季低温条件下，土工格栅可以抵消沥青面层的拉应力，减少缩裂和反射裂缝的产生，提高路面的抗低温性能。

短切玄武岩纤维

短切玄武岩纤维可以用于沥青混合料、水泥混凝土和碎石封层。

沥青混合料

目前沥青混合料中主要采用木质素纤维、聚酯纤维和部分矿物棉纤维。其中木质素纤维不耐高温，拉伸强度很低。聚酯纤维与混合料相容性差，且耐高温性能差。矿物棉纤维对人体有害，且容易结团。

玄武岩纤维替代上述纤维制备沥青混合料，不仅可以克服以上缺点，还可增强混合料的各项路用性能。

水泥混凝土

玄武岩纤维是硅酸盐纤维，与水泥混凝土和砂浆混合时很容易分散，相容性好，拌制的纤维混凝土稳定。且玄武岩纤维耐久性好，强度高。加入水泥混凝土中可提高水泥混凝土的强度，减少裂纹产生，提高耐久性。

碎石封层

玄武岩纤维封层技术工艺是先撒布沥青粘结料和玄武岩纤维，之后在上方撒布碎石，碾压后形成新的磨耗层。玄武岩纤维在沥青混合料中均匀分布，相互搭接，与混合料形成网络结构，可提高封层抗磨性能以及抗拉、抗剪、抗压和抗冲击强度。

玄武岩纤维复合筋

玄武岩纤维复合筋在道路工程领域主要用于水泥混凝土路面。其具有以下优点。

玄武岩纤维复合筋

与水泥结合性好

玄武岩纤维复合筋与水泥的物理化学性质相近，粘结性较好，且与水泥的热胀冷缩系数一致。

耐腐蚀

与钢筋相比，玄武岩纤维耐久性更强，可以提高路面的耐久性。

可连续配筋免焊接

玄武岩纤维复合筋连续长度可达2000米，无需搭接，大大减少工作量，提高工作效率。

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