Плита базальтоволокнистая: Плита базальтоволокнистая БВТПС (картон) — Русский пар: печи, камины, все для бани

Базальтовая плита: Недостатки, сравнение

На современном рынке теплоизоляторов представлено достаточно много материалов, отличающихся своими свойствами, сферой применения. И главный вопрос в среде начинающих ремонт – что же лучше? Попробуем сравнить минеральную вату (так еще в обиходе называют стекловату), пенополистирол (пенопласт) и базальтовую вату (каменную).

Начнем с того, что базальтовая вата также является минеральной, поскольку производится из вулканического камня, при расплавлении и обдуве потоком воздуха в условиях больших температур образующего волокнистую структуру, из которой потом изготавливают базальтовую плиту.

Сравнение и недостатки

В силу технологических особенностей производства, наиболее экологичной является стекловата, но при этом она требует дополнительной защиты при монтаже и эксплуатации. Экологичное стекло в виде мелких кусочков пыли может попасть в легкие человека и навсегда там остаться – поэтому утепление жилого помещения плитами стекловаты сопровождается обязательной защитой специальными пленками.

В базальтовых плитах присутствуют, пусть в мизерных долях, скрепляющие ее состав в единое целое формальдегидные смолы, но зато волокна камня безвредны для человека, не горят и не впитывают влагу. Плиты пенополистирола дешевле в производстве, чуть хуже по своим огнестойким свойствам, немного менее долговечны и хуже пропускают пар, но достаточно удобны и эффективны, например, в утеплении промышленных зданий или дачных домов.

Для того чтобы понять, что же лучше: стекловата, базальтовые плиты или пенополистирол – всегда сначала требуется определиться с эксплуатацией теплоизоляционных материалов, их применением и соотношением цена-эффективность. Те же, на первый взгляд, недостатки базальтовой плиты, как повышенная плотность и более сложный монтаж – с другой стороны оказываются преимуществами: ведь плотная плита каменной ваты не пропускает влагу, сохраняет свои изоляционные свойства и служит дольше, чем более удобные в установке плиты пенопласта или стекловаты. Минеральная вата из шлаков металлургического производства, например, по своей экологичности не подойдет для использования в жилых домах и квартирах – но будет замечательным и недорогим утеплителем в промышленном цеху или складе. От сферы использования в основном будет зависеть и выбор более подходящего и эффективного материала.

Базальтовая плита

На рынке теплоизоляционных материалов существует жесточайшая конкуренция между производителями вспененных листовых полимерных материалов и изготовителями базальтовой плиты, которая на сегодняшний день имеет все шансы стать лидером спроса. Не в последнюю очередь причиной активного интереса к утеплителю из минерального волокна стали особые характеристики базальтовой плиты, позволяющие решить одну из серьезнейших проблем, а именно, обеспечение пожаробезопасности как высотных, так и малоэтажных построек. В этом вопросе не могут спорить даже самые ярые противники использования минеральных волоконных утеплителей.

Чем интересна базальтовая плита в качестве наружного утеплителя

Чтобы явственно представлять, что именно представляет собой новый материал, и на какие технические характеристики базальтовой плиты необходимо обратить внимание, следует вкратце остановиться на технологии производства минерального волокна.

Процесс изготовления базальтового волокна состоит из нескольких этапов:

• В качестве сырья для базальтовой плиты используют тонкое, всего в 0,008 мм диаметром минеральное волокно, полученное в результате плавления базальтовой породы, шпатов и бентонита;
• Волокно рубится и переплетается на специальных пневматических установках в толстые маты или плиты. Чтобы объемная структура плиты не скатывалась в комки, базальтовую плиту пропитывают парами фенолформальдегидной смолы для технических материалов и минеральными пропитками для утеплителей жилых помещений;
• После сушки воздухом базальтовые плиты пакуются в пачки по 4-6 штук, оборачиваются пленкой и отправляются потребителю.

Наощупь базальтовая плита напоминает неплотный войлок из шерсти животных, но более жесткий и легкий.

К сведению! Любые работы с базальтовыми плитами необходимо выполнять в печатках, с использованием защитной маски, очков и специальной одежды.

Экологически чистое, по заявлениям производителей, базальтовое волокно способно вызвать тяжелейшие дерматиты и проблемы с органами дыхания при непосредственном контакте с теплоизоляцией.

Базальтовые плиты для утепления, в зависимости от условий применения, выпускаются в четырех весовых категориях:

• Легкий утеплитель – материал с плотностью 15-20 кг/м³ используется преимущественно для теплоизоляции потолочных перекрытий;
• Средняя категория с плотностью 35-40кг/м³ применяется для утепления стен каркасных построек;
• Базальтовая плита-утеплитель с плотностью 50-70 кг/м³ предназначена для обустройства вентилируемых фасадов зданий с незакрытой наружной теплоизоляцией;
• Тяжелые марки базальтовых матов с плотностью 150-170 кг/м³ применяются для утепления стен с укладкой материала под защитную штукатурку.

При этом характеристики самого волокна не меняются, отличается только плотность укладки минеральноволоконной матрицы. В соответствии с ГОСТ № 9573-96 базальтовые плиты выпускаются следующих марок: мягкие волоконные маты ПТ75, полужесткие и жесткие — ПТ125 и ПТ175 соответственно, и самые тяжелые ПТ225, базальтовые минераловатные плиты тяжелее 250 кг/м³ для строительной изоляции не применяются.

Наиболее важные характеристики минеральных плит

Наиболее распространенный размер базальтовой плиты 120х60 см, толщина утеплителя колеблется от 40 до 120 мм. Небольшой вес базальтовой минеральной плиты, всего несколько килограммов, позволяет без особых усилий уложить материал даже в самых неудобных местах на потолке, в нишах каркасного дома или на крыше.

Интересно будет сравнить характеристики базальтового мата и ближайшего конкурента — листового пенополистирола:

• Плотность вспененного полимера находится на уровне самых легких марок ПБ, это 15-45 кг/м³;
• Теплопроводность минеральной матрицы находится в пределах 0,031-0,45 Вт/м*С, что на 4% больше, чем у вспененных полимеров;
• Звукоизоляция значительно лучше характеристик полимерного утеплителя. Высокочастотные звуки полностью поглощаются базальтовой плитой, а низкочастотные ослабляются на 30% на каждые 50 мм толщины;
• Паропоглощение для минеральной ваты декларируется на уровне 1,5%, тогда как у конкурентов этот показатель в несколько раз меньше.

К сведению! Одной из причин, по которым для утепления используют минеральные плиты, является способность стен, закрытых базальтовыми матами эффективно пропускать водяной пар из стен здания.

Свежеуложенная минеральная вата плохо поглощает водяные пары, но прекрасно впитывает жидкую воду подобно губке. Уровень водопоглощения может достигать нескольких десятков процентов, поэтому при повреждении паро или гидроизоляции первый же дождь может стать причиной обрыва базальтовых плит с фасада здания.

Минеральные волокна из-за низкой теплопроводности и плохой смачиваемости поверхности плавленого камня практически не конденсируют влагу внутри базальтовой матрицы даже в условиях низких температур. Жидкая вода, попадая внутрь каменного войлока, прочно удерживается силами поверхностного натяжения. Поэтому базальтовый утеплитель требует защиты от внешних погодных факторов с помощью штукатурки или сайдинговых панелей.

Преимущества и недостатки базальтовых плит

Утепление стен базальтовыми плитами может быть не менее эффективным, чем использование плитного пенополистирола или керамзитовой засыпки. При всех нападках конкурентов у минеральной ваты есть одно огромное преимущество – способность переносить высокие температуры без разрушения. Благодаря этому свойству материал можно использовать в качестве термоизоляции:

• Эффективно защищать стены дымохода, вентканалов для удаления продуктов горения топлива, особенно в узлах прохода кровли и потолочного перекрытия;
• Защищать постройку от распространения фронта горения при пожаре.

Сам по себе утеплитель из базальтовых плит не в состоянии остановить пожар, но термостойкие минеральные волокна зачастую работают, как асбестовое одеяло, применяемое для тушения нефтепродуктов. Термостойкий кокон из базальтового утеплителя удерживает продукты горения, отсекает подсос свежего воздуха, и фронт горения теряет свою мощность. В случае возгорания утеплителя из пенополистирола пожар обычно заканчивается катастрофой для здания и жильцов. Даже при нагреве до температуры в 900^оС минеральные плиты сохраняют структуру и свойства.

Особенности утепления базальтом

Технология утепления стен базальтовыми плитами несколько сложнее, чем случае использования полистирола или пенопласта. Проще всего уложить теплоизолятор при утеплении стен каркасно-щитовых конструкций, полов, потолков построек. Размер окон деревянного каркаса подбирается на 15-20 мм уже размеров базальтовых плит, поэтому их просто укладывают внутрь конструкции и фиксируют скотчем.

Аналогичным способом выполняется утепление крыши и потолочного перекрытия. После укладки материала с внутренней стороны укладывается пароизоляционная пленка, по наружной поверхности минеральный утеплитель обязательно зашивается пленкой ветрозащиты.

Чуть сложнее выглядит утепление каменных или кирпичных стен. В этом случае для крепления используется специальный клей для базальтовых плит, обладающий повышенной адгезией к минеральным волокнам. Одним из существенных недостатков является очень плохое смачивание поверхности плит любыми клеями, поэтому любая попытка уложить базальтовый утеплитель на голую стену без грунтовки и клея практически обречена на провал. По мере накопления внутри минеральной плиты дефектов сцепление со стеной ухудшается, и максимум через год утепление фасада просто отвалится от стен здания.

После укладки утеплителя поверхность плит грунтуют клеем и укладывают армирующую сетку. На этом этапе экономить тоже не следует, чем лучше будет приклеена сетка к минеральному мату, тем прочнее будет удерживаться наружный слой штукатурки. Остальные операции практически не отличаются от выполнения оштукатуривания стен.

Особенно сложной считается укладка базальтовых плит на поверхности стен из рядового клинкерного кирпича. Из-за высокой плотности поверхности клинкера к нему нормально не прилипают даже кладочные растворы и краски, поэтому для утепления приходится использовать клеевые растворы и даже механический крепеж.

Эффективность утепления на основе плит из базальта в немалой степени зависит от правильного выбора размеров, толщины и способа укладки утеплителя. Минеральные маты очень чувствительны к воздействию воздушных потоков. Так как края материала укладываются фактически стык в стык, то любая просадка или нарушение целостности шва неминуемо ведет к падению качества теплоизоляции в несколько раз.

Чтобы избежать подобных проблем, рекомендуется использовать двухслойную теплоизоляцию с разбежкой и перекрытием швов двумя слоями. В случае если фасад здания оформляется по схеме вентилируемой облицовки, поверх утеплителя необходимо натягивать ветрозащитную пленку и закрывать поверхность вагонкой или сайдингом.

Что не так с базальтовым утеплителем

Существует немало всевозможных домыслов и слухов о вреде и недостатках базальтовых плит. Например, минеральная теплоизоляция вредна для здоровья. На самом деле базальтовое волокно может нанести вред здоровью, но только в том случае, если вместо сертифицируемого волокна для утепления будет использована техническая минеральная вата, применяемая для теплоизоляции холодильных установок и теплотрасс.

Содержание фенолформальдегидной смолы в таких материалах на порядок выше ПДК, поэтому попытка облицевать стены и потолок дома техническим базальтом неминуемо приведет к отравлению парами химиката.

Нередко мастера после приобретения утеплителя на основе базальта выжигают образец на газовой конфорке, если при нагреве появляется едкий, непереносимый запах фенола, то образец и вся партия бракуется.

Еще один вариант домыслов связан со слухами о массовом заселении мышами и крысами базальтовых плит на стенах дома, которые не только спасаются от холодов, но и употребляют материал в пищу. На самом деле грызуны могут прогрызать ходы в утеплителе, как и в пенополистироле, или даже в керамзите, но в пищу минеральные плиты не используют.

Заключение

Основанием для подобных домыслов являются многочисленные факты повреждения изоляции мощных холодильных камер, в которых хранятся продукты питания, мясо и мясопродукты. Волоконная и засыпная минеральная теплоизоляция, пропитанная запахами и парами продуктов питания, буквально вырезается грызунами, но это никак не связано с характеристиками и применением волоконных плит. Они не используются для низкотемпературных камер в силу низкой механической прочности.

Плита базальтовая БТП — Огнеупорные плиты от 1000 °C

Плиты марки БТП производят из базальтового супертонкого волокна и неорганического (алюмосиликатного) связующего методом фильтрационного осаждения с одновременной вакуумной подпрессовкой и последующей термообработкой (сушкой).

Имея небольшую плотность (150-200 кг/м³), базальтовые плиты и картон обладают лучшими теплоизоляционными керамоволокнистыми огнеупорами, но имеют ограничение по максимальной температуре применения до 700 °С.

Малая плотность, высокий предел огнестойкости позволяют применить плиты БТП для противопожарной изоляции различных конструкций. Плиты легко кроятся, режутся на формы, наклеиваются на неорганические клеи.

Волокнистые базальтовые изделия марки БТП обладают следующими исключительными свойствами:

·         Высокая термостойкость;

·         Низкая теплопроводность;

·         Стойкость к термоударам;

·         Небольшой удельный вес;

·         Устойчивость к вибрациям и деформациям;

·         Материал не горюч;

·         Имеет хорошую химическую стойкость;

·         Малая теплоемкость;

·         Хорошие электроизоляционные и звукоизоляционные свойства.

Преимущества применения волокнистой теплоизоляции и изделий на её основе продиктованы следующим:

·         волокна пожаровзрывобезопасны, не содержат асбест, химически инертны, не выделяют и не образуют токсичных и опасных веществ в воздушной и химически активных средах, не содержат органических веществ, что дает возможность применять их в процессах, связанных с такими окислителями как кислород;

·         повышенные теплоизоляционные свойства позволяют существенно сократить теплопотери нагревательных установок, которые отличаются большими энергозатратами;

·         выдерживают до 2000 циклов «нагрев-охлаждение»;

·         теплоизоляция промышленных установок до сих пор производится вручную, поэтому экологические и гигиенические свойства базальтовых и каолиновых плит, а так же изделий на их основе улучшают условия труда и снижают трудоемкость монтажа в 2-3 раза;

·         низкое значение плотности волокнистых материалов в сочетании с высокой теплоизолирующей способностью, существенно сокращают габаритно-массовые характеристики нагревательных установок и уменьшают затраты на приобретение теплоизоляционных материалов.   

Применение:

·         теплоизоляция термического оборудования;

·         изоляция электрических печей;

·         изоляция термических и нагревательных печей, трубопроводов;

·         изоляционные слои воздухонагревателей, газоходов;

·         изоляция ковшей, миксеров, накопителей термобоксов всех типов;

·         изоляционные прокладки, вкладыши, экраны;

·         изоляция котлов, котлов утилизаторов, дверей, заслонок;

·         транспортное машиностроение, судостроение;

·         бытовая техника, обогреватели, газовые отопители.

Базальтовые теплоизоляционные плиты. Базальтовые утеплители.

Базальтовые маты Маты из стекловолокна

Базальтовая теплоизоляционная плита – это теплоизоляционный материал, изготовленный на основе волокна из горно-каменной породы базальта.

Они применяются в качестве эффективной тепловой изоляции, являются экологически чистыми материалами, не выделяют в процессе эксплуатации вредных веществ, отвечают всем требованиям пожарной и радиационной безопасности, квалифицированы как материалы первого класса.

Базальтовые плиты применяются для тепло- и звукоизоляции стен, кровли, междуэтажных перекрытий, вентилируемых фасадов.

Используются базальтовые утеплители также в качестве среднего слоя в трехслойных наружных стенах и железобетонных панелях.  

Основные преимущества:

Изделия из волокнистых материалов с плотностью менее 50 кг/м3 при вертикальной установке в стене имеют большую вероятность со временем просесть и образовать пустоты.  Наилучшими теплосберегающими свойствами при одной и той же толщине обладает базальтовая плита с плотностью от 70 до 100 кг/м3. Как утеплитель для дома, рекомендуется применять теплоизоляционные плиты с плотностью от 35 кг/м3 до 90 кг/м3 , в зависимости от места установки.

В качестве связующего материала при производстве миниральных плит применяется недорогая фенолформальдегидная смола, отрицательно влияющая на здоровье людей, поэтому внутри помещений их стараются не устанавливать. При производстве плит теплозвукоизоляционных в качестве связующего мы используем  более дорогостоящую дисперсию ПВА и не задействуем вредную фенолформальдегидную смолу. Такие плиты абсолютно безопасны для человека.

Ассортимент базальтовых плит по назначению:

ТЕРМОЛАЙТ/+ (ПП-35/50)

Описание: Плиты мягкие из тонких минеральных волокон на основе базальтовых пород, скрепленных между собой синтетическим связующим с гидрофобизирующими добавками. Область применения: Тепло- и звукоизоляция ненагружаемых строительных конструкций: полы, каркасные перегородки, скатные крыши, слоистые кладки. Рекомендуется использовать в качестве звукоизоляции строительных конструкций, в том числе для поглощения уличного шума в ограждающих конструкциях наружных стен. Характеристики материала Плотность (кг/м3) — 35/50 Группа горючести (ГОСТ 30244)- НГ Теплопроводность в сухом состоянии, не более (Вт/мК): l10 — 0,036 l25 — 0,039 Расчетные значения: lA — 0,042/0,041 lБ — 0,045/0,044 Сжимаемость, не более (%) – 25/10 Водопоглощение по объему, не более (%) – 1,5 Паропроницаемость (мг/(м*чПа) – 0,3

ТЕРМОПОЛ (ПЖ-140)

Описание: Плиты жесткие из тонких минеральных волокон на основе базальтовых пород, скрепленных между собой синтетическим связующим с гидрофобизирующими добавками. Область применения: Тепло- и звукоизоляция (в том числе от ударного шума) межэтажных перекрытий под стяжку, при устройстве плавающих акустических или наливных полов. Рекомендуется использовать в качестве среднего слоя в звукоизоляционных экранах поглощающих шум автомобильного транспорта на автомагистралях.

Характеристики материала

• Плотность (кг/м3) — 140
• Группа горючести (ГОСТ 30244) — НГ
• Теплопроводность в сухом состоянии, не более (Вт/мК):
  l10 — 0,035
  l25 — 0,038
• Расчетные значения
  lА — 0,044
  lБ — 0,047
• Прочность на сжатие при 10 % деформации, не менее (кПа) — 35
• Предел прочности на отрыв слоев, не менее (кПа) — 8,5
• Водопоглощение по объему, не более (%) — 1,5
• Паропроницаемость (мг/(м*чПа) — 0,3

1. Плита перекрытия
2. ТЕРМОПОЛ
3. Гидроизоляция
4. Стяжка
5. Покрытие пола

ТЕРМОЛАЙТ/+ (ПП-35/50)

Описание: Плиты мягкие из тонких минеральных волокон на основе базальтовых пород, скрепленных между собой синтетическим связующим с гидрофобизирующими добавками.  Область применения: Тепло- и звукоизоляция ненагружаемых строительных конструкций: полы, каркасные перегородки, скатные крыши, слоистые кладки.Рекомендуется использовать в качестве звукоизоляции строительных конструкций, в том числе для поглощения уличного шума в ограждающих конструкциях наружных стен. Характеристики материала Плотность (кг/м3) — 35/50 Группа горючести (ГОСТ 30244)- НГ Теплопроводность в сухом состоянии, не более (Вт/мК): l10 — 0,036 l25 — 0,039 Расчетные значения: lA — 0,042/0,041 lБ — 0,045/0,044 Сжимаемость, не более (%) – 25/10 Водопоглощение по объему, не более (%) – 1,5 Паропроницаемость (мг/(м*чПа) – 0,3

ТЕРМОКРОВЛЯ Н (ПЖ-120)

Описание: Плиты жесткие из тонких минеральных волокон на основе базальтовых пород, скрепленных между собой синтетическим связующим с гидрофобизирующими добавками. Область применения: Нижний теплоизоляционный слой в многослойных кровельных покрытиях плоских кровель.

Характеристики материала

• Плотность (кг/м3) — 120
• Группа горючести (ГОСТ 30244) — НГ
• Теплопроводность в сухом состоянии, не более (Вт/мК):
  l10 — 0,034
  l25 — 0,037
• Расчетные значения:
  lА — 0,043
  lБ — 0,046
• Прочность на сжатие при 10% деформации, не менее (кПа) — 25
• Предел прочности на отрыв слоев, не менее (кПа) — 4
• Водопоглощение по объему, не более (%) — 1,5
• Паропроницаемость (мг/(м*чПа) — 0,3

1. Плита перекрытия
2. Пароизоляция
3. ТЕРМОКРОВЛЯ Н
4. ТЕРМОКРОВЛЯ В/В+
5. Кровельное покрытие
6. Кровельный дюбель

ТЕРМОКРОВЛЯ Н+ (ПЖ-130)

Описание: Плиты жесткие из тонких минеральных волокон на основе базальтовых пород, скрепленных между собой синтетическим связующим с гидрофобизирующими добавками.

Область применения: Нижний теплоизоляционный слой в многослойных кровельных покрытиях плоских кровель, в том числе с укладкой на профнастил.

Характеристики материала

• Плотность (кг/м3) — 130
• Группа горючести (ГОСТ 30244) — НГ
• Теплопроводность в сухом состоянии, не более (Вт/мК):
  l10 — 0,034
  l25 — 0,037
• Расчетные значения:
  lА — 0,042
  lБ — 0,045
• Прочность на сжатие при 10% деформации, не менее (кПа) — 35
• Предел прочности на отрыв слоев, не менее (кПа) — 7,5
• Водопоглощение, не более (%) — 1,5
• Паропроницаемость (мг/(м*чПа) — 0,3

1. Профнастил
2. Пароизоляция
3. ТЕРМОКРОВЛЯ Н+
4. ТЕРМОКРОВЛЯ В/В+
5. Кровельное покрытие
6. Кровельный дюбель

ТЕРМОСЭНДВИЧ К (ПСЖ-150)

Описание: Плиты сверхжесткие из тонких минеральных волокон на основе базальтовых пород, скрепленных между собой синтетическим связующим с гидрофобизирующими добавками.

Область применения: Средний теплоизоляционный слой в трехслойных кровельных панелях типа «Сэндвич» с металлическими обшивками.

Характеристики материала

• Плотность (кг/м3) — 150
• Группа горючести (ГОСТ 30244) — НГ
• Теплопроводность1, не более (Вт/мК):
  l25 — 0,046
• Предел прочности при сжатии2, не менее (кПа) — 100
• Предел прочности при растяжении2, не менее (кПа) — 100
• Предел прочности при сдвиге, не менее (кПа) — 75
• Водопоглощение, не более (%) — 1
• Паропроницаемость (мг/(м*чПа) — 0,3

1 — теплопроводность определяется при направлении теплового потока вдоль волокон.
2 — прочность на сжатие и растяжение определяется при приложении нагрузок вдоль волокон.

1. Металическая обшивка
2. ТЕРМОСЭНДВИЧ К

ТЕРМОКРОВЛЯ (ПСЖ-150)

Описание: Плиты сверхжесткие из тонких минеральных волокон на основе базальтовых пород, скрепленных между собой синтетическим связующим с гидрофобизирующими добавками. Область применения: Теплоизоляционный слой в однослойных кровельных покрытиях плоских кровель, в том числе и для устройства кровель без цементной стяжки.

Характеристики материала

• Плотность (кг/м3) — 150
• Группа горючести (ГОСТ 30244) — НГ
• Теплопроводность в сухом состоянии, не более (Вт/мК):
  l10 — 0,035
  l25 — 0,037
• Расчетные значения:
  lА — 0,045
  lБ — 0,048
• Прочность на сжатие при 10 % деформации, не менее (кПа) — 45
• Предел прочности на отрыв слоев, не менее (кПа) — 7,5
• Водопоглощение по объему, не более (%) — 1
• Паропроницаемость (мг/(м*чПа) — 0,3
  

1. Плита покрытия
2. Пароизоляция
3. ТЕРМОКРОВЛЯ
4. Кровельное покрытие
5. Кровельный дюбель

ТЕРМОКРОВЛЯ B/В+ (ПСЖ-175/200)

Описание: Плиты сверхжесткие из тонких минеральных волокон на основе базальтовых пород, скрепленных между собой синтетическим связующим с гидрофобизирующими добавками.  Область применения: Верхний теплоизоляционный слой, несущий нагрузку в многослойных или однослойных кровельных покрытиях плоских кровель, в том числе для устройства кровель без цементной стяжки.

Характеристики материала

• Плотность (кг/м3) — 175/200
• Группа горючести (ГОСТ 30244) — НГ
• Теплопроводность в сухом состоянии, не более (Вт/мК):
  l10 — 0,037
  l25 — 0,041
• Расчетные значения:
  lА — 0,046/0,046
  lБ — 0,049/0,050
• Прочность на сжатие при 10 % деформации, не менее (кПа) — 60/70
• Предел прочности на отрыв слоев, не менее (кПа) — 7,5
• Водопоглощение по объему, не более (%) — 1,5
• Паропроницаемость (мг/(м*чПа) — 0,3

1. Профнастил
2. пароизоляция
3. ТЕРМОКРОВЛЯ Н+
4. ТЕРМОКРОВЛЯ В/+
5. Кровельное покрытие
6. Кровельный дюбель

1. Плита перекрытия
2. Пароизоляция
3. ТЕРМОКРОВЛЯ Н
4. ТЕРМОКРОВЛЯ В/В+
5. Кровельное покрытие
6. Кровельный дюбель

ТЕРМОЛАЙТ/+ (ПП-35/50)

Описание: Плиты мягкие из тонких минеральных волокон на основе базальтовых пород, скрепленных между собой синтетическим связующим с гидрофобизирующими добавками.  Область применения: Тепло- и звукоизоляция ненагружаемых строительных конструкций: полы, каркасные перегородки, скатные крыши, слоистые кладки.Рекомендуется использовать в качестве звукоизоляции строительных конструкций, в том числе для поглощения уличного шума в ограждающих конструкциях наружных стен. Характеристики материала Плотность (кг/м3) — 35/50 Группа горючести (ГОСТ 30244)- НГ Теплопроводность в сухом состоянии, не более (Вт/мК): l10 — 0,036 l25 — 0,039 Расчетные значения: lA — 0,042/0,041 lБ — 0,045/0,044 Сжимаемость, не более (%) – 25/10 Водопоглощение по объему, не более (%) – 1,5 Паропроницаемость (мг/(м*чПа) – 0,3

ТЕРМОСТЕНА/+ (ПП-60/70)

Описание: Плиты полужесткие из тонких минеральных волокон на основе базальтовых пород, скрепленных между собой синтетическим связующим с гидрофобизирующими добавками. Область применения: Ненагруженный внутренний теплоизоляционный слой в многослойных ограждающих конструкциях, в том числе полностью или частично выполненных из мелкоштучных материалов.

Характеристики материала

• Плотность (кг/м3)- 60/70
• Группа горючести (ГОСТ 30244)- НГ
• Теплопроводность в сухом состоянии, не более (Вт/мК):
  l< sub=»»> — 0,035
  l25 — 0,038<>
• Расчетные значения:
  lА- 0,041/0,042
  lБ- 0,044/0,045
• Сжимаемость, не более (%) – 7/5
• Водопоглощение по объему, не более (%) –1,5
• Паропроницаемость (мг/(м*чПа) – 0,3

1. Кирпичная кладка
2. ТЕРМОСТЕНА/+
3. Штукатурка

ТЕРМОВЕНТ (ПЖ-80)

Описание: Плиты жесткие из тонких минеральных волокон на основе базальтовых пород, скрепленных между собой синтетическим связующим с гидрофобизирующими добавками. Область применения: Теплоизоляционный слой в фасадных системах с воздушным зазором, в том числе совместно с Термолайт +.

Технические характеристики

• Плотность (кг/м3) — 80
• Группа горючести ( ГОСТ 30244) — НГ
• Теплопроводность в сухом состоянии, не более (Вт/мК):
  l10 — 0,034
  l25 — 0,037
• Расчетные значения:
  lА — 0,042
  lБ — 0,045
• Прочность на сжатие при 10% деформации, не менее (кПа) — 18
• Предел прочности на отрыв слоев, не менее (кПа) — 3
• Водопоглощение по объему, не более (%) — 1,5
• Паропроницаемость (мг/(м*чПа) — 0,3

ТЕРМОМОНОЛИТ (ПЖ-100)

Описание: Плиты жесткие из тонких минеральных волокон на основе базальтовых пород, скрепленных между собой синтетическим связующим с гидрофобизирующими добавками. Область применения: Средний теплоизоляционный слой в трехслойных бетонных и железобетонных стеновых панелях. Теплоизоляция фасадов с оштукатуриванием по стальной армирующей сетке (несущей нагрузку).

Характеристики материала

• Плотность (кг/м3)- 100
• Группа горючести ( ГОСТ 30244)- НГ
• Теплопроводность в сухом состоянии, не более (Вт/мК):
  l10 — 0,034
  l25 — 0,037
• Расчетные значения:
  lА — 0,042
  lБ — 0,045
• Прочность на сжатие при 10% деформации, не менее (кПа) — 20
• Предел прочности на отрыв слоев, не менее (кПа) — 3,5
• Водопоглощение по объему, не более (%) — 1,5
• Паропроницаемость (мг/(м*чПа) — 0,3

1.  Наружная стена
2.  Анкер
3.  ТЕРМОМОНОЛИТ
4.  Маятниковый крюк
5.  Металлическая армирующая сетка
6.  Штукатурная система
7.  Защитно-декоративное покрытие

ТЕРМОСЭНДВИЧ С (ПЖ-120)

Описание: Плиты жесткие из тонких минеральных волокон на основе базальтовых пород, скрепленных между собой синтетическим связующим с гидрофобизирующими добавками.

Область применения: Средний теплоизоляционный слой в трехслойных стеновых панелях типа «Сэндвич» с металлическими обшивками.

Характеристики материала

• Плотность (кг/м3) — 120
• Группа горючести (ГОСТ 30244) — НГ
• Теплопроводность1, не более (Вт/мК):
  l25 — 0,045
• Предел прочности при сжатии2, не менее (кПа) — 80
• Предел прочности при растяжении2, не менее (кПа) — 100
• Предел прочности при сдвиге, не менее (кПа) — 55
• Водопоглощение, не более (%) — 1,5
• Паропроницаемость (мг/(м*чПа) — 0,3

1 — теплопроводность определяется при направлении теплового потока вдоль волокон.
2 — прочность на сжатие и растяжение определяется при приложении нагрузок вдоль волокон.

1. Металическая обшивка
2. ТЕРМОСЭНДВИЧ С

ТЕРМОФАСАД (ПСЖ-150)

Описание: Плиты жесткие из тонких минеральных волокон на основе базальтовых пород, скрепленных между собой синтетическим связующим с гидрофобизирующими добавками. Область применения: Тепло- и звукоизоляция (в том числе от ударного шума) межэтажных перекрытий под стяжку, при устройстве плавающих акустических или наливных полов. Рекомендуется использовать в качестве среднего слоя в звукоизоляционных экранах поглощающих шум автомобильного транспорта на автомагистралях.

Характеристики материала

• Плотность (кг/м3) — 150
• Группа горючести (ГОСТ 30244) — НГ
• Теплопроводность в сухом состоянии, не более (Вт/мК):
  l10 — 0,035
  l25 — 0,038
• Расчетные значения:
  lА — 0,045
  lБ — 0,048
• Прочность на сжатие при 10% деформации, не менее (кПа) — 45
• Предел прочности на отрыв слоев, не менее (кПа) —15
• Водопоглощение по объему, не более (%) — 1
• Паропроницаемость (мг/(м*чПа) — 0,3

1. Наружная стена
2. Клеевой состав
3. ТЕРМОФАСАД
4. Цокольная рейка
5. Фасадный дюбель
6. Базовый слой из клеевого состава
7. Стеклопластиковая армирующая сетка
8. Грунтовочный состав
9. Защитно-декоративное покрытие

Узнать больше про огнезащитное покрытие металлоконструкций и актуальные цены можно по телефону +7 (495) 775-48-69.

Экологические базальтовые плиты не нанесут вреда здоровью и сохранят тепло в доме!

Арматура, армированная базальтовым волокном | For Construction Pros

Арматура из армированного базальтовым волокном полимера (BFRP) — это новая технология, которая имеет хорошие перспективы для строительной отрасли. Базальтовая порода нагревается до состояния плавления и превращается в волокна, которые вы видите в нижней части фотографии. Затем они смешиваются с эпоксидными смолами и формуются в арматурный стержень, показанный выше.

Промышленности армированной волокном полимерной арматуры (FRP) около тридцати лет. Промышленность началась с формования арамидных и углеродных волокон с различными термореактивными смолами, а затем расширилась до стеклянных волокон, смешанных как с винилэфирными, так и с полиэфирными смолами.Большую часть времени он уделял стекловолокнам, так как они предлагают лучшую цену из трех упомянутых волокон.

Стекловолокно бывает трех типов:

1. Стекловолокно E — Низкая устойчивость к высоким pH (например, в среде бетона)
2. Коррозионно-стойкое (CR) стекловолокно — такая же прочность, как у E-стекла, с повышенной стойкостью к щелочам
3. S-стекло — Повышенная прочность и устойчивость к щелочам.

Поскольку стандарты и руководства по применению были разработаны Американским институтом бетона (ACI), промышленность арматуры из стеклопластика продолжает расти и сегодня используется во многих областях.

Около трех лет назад Эрик Киилунен начал изучать возможность изготовления арматуры FRP с использованием базальтовых волокон и вместе с соучредителем Кеном Кераненом основал корпорацию Neuvokas Corporation, Ахмик, Мичиган. Их продуктом является арматура, армированная базальтовым волокном (BFRP), и они называют свой новый продукт «Gatorbar», продажи которого начнутся в ноябре 2015 года. На этом раннем этапе Neuvokas в течение длительного времени занимается только рынками плит на основе сортов и другими «низкотехнологичными» рынками. -временное тестирование завершается.

Волокна из базальтовой породы

Стремление изобрести волокно из базальтовой породы восходит к середине 1920-х годов, когда Пол Де из Парижа, Франция, получил патент США 1462446 A. В 1970-х годах американские стекольные компании отказались от своих разработок, чтобы использовать базальтовые волокна в пользу S-Glass . Это было в 1984 году, когда на заводе, расположенном недалеко от Киева, Украина, были налажены первые производственные мощности по производству непрерывного базальтового волокна (CBF). Вскоре после этого технология была рассекречена и представлена ​​миру.CBF сейчас производится в России, Украине, Китае и Ирландии. Процесс изготовления волокон включает дробление и промывку базальтовой породы, а затем ее нагрев до 2550 градусов по Фаренгейту. Затем текучая порода экструдируется через несколько наконечников втулки для получения волокна диаметром от 13 до 19 микрон или от 0,0005 до 0,0007 дюйма.

Базальтовые волокна не токсичны для воды и воздуха, не вступают в реакцию с какими-либо компонентами бетона и обладают очень высокой химической стойкостью. По сравнению с другими волокнами, такими как S-стекло, углерод или арамид, используемыми в бетоне, они также считаются недорогими.

Изготовление базальтовой арматуры

Большая часть арматуры FRP производится с использованием процесса пултрузии (непрерывный производственный процесс протягивания композитных материалов с постоянным поперечным сечением через фильеру) для смачивания волокон, как правило, с использованием винилэфирных или полиэфирных смол. Компания Neuvokas разработала собственный процесс пултрузии, и Киилунен добавляет, что они предпочли использовать эпоксидную смолу из-за ее полезных свойств. В процессе Neuvokas базальтовые волокна «смачиваются» эпоксидной смолой, а затем бруски формуются и уплотняются.Стоимость производства FRP очень зависит от скорости производственного процесса, и возможность увеличения выходной скорости даст значительную экономию средств. Киилунен говорит, что метод производства Neuvokas был разработан для производства арматуры в десять раз быстрее, чем обычный процесс пултрузии, и он думает, что они смогут значительно увеличить эту скорость в будущем.

Взгляд в будущее

Учитывая, что Gatorbar — новый продукт, Кийлунен говорит, что их первая маркетинговая работа направлена ​​на рынок плоских сортов.Сюда входят полы, тротуары, бордюры, водостоки, другие объекты мощения и другие проекты с низким уровнем риска с точки зрения необходимого инженерного обеспечения.

«Инженерам нужны данные за год, прежде чем они смогут разработать наш продукт для более сложных структурных проектов, и в настоящее время у нас только один месяц из годовой программы испытаний, проводимой нейтральной стороной».

По завершении тестирования Neuvokas соберет руководства по проектированию, которые позволят инженерам использовать BFRP в своих проектах.Neuvokas также будет обращать внимание на ACI для дальнейшего принятия продукта BFRP.

Киилунен говорит, что их первый продукт — это стержень №3 (диаметр 3/8 дюйма) длиной 20 футов. Следующим их представлением будут стержни № 3 длиной 40 футов, после чего они планируют начать производство стержней № 4 и № 5.

Проблема, с которой сталкиваются все изделия из стеклопластика, заключается в том, что стержни нельзя изгибать в полевых условиях так, как это возможно для стальной арматуры. Поэтому, когда инженерам требуются гнутые стержни для применения, их необходимо предварительно сгибать отдельно на заводе-изготовителе.Киилунен говорит, что они планируют предоставлять эту услугу и в будущем.

Почему стоит подумать об использовании базальтового прутка

Основной целью Neuvokas является производство арматуры из стеклопластика, которая во многих отношениях превосходит стальную арматуру, но при этом остается конкурентоспособной по стоимости по сравнению со сталью, возможно, даже с меньшими затратами в некоторых областях применения. Их изобретение высокоскоростного производственного процесса помогло им достичь этой цели. Поскольку Neuvokas продолжает увеличивать свою производительность, стоимость арматуры FRP будет продолжать снижаться.Низкая стоимость их продукции по сравнению с другими изделиями из стеклопластика и сталью является причиной, по которой владельцы и подрядчики должны рассмотреть возможность ее использования.

Кроме того, в некоторых случаях высокая прочность на разрыв BFRP позволяет инженерам переключать требования проекта со стальной арматуры № 4 на арматуру № 3, что позволяет дополнительно снизить затраты.

Коррозионная стойкость — еще одна веская причина рассмотреть возможность использования арматуры из BFRP; он устойчив почти ко всему. В связи с недавними исследованиями коррозии арматуры с эпоксидным покрытием, установленной в агрессивном климате, инженеры все чаще выбирают арматуру из нержавеющей стали или гальванизированной стали и другие более некоррозионные изделия, такие как арматура из стеклопластика.По сравнению с FRP и другими металлическими изделиями BFRP предлагает большие преимущества по стоимости.

Вес арматуры — еще один повод задуматься о покупке этого товара. Вы можете отправить в семь раз больше продукции по той же цене, и рабочие могут легко собрать арматурные маты из BFRP, а затем безопасно поднять их в окончательное положение. На недавнем проекте автостоянки в Хьюстоне, штат Техас, рабочие установили макетные приспособления для сборки матов размером 20 на 20 футов с прутьями, расположенными по центру 12 дюймов в обе стороны. Готовые сборки весили всего 50 фунтов и были легко и быстро подняты на место двумя рабочими.

Основная причина включения арматуры в перекрытия и тротуары — это контроль как количества трещин в плите, так и ширины трещин. BFRP имеет гораздо более низкий модуль упругости, чем стальная арматура, и это может быть использовано в интересах инженеров. Если плиты спроектированы должным образом, арматура из BFRP может уменьшить общее количество трещин, сохраняя при этом ширину трещин в пределах спецификаций AASHTO.

Заключительная мысль

Базальт — одна из самых распространенных пород на планете и единственный ингредиент, необходимый для производства базальтового волокна.Что касается коррозии или разрушения, на него почти ничего не влияет. Превосходная прочность, малый вес, отсутствие коррозии и, наконец, стоимость продукции GatorBar по сравнению со сталью позволяют использовать арматуру из стеклопластика в новых сферах применения. По мере того, как будет завершено больше испытаний и станет доступно больше средств проектирования, чтобы помочь инженерам включить арматуру из BFRP в проекты, ее использование станет более широко распространенным.

(PDF) Бетонные плиты, усиленные базальтовыми волокнами — результаты экспериментальных испытаний

872 Мария Влодарчик и Игорь Еджеевский / Procedure Engineering 153 (2016) 866 — 873

Серия MiniBarsTM с содержанием 12 кг / м3, результаты значительно увеличились средний предельный момент достиг

3.28 кНм, что на 63% больше, чем у сравнительных балок серии S1S.

Другой особенностью, которая наблюдалась в ходе испытаний, было влияние добавления волокон на режим схлопывания балок

типа. Анализируя соотношение MU / Mcr, можно заметить, что по отношению к балкам (S1S) трещины и предельные моменты

практически одинаковы, и наблюдалось хрупкое разрушение, как и у бетонного элемента. В балках серии С2БФ3

помимо увеличения предельной нагрузки не было замечено увеличения относительной силы после нагрузки трещинообразования.

Увеличение количества волокон BCC-25 до 5 или 7 кг / м3 привело к более заметной разнице между предельным моментом и моментом растрескивания

, примерно до 10%. Но все же тип разрушения был аналогичен балкам S1S. Для балок MiniBarsTM (серия S3MB

) наблюдается гораздо большая разница между стадией появления первых трещин и обрушением балок

. При содержании 8-12 кг / м3 мы заметили разницу между записанными моментами на 27%. Между дозировкой и увеличением момента может быть обнаружена нелинейная зависимость

.Балки с MiniBarsTM имеют более вязкий вид разрушения,

ближе к изгибу железобетонных элементов. Они все еще выдерживали дополнительные нагрузки после появления трещин

.

4. Резюме

Основная цель экспериментальных испытаний, описанных в этой статье, заключалась в оценке трещин и предельных моментов

в зависимости от типа и количества используемых базальтовых волокон. Во всех проведенных испытаниях наблюдалось положительное влияние базальтовых волокон BCC-

25 (серия S2BF) и MiniBarsTM (серия S3MB) на несущую способность элемента по отношению к эталонному образцу (серия

S1S).Разрушение балок серии S2BF было аналогично тому, что наблюдалось при изгибе бетонных

элементов, в то время как S3MB было похоже на режим обрушения, наблюдаемый в железобетонных балках.

Использование базальтовых волокон в бетонных плитах дорожного покрытия является хорошей практикой для улучшения свойств бетона или железобетонных элементов

. Его уникальные физические и химические свойства, такие как устойчивость к щелочным реакциям и устойчивость

к неблагоприятным температурным воздействиям, делают его лучшим решением многих инженерных проблем.Базальтовые волокна

могут использоваться в качестве добавок, улучшающих бетонный композит с точки зрения физико-механических свойств.

Однако до сих пор нет стандартизированных и проверенных соотношений, которые точно предсказывают изменения, которые добавление базальтовых волокон

может вызвать в конкретной бетонной смеси.

При проектировании следует учитывать запас прочности.

Благодарности

Авторы выражают благодарность Оскару Брунеби из компании PEAB Sweden и Мирославу

Grzybowski из компании PEAB Poland за их поддержку.

Ссылки

[1] Оскар Брунеби — частное сообщение.

[2] С. Эльшафи, Дж. Уиттлстон, Обзор влияния длины и пропорций базальтового волокна на механические свойства бетона.,

Международный журнал исследований в области инженерии и технологий (IJRET), январь 2015 г., стр. 458–465.

[3] Цзяньсум Ма, Сюэмэй Цю, Лиато Ченг, Юньлун Ван, Экспериментальные исследования основных механических свойств предварительно замоченного базальтового бетона

., CICE2010, 5-я Международная конференция по композитам FRP в гражданском строительстве, сентябрь 2010 г., Пекин, Китай, стр.

85–88.

[4] T.M. Борхан, Термические и механические свойства бетона, армированного базальтовым волокном. Всемирная академия наук, инженерии и технологий

, том 7, 2013 г., стр. 334-337.

[5] А. Табшир, А. Абид, С. К. Манохар, Экспериментальное исследование механических свойств бетона, армированного базальтовым волокном. IJSR 2013.

[6] Ирина И.Фатима, Прочностные аспекты бетона, армированного базальтовым волокном. Международный журнал инновационных исследований в области перспективного машиностроения

(IJIRAE), том 1, выпуск 8, сентябрь 2014 г., стр. 192–198.

[7] Basalt Fiber Research Worldwide 2010, Отчет об испытаниях материалов на строительном растворе из базальтового волокна. Отчет об испытаниях. Базальтовые волокна Продукция высокого качества

, доступная на сайте www.basaltfiberworld.blogspot.co.uk

[8] Р. Сингаравадивелан, Было проведено экспериментальное исследование для оценки поведения бетонных элементов с использованием базальтовых рубленых прядей

волокна .Международная конференция по химическим, биохимическим и экологическим наукам (ICBEE’2010), декабрь 2012 г., Сингапур, стр. 31–

34.

(PDF) Поведение при изгибе полос бетонных плит, армированных базальтовым волокном, T, армированных BFRP и Стержни из стеклопластика

= + ⎛

⎝ − ⎞

⎠ − ≤

()

III

III

I

10,5 ()

e

cr cr g

г

2

cr

a (22)

Рис.10 сравнивает экспериментальные кривые нагрузка-отклонение

и прогнозируемые кривые ACI-440.1R-15 [23],

CSA-S806-12 [33] и ISIS-2007 [34]. 10 показывает, что формулы для всех вышеупомянутых кодов могут прогнозировать с приемлемой точностью ac-

общие кривые отклонения от нагрузки испытанных полос перекрытия вплоть до предела

. Отношение прогнозируемых отклонений к экспериментальным,

δ

δ

pred

exp, для

испытанные полосы плиты показаны на рис.11 на двух уровнях загрузки;

, а именно, при 40% предельной нагрузки, которая считается адекватной эксплуатационной нагрузкой

для плит, армированных стеклопластиком, и при предельной. Прогнозируемые

и экспериментальные

экспериментальные отклонения средней длины пролета на обоих уровнях нагрузки также равны

, показанным в таблице 5. Как показано на рис. 11a, при эксплуатационной нагрузке, уравнение CSA-

S806-12 [33] и, В меньшей степени, уравнение ISIS-2007 [34]

переоценило средние отклонения пролета со средним отношением 1

δ

δ

pred

exp

.45 (стандартное отклонение 0,19) и 1,37 (стандартное отклонение

0,14) соответственно. Однако формулировки ACI-440.1R-15

[23] точно предсказали экспериментальные отклонения при эксплуатации с

δ

δ

pred

с коэффициентом экспонирования 0,96 (стандартное отклонение 0,21). В конечном итоге, все формулы для

занижали отклонения тестируемых полос плиты с

, общее среднее значение

δ

δ

пред

коэффициент экспозиции 0.78 (стандартное отклонение 0,08). Эта находка

может быть изображена на рис. 11b.

5. Выводы

Было исследовано изгибное поведение новой односторонней системы плит, армированных

стержнями из BFRP или GFRP и отлитых из смесей из BFRC, включающих

базальтовых макроволокон (BMF). Моментные характеристики и

отклонений испытанных полос перекрытия были спрогнозированы с использованием формулы —

значений существующих норм и моделей. Из этого исследования можно сделать следующие выводы:

:

— Добавление BMF в бетон улучшило механические свойства —

связей бетона.Смеси BFRC с V

f

= 2% показали увеличение на 10

и 37% их средней прочности на сжатие и модуля разрыва

соответственно.

— Улучшение свойств бетона за счет добавления BMF

привело к значительному увеличению нагрузки на растрескивание испытанных полос плиты

, которая составляла от 46 до 93% по сравнению с таковой у плиты

полос, отлитых с использованием простой бетон, в зависимости от степени армирования

и типа применяемых стержней.

— Все протестированные полосы перекрытия вышли из строя из-за дробления бетона без

каких-либо признаков разрушения стержней из стеклопластика. Добавленные волокна

не изменили режим разрушения плит, но привели к более пластичному разрушению

, чем их аналоги из простого бетона, который был более

, выраженным в полосах плиты с более высокой объемной долей волокна.

— Добавление 0,5% BMF привело к небольшому улучшению или отсутствию улучшения у

жесткости после растрескивания и изгибной способности полосы

сляба.Увеличение объемной доли BMF до 2% привело к увеличению изгибной способности плит

, армированных BFRP, на 41 и

на 33%, соответственно.

— Формулировки ACI 440.1R-15 и ACI 544.4R-88 хорошо предсказали

изгибные способности полос перекрытий, отлитых с помощью BFRC, со средним прогнозным отношением

к экспериментальным значениям

, M

ед., Прогноз

/ M

u, exp

, 0,85 и

0,89 (SD = 0,1) для предельной деформации бетона 0.003 и 0,0035,

соответственно.

— Использование предельной деформации бетона 0,0035 слегка завышает

изгибную способность контрольных полос перекрытия (V

f

= 0%) и полос перекрытий

с низкой объемной долей BMF (V

f

= 0,5%). Однако, используя ту же деформацию бетона

, можно разумно спрогнозировать пропускную способность полос

плиты с высокой объемной долей волокна.

— Формулировки CSA-S806-12 и ISIS-2007 переоценили

средних прогибов полос перекрытия при эксплуатации со средним соотношением

δ

δ

pred

exp

, равным 1.45 (SD = 0,19) и 1,37 (SD = 0,14) соответственно. ACI-

440.1R-15 точно предсказал экспериментальные отклонения в сервисе

с

δ

δ

pred

коэффициент экспансии 0,96 (SD = 0,21). В конечном итоге, все расчеты для

занижали отклонения тестируемых полос плиты.

Наконец, текущие результаты подтвердили обещание базальтовых макроволокон

(BMF) улучшить изгибные характеристики усиленных полос FRP-

с точки зрения растрескивания, пластичности и несущей способности

.Результаты испытаний также показали, что BMF может заменить

обычных синтетических волокон; однако необходимо провести дополнительные сравнительные испытания полос плиты

, в которых используются синтетические волокна и BMF.

Экспериментальные испытания, изучающие долговечность и поведение таких систем плит при усталости, рекомендуются для будущих исследований

.

Благодарность

Авторы выражают благодарность Qatar Foundation за их финансовую поддержку в рамках награды UREP No.[UREP18-162-2-065]

из Катарского национального исследовательского фонда.

Ссылки

[1] Мохаммади Й., Каркон-Азад Р., Сингх С.П., Кошик С.К. Ударопрочность фибробетона из стали

, содержащего волокна смешанного удлинения. Constr Build Mater

2009; 23: 183–9. https://doi.org/10.1016/J.CONBUILDMAT.2008.01.002.

[2] Хольшемахер К., Мюллер Т., Рыбаков Ю. Влияние стальных волокон на механические

свойства высокопрочного бетона. Mater Des 2010; 31: 2604–15.https://doi.org/

10.1016 / J.MATDES.2009.11.025.

[3] Катцер Дж., Домски Дж. Качество и механические свойства инженерных стальных волокон

, используемых в качестве арматуры для бетона. Constr Build Mater 2012; 34: 243–8. https: // doi.

org / 10.1016 / J.CONBUILDMAT.2012.02.058.

[4] Ма Дж. Х., Чжан М., Чжао Г. Экспериментальные исследования композитов, армированных базальтовым волокном, на основе цемента.

. Appl Mech Mater 2012: 253–255: 533–6. https://doi.org/10.

4028 / www.scienti fc.net/AMM.253-255.533.

[5] Kizilkanat AB, Kabay N, Akyüncü V, Chowdhury S, Akça AH. Механические свойства

и поведение разрушения базальтового и стекловолоконного бетона: экспериментальное исследование

. Constr Build Mater 2015; 100: 218–24. https://doi.org/10.1016/J.

CONBUILDMAT.2015.10.006.

[6] High C, Seliem HM, El-Safty A, Rizkalla SH. Применение базальтовых волокон для бетонных конструкций

. Constr Build Mater 2015; 96: 37–46. https: // doi.org / 10.1016 / J.

CONBUILDMAT.2015.07.138.

[7] Ян Дж-М, Мин К-Х, Шин Х-О, Юн И-С. Влияние стальных и синтетических волокон на изгиб

: высокопрочные бетонные балки, армированные стержнями из стеклопластика.

Compos Part B Eng 2012; 43: 1077–86. https://doi.org/10.1016/J.COMPOSITESB.

2012.01.044.

[8] Ван Х, Беларби А. Характеристики пластичности фибро-железобетонных балок повторно

, усиленных арматурой FRP. Constr Build Mater 2011; 25: 2391–401.https://doi.org/

10.1016 / J.CONBUILDMAT.2010.11.040.

[9] Исса М.С., Метвалли И.М., Эльзейный С.М. Влияние волокон на изгиб и пластичность

бетонных балок, армированных арматурой из стеклопластика. Eng Struct

2011; 33: 1754–63. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2011.02.014.

[10] Солтанзаде Ф., Бехбахани А.Е., Мазахерипур Н, Баррос ДжАО. Сопротивление сдвигу короткопролетных балок

SFRSCC без поперечной арматуры. Compos Struct

2016; 139: 42–61.https://doi.org/10.1016/J.COMPSTRUCT.2015.11.067.

[11] Ван Х., Беларби А. Прочность на изгиб стержней из стеклопластика, встроенных в бетон, армированный волокном

. Constr Build Mater 2013; 44: 541–50. https://doi.org/10.1016/J.

CONBUILDMAT.2013.02.065.

[12] Вон Дж.П., Пак Си Джи, Ким Х. Х, Ли С. В., Чан Си. Влияние волокон на связи между арматурными стержнями из стеклопластика и высокопрочным бетоном. Сочинение Часть B Eng

2008; 39: 747–55. https://doi.org/10.1016 / J.COMPOSITESB.2007.11.005.

[13] Бенкардино Ф., Риццути Л., Спадеа Дж., Свами Р.Н. Напряженно-деформированное поведение железобетона из стальной фибры

при сжатии н.о. DOI: 10.1061 / ASCE0899-

1561200820: 3255.

[14] Цзян Ц., Фан К., Ву Ф, Чен Д. Экспериментальное исследование механических свойств и микроструктуры

рубленого базальтового железобетона. Mater Des

2014; 58: 187–93. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2014.01.056.

[15] Липатов Ю.В., Гутников С.И., Манылов М.С., Жуковская Е.С., Лазоряк Б.И.Базальтовое волокно с высоким содержанием щелочей

для армирования бетона. Mater Des 2015; 73: 60–6. https: // doi.

org / 10.1016 / J.MATDES.2015.02.022.

[16] Бранстон Дж., Дас С., Кенно С.Ю., Тейлор С. Механическое поведение базальтового армированного бетона

. Constr Build Mater 2016; 124: 878–86. https://doi.org/10.1016/

J.CONBUILDMAT.2016.08.009.

[17] Адхикари С. Механические и структурные характеристики армированных мини-баров

Бетонные балки.Акронский университет; 2013.

[18] Артеменко С.Е. Полимерные композиционные материалы на основе углеродных, базальтовых и стеклянных волокон

Структура и свойства. Fiber Chem 2003; 35: 226–9. https://doi.org/10.

1023 / А: 1026170209171.

K. Attia et al. Композитные конструкции 211 (2019) 1–12

11

Базальтовая волокнистая арматура | Монолитно-купольный институт

Строительная промышленность узнает о существовании арматурных стержней из пластика, армированного волокном.Арматура из стекловолокна присутствует на рынке в течение некоторого времени, постепенно завоевывая популярность там, где стальная арматура не работает. Первые распространенные приложения использовались в агрессивных средах и местах, где индуцированные поля, возникающие в результате стальных железобетонных конструкций, подверженных высоким уровням радиочастотного излучения, являются проблемой. В этой области появился новый элемент — арматура из непрерывных базальтовых нитей.

Базальт — это обычная вулканическая порода, встречающаяся по всему миру в местах извержения вулканов, выбрасывающих лаву на поверхность.На самом деле он присутствует повсюду на глубине ниже поверхности — есть всемирный слой базальтовых пород под осадочными или метаморфическими породами, которые обнажены на поверхности. Там, где он присутствует на поверхности из-за вулканической активности, он доступен в больших количествах. Щитовой вулкан, изображенный на изображении 1, находится на северо-востоке штата Нью-Мексико, его длина составляет около 20 миль, а глубина — 3000 футов в базальтовых отложениях, образовавшихся в результате извержений в течение миллионов лет.

Это единственное сооружение могло поддерживать огромную промышленность по производству базальтовых нитей в течение многих десятилетий.

Базальтовая порода сейчас добывается для многих целей, в том числе для использования в качестве дорожной основы. Повсюду, где распространен базальт, он используется вместо известняка в качестве общей основы для строительства. На изображении 2 показан рабочий карьер в структуре вулкана.

Базальт обычно существует в виде толстых плит, соответствующих глубине исходных лавовых потоков, и вертикально трещиноватых через поток. В некоторых случаях медленное охлаждение вызывает образование восьмиугольных структур в базальтовых слоях.

Прежде чем изготавливать арматуру, армированную базальтом, необходимо сначала изготовить непрерывные базальтовые нити. Этот процесс начинается с дробления базальтовой породы, как показано выше, на мелкие кусочки, обычно размером в ½ дюйма. Эта порода плавится в больших печах, а затем расплавленная порода превращается в тонкие волокна через специальные приспособления из платины и родия. Эти приспособления в промышленности называют втулками. Процесс вытягивания обеспечивается специальными высокоскоростными намоточными устройствами, которые могут поддерживать постоянную скорость волокна, даже если диаметр намоточного устройства и его волокнистая нагрузка увеличиваются в диаметре по мере накопления волокна.По мере вытягивания волокна из втулки оно также сильно растягивается, уменьшаясь в диаметре на 90% и более. Также в течение 15 футов или около того пространства между втулкой и намоточным устройством волокно охлаждается из жидкого состояния в твердое стеклообразное состояние, химически описываемое как аморфное твердое тело. Это охлаждение осуществляется с помощью тумана и, наконец, завершается проведением по щетке с жидкостью на ней. В некоторых случаях эта жидкость может быть водой; в других случаях это специальная химическая формула, называемая проклейкой, которая усиливает адгезию волокон к различным смолам.

С помощью этого процесса можно производить нити различного диаметра, чаще всего от 9 до 22 микрон. (Для сравнения, человеческий волос обычно составляет 100 микрон.)

Здесь необходимо отметить несколько моментов. Во-первых, в базальтовую породу не добавляются химикаты или другие продукты до ее плавления. Натуральный состав некоторых базальтов идеально подходит для изготовления хороших волокон. Напротив, стекловолокно состоит из смеси многих ингредиентов, некоторые из которых не являются экологически чистыми.Базальтовая непрерывная нить — экологически чистый продукт. И мы никогда не сможем исчерпать запасы базальтовой породы.

Во-вторых, физические свойства базальтовых нитей весьма привлекательны. По сравнению с электронным стеклом, наиболее распространенной формой стекловолокна, базальтовые нити имеют более высокий предел прочности на разрыв и модуль упругости, гораздо лучшую термостойкость, лучшую устойчивость к кислотным и щелочным повреждениям и не впитывают воду через сердцевину волокна, как стекло. волокна делают.

По сравнению с углеродом, базальтовые волокна имеют гораздо меньшую стоимость и полное отсутствие проводимости и индуктивности полей при воздействии радиочастотной энергии.

В-третьих, по сравнению со сталью, базальтовые нити намного прочнее при том же диаметре, на долю веса при той же прочности и непроницаемы для кислот, щелочей и коррозии.

На этом фоне вот как базальтовые волокна превращаются в базальтовую арматуру. Основной процесс называется пултрузией.

Он работает в простейшем описании, вытягивая нити из такого количества катушек базальтового ровинга, которое необходимо для изготовления готового продукта. Например, чтобы сделать базальтовый стержень диаметром 3/8 дюйма, нужно разместить на стойке, называемой шпулярником, достаточно катушек с ровницей, чтобы, когда они все собраны вместе в плотный цилиндр, диаметр цилиндра был бы 3/8 дюйм.В процессе вытягивания ровницы протягиваются через ванну с жидкой смолой и тщательно смачиваются смолой. После смачивания ровница протягивается через фильеры все меньшего размера и, наконец, проходит через нагретую фильеру, имеющую конечный желаемый диаметр. Тепло в этой головке запускает процесс катализа, который превращает жидкую смолу в твердый пластик.

Изображение 3 представляет собой схематическое описание процесса. На этом изображении показано создание плоской пластины, но процесс для круглых стержней практически такой же.

A показывает шпулярник катушек с волокнами, втягиваемых в ванну со смолой, B. Оттуда волокна протягиваются через нагретую матрицу, C. Весь процесс вытягивания осуществляется съемниками или тракторами, обычно работающими в тандеме, поэтому пока один вытягивает , другой выстраивается в линию, чтобы начать тяговый процесс, когда первый трактор достигает конца своего пути. Эти тракторы обозначены буквой D. Наконец, после того, как продукт достигает конца машины, он распиливается на отрезки продольной пилой E.Пила движется вместе с леской для равномерного распила.

Ранняя базальтовая арматура имела форму настоящих цилиндров. По мере накопления опыта стало ясно, что для обеспечения хорошего механического сцепления между арматурой и бетоном требуется больше текстуры. Чаще всего используется система, которая заключается в том, чтобы спирально обернуть ленту из нити накала вокруг арматурного стержня, пока он еще несколько мягкий, и деформировать его с помощью спирального вдавливания. Другие фабрики склеивают спираль из базальтовой нити, скрепленную вокруг цилиндрического стержня, для создания механической скрепляющей поверхности.Обе системы работают хорошо, и окончательного победителя в этом соревновании еще предстоит определить.

На изображениях 4 и 5 показаны оба типа арматуры.

Еще одно важное обстоятельство — базальтовая арматура поддается изгибу, но обладает прочной памятью, как пружина. Если вы согнете прямой арматурный стержень, потребуется большое усилие, и когда вы его отпустите, он вернется к своей первоначальной прямой форме. Это позволяет отгружать базальтовую арматуру до определенного размера бухтами по 100-500 метров. Затем его можно размотать на стройплощадке и использовать в прямой форме.На рисунке 6 показаны бухты арматуры, готовые к использованию на стройплощадке.

После снятия крышки на изображении 7 показано, как выглядят катушки.

В штабеле, показанном слева, показано более 4000 футов арматуры. Тем не менее, один человек может легко переместить эту стопку вручную. Эти катушки весят менее 40 фунтов. каждый. Стальная арматура будет весить тонны, и для ее перемещения потребуется вилочный погрузчик.

Базальтовая арматура также может поставляться в более обычных прямых формах (см. Изображение 8), обычно в комплекте для простоты обращения.

Используя достаточное количество тепла, базальтовую арматуру можно навсегда согнуть. Однако, вероятно, более практично использовать готовые углы и другие формы. На рисунке 9 показаны различные специальные формы, созданные для различных строительных проектов.

Реальность такова, что базальтовую арматуру можно использовать так же, как и обычную стальную арматуру. Некоторые методы необходимо изменить, но основные процессы остались прежними. На изображениях 10, 11 и 12 показана базальтовая арматура, используемая в строительных работах.

Очевидно, что базальтовая арматура

готова к использованию в качестве замены как стальной, так и стекловолоконной арматуры.Он по-прежнему несколько дороже стали, поэтому в первую очередь используется там, где сталь имеет недостатки. Он может быстро заменить нержавеющую сталь и сталь с эпоксидным покрытием на основе затрат, когда будут устранены нормативные препятствия. Поскольку его стоимость снижается с увеличением объема производства, у него есть шанс заменить стальную арматуру в целом. Тот факт, что он не вызывает коррозии, дает ему большое преимущество перед сталью. Ясно, что сталь в бетонной конструкции — это ржавчина, которая ждет своего часа. В конце концов влага попадет на сталь, где бы она ни находилась и независимо от того, насколько хорошо она защищена.Затем он ржавеет, разбухнет и приведет к разрушению бетона. С базальтовой арматурой этой проблемы можно избежать навсегда.

Отсутствие сколов дает еще одно преимущество базальтовой арматуре. Строительные нормы и правила требуют, чтобы стальная арматура располагалась на расстоянии не менее 3 дюймов от поверхности бетона. Это замедляет проникновение влаги в сталь. Таким образом, минимальная толщина панели для железобетона составляет не менее 7 дюймов. В этом нет необходимости при использовании базальтовой арматуры.Плита или панель может быть любой толщины или толщины, необходимой для обеспечения структурной целостности. Если одного дюйма бетона достаточно, панель может быть толщиной в один дюйм без риска разрушения из-за отслаивания.

Итак, базальтовая арматура теперь доступна как реальная альтернатива другим системам армирования бетона.

Об авторе:

Марина Пресли, бизнес-леди русского происхождения, свободно владеющая английским и славянским языками, впервые заинтересовалась базальтом более 16 лет назад.Благодаря ее навыкам переводчика с английского на русский для нефтяной промышленности, г-жа Пресли была приглашена во Владимирскую область России, чтобы помочь компаниям продавать свою продукцию в западном мире. Там она посетила завод по производству базальтовых волокон, который производил базальтовое волокно отличного качества, но из-за многих лет плохого управления был объявлен банкротом. В 1998 году г-жа Пресли и несколько акционеров приобрели российский завод. Затем она запустила всемирную маркетинговую кампанию, сделала базальтовое волокно известным в кругах передовых материалов и основала Sudaglass Fiber Technology Inc.в Хьюстоне, штат Техас.

базальтовых волокон: альтернатива стеклу?

Источник: Каменный Век Три бобины непрерывнониточного базальтового ровинга, готовые к отправке заказчику.

Твердая, плотная вулканическая порода, которую можно найти в большинстве стран по всему миру, базальт представляет собой вулканическую породу, что означает, что он возник в расплавленном состоянии.В течение многих лет базальт использовался в процессах литья для изготовления плитки и плит для архитектурных применений. Кроме того, литые базальтовые футеровки для стальных труб демонстрируют очень высокую стойкость к истиранию в промышленных условиях. В измельченном виде базальт также находит применение в качестве заполнителя в бетоне.

Совсем недавно непрерывные волокна, экструдированные из естественно огнестойкого базальта, были исследованы в качестве замены асбестовых волокон почти во всех сферах их применения. В последнее десятилетие базальт стал претендентом на волокнистое армирование композитов.Сторонники этого опоздавшего заявляют, что их продукты предлагают характеристики, аналогичные стекловолокну S-2, по цене между стеклом S-2 и стеклом E, и могут предложить производителям менее дорогую альтернативу углеродному волокну для продуктов, в которых последнее представляет собой чрезмерную инженерию.

ИДЕИ И ИДЕОЛОГИИ

Поль Де из Парижа, Франция, был первым, кто придумал экструдировать волокна из базальта. В 1923 году ему был предоставлен патент США. Примерно в 1960 году как U.С. и бывший Советский Союз (СССР) начали исследовать применение базальтового волокна, особенно в военной технике, такой как ракеты.

На северо-западе США, где сосредоточены крупные базальтовые образования, проф. Субраманиан из Университета штата Вашингтон (Пуллман, Вашингтон) провел исследование, в ходе которого химический состав базальта коррелировал с условиями экструзии и физико-химическими характеристиками получаемого волокна. Owens Corning и несколько других стекольных компаний провели независимые исследовательские программы, в результате которых несколько компаний U.С. патенты. Однако примерно в 1970 году американские стекольные компании отказались от исследований по базальтовому волокну в пользу стратегий, благоприятствовавших их основной продукции. Результатом стало лучшее стекловолокно, включая успешную разработку стекловолокна S-2 компанией Owens Corning.

В тот же период исследования в Восточной Европе, которые проводились в 1950-х годах независимыми группами в Москве, Праге и других местах, были национализированы Министерством обороны СССР и сосредоточены в Киеве, Украина, где впоследствии технологии были развиты в закрытые институты и фабрики.После распада Советского Союза в 1991 году результаты советских исследований были рассекречены и стали доступны для использования в гражданских целях.

Сегодня исследования, производство и большая часть маркетинговых мероприятий по базальтовому волокну сосредоточены в странах, которые когда-то входили в состав Советского блока. В настоящее время производством и маркетингом занимаются компании Каменный Век (Дубна, Россия), Технобазальт (Киев, Украина), Hengdian Group Shanghai Russia & Gold Basalt Fiber Co. (Шанхай, Китай), а также ОАО «Научно-исследовательский институт стеклопластиков и волокна» (Буча, Украина). ).Basaltex, подразделение Masureel Holding (Вевельгем, Бельгия) и Sudaglass Fiber Technology Inc. (Хьюстон, Техас) перерабатывает базальтовое волокно в тканые и нетканые армирующие формы для рынков Европы и Северной Америки соответственно.

КАК, НО НЕ КАК

Базальтовое волокно производится непрерывным способом, во многих отношениях аналогичным тому, который используется для производства стекловолокна. Добытая базальтовая порода сначала измельчается, затем промывается и загружается в бункер, прикрепленный к питателям, которые перемещают материал в плавильные ванны в печах с газовым обогревом.Здесь процесс на самом деле проще, чем обработка стекловолокна, потому что базальтовое волокно имеет менее сложный состав. Стекло, как правило, на 50 процентов состоит из кварцевого песка в сочетании с оксидами бора, алюминия и / или некоторых других минералов — материалов, которые необходимо отдельно подавать в систему дозирования перед подачей в печь. В отличие от стекла, базальтовые волокна не содержат вторичных материалов. Для этого процесса требуется только одна линия подачи для подачи измельченной базальтовой породы в плавильную печь. С другой стороны, производители базальтового волокна в меньшей степени напрямую контролируют чистоту и консистенцию необработанного базальтового камня.В то время как базальт и стекло являются силикатами, расплавленное стекло при охлаждении образует некристаллическое твердое тело. Базальт, однако, имеет кристаллическую структуру, которая меняется в зависимости от конкретных условий лавового потока в каждом географическом месте. Базальт объединяет три силикатных минерала — плагиоклаз, пироксен и оливин. Плагиоклаз описывает ряд триклинных полевых шпатов, состоящих из силикатов натрия и кальция. Пироксены представляют собой группу кристаллических силикатов, которые содержат любые два из трех оксидов металлов, магний, железо или кальций.Оливин — это силикат, который сочетает в себе магний и железо — (Mg, Fe) ₂ SiO ₄ . Этот потенциал композиционного разнообразия означает, что уровни минералов и химический состав базальтовых образований могут значительно различаться от места к месту. Более того, скорость охлаждения, когда исходный поток достигал поверхности земли, также влияла на кристаллическую структуру. Поэтому директор Basaltex по исследованиям и разработкам Жан-Мари Нольф отмечает, что, несмотря на его доступность в шахтах и ​​открытых карьерах по всему миру, только несколько десятков мест содержат базальт, который был проанализирован и квалифицирован как пригодный для производства непрерывных тонких волокон.Игорь Маркуц, директор по продажам и маркетингу компании «Технобазальт», утверждает, что базальтовые пласты на Украине особенно хорошо подходят для переработки волокна. С ним согласен Борис Миславский, директор по маркетингу и развитию Каменного Века. В настоящее время его компания получает все сырье из Западной Украины. Хотя у компании есть резервный рудник, расположенный в России, с химическим составом, близким к основному источнику, она предпочитает добывать материал из одного источника. «Все наши материалы добываются в одном карьере», — поясняет он.

КАМЕНЬ ДЛЯ ВОЛОКНА

Когда измельченный базальт попадает в печь, материал ожижается при температуре 1500 ° C / 2732 ° F (температура плавления стекла варьируется от 1400 ° C до 1600 ° C). В отличие от прозрачного стекла непрозрачный базальт скорее поглощает, чем передает инфракрасную энергию. Поэтому для верхних газовых горелок, используемых в обычных стекловаренных печах, труднее равномерно нагреть всю базальтовую смесь. При использовании верхнего газа плавящийся базальт должен находиться в резервуаре в течение продолжительных периодов времени — до нескольких часов — для обеспечения однородной температуры.Производители базальта использовали несколько стратегий для обеспечения равномерного нагрева, включая погружение электродов в ванну. Но Игорь Маркуц, директор по продажам и маркетингу компании «Технобазальт», отмечает, что его компания предпочитает газовое отопление электрическому из соображений качества, несмотря на увеличение производственных затрат. Наконец, применяется двухступенчатая схема отопления с отдельными зонами, оборудованными независимо регулируемыми системами отопления. Только система контроля температуры в зоне выхода печи, которая питает экструзионные втулки, требует большой точности, поэтому в зоне начального нагрева можно использовать менее сложную систему контроля.

Как и стеклянные нити, базальтовые нити образованы платино-родиевыми втулками. Когда они остывают, наносится проклеивающий агент, и волокна перемещаются к оборудованию для вытягивания волокна с регулируемой скоростью, а затем к намоточному оборудованию, где волокно наматывается.

Поскольку базальтовая нить более абразивна, чем стекло, дорогие втулки когда-то требовали более частого ремонта. По мере износа втулок их цилиндрические отверстия изнашиваются неравномерно, что ухудшает контроль процесса. Без своевременного обслуживания отверстия овальной формы образуют волокна с неприемлемо широким диапазоном диаметров, производя ровинг с непредсказуемыми разрушающими нагрузками, объясняет Нольф.В то время как втулки из стекловолокна служат шесть или более месяцев, прежде чем их нужно будет расплавить, реформировать и переточить, втулки, используемые для производства базальтового волокна, раньше прослужили от трех до пяти месяцев. Однако «Каменный Век» сообщает, что благодаря усилиям по управлению технологическим процессом срок службы ввода продлился до аналогичного шестимесячного цикла.

ВОЛОКНО VS. ВОЛОКНО

В целом, эти различия в обработке и обслуживании приводят к общим эксплуатационным расходам, которые превышают затраты на переработку E-стекловолокна, но сторонники базальтового волокна говорят, что их продукт явно превосходит E-стекло в композитах.В формах рубленого мата, ровинга и однонаправленной ткани базальтовые волокна демонстрируют более высокую разрывную нагрузку и более высокий модуль Юнга (мера жесткости данного материала), чем Е-стекло. В исследовании базальтовых волокон и волокон из E-стекла, проведенном профессором Игнаасом Верпестом из отдела композитов Лёвенского университета в Бельгии, однонаправленные препреги были получены путем пропитки E-стекла и базальтового ровинга эпоксидной смолой и наматывания каждого на оправку. , а затем уплотнение ламината до полного отверждения.Образцы размером 135 мм на 15 мм (5,3 дюйма на 0,6 дюйма) вырезали и измеряли толщину. Затем детали были подвергнуты испытанию на трехточечный изгиб (ISO 178) и испытанию ILSS (ISO 14130) для проверки прочности и жесткости. Verpoest сообщает, что в каждом образце объемная доля волокна составляла 40 процентов, но испытанная прочность образца базальта / эпоксидной смолы на 13,7 процента выше, чем у образца E-стекла, и продемонстрировала на 17,5 процента большую жесткость, хотя образец базальта был на 3,6 процента тяжелее, чем образец. Образец электронного стекла.

Кроме того, базальтовые волокна обладают естественной устойчивостью к ультрафиолетовому (УФ) и высокоэнергетическому электромагнитному излучению, сохраняют свои свойства при низких температурах и обеспечивают лучшую кислотостойкость. Сообщается, что базальт также превосходит с точки зрения безопасности рабочих и качества воздуха. Маркутс отмечает, что, поскольку базальт является продуктом вулканической активности, процесс образования волокон более безопасен для окружающей среды, чем процесс изготовления стекловолокна. По его словам, «парниковые» газы, которые в противном случае могли бы выделяться при переработке волокна, были выброшены миллионы лет назад во время извержения магмы.Кроме того, базальт на 100% инертен, то есть не вступает в токсическую реакцию с воздухом или водой, негорючий и взрывобезопасный.

ВОЛОКНО ДЛЯ ТКАНИ

Освоив производство волокна, производители столкнулись с дополнительными проблемами, поскольку продукт был преобразован в полезные формы армирования. Basaltex, например, на раннем этапе обнаружил, что тканые базальтовые ткани прямо с ткацкого станка были хрупкими и легко повреждались при обращении с ними, демонстрировали сломанные волокна при резком складывании или изгибе и раздражали кожу.Чтобы сделать продукт более стабильным, Basaltex разработала запатентованную проклейку на основе силана, которая облегчает постпроизводственную обработку. Покрытие не выделяет токсичного дыма при нагревании и не ухудшает огнестойкость волокна. Миславский отмечает, что существенным фактором изначально плохих характеристик ткани было повреждение волокна, которое произошло в процессе волокнообразования. Он утверждает, что сегодня сочетание калибровки и усовершенствованных методов производства сводит к минимуму повреждения и позволяет производителям базальтового волокна производить прочные волокна, которые можно плести и ткать без снижения желаемых характеристик.

Хотя базальтовое волокно до сих пор широко не используется, оно постепенно попадает в руки потребителей. В ценовых категориях, которые варьируются между S-стеклом (от 5 до 7 долларов за фунт) и E-стеклом (от 0,75 до 1,25 доллара за фунт), базальтовые волокна имеют свойства, схожие с S-стеклом. Обычно используется в секторе противопожарной защиты из-за его высокой температуры плавления. Испытания на огнестойкость, проведенные Basaltex, поместили базальтовую ткань перед горелкой Бунзена, поместив желтый кончик пламени в прямой контакт с тканью.Желтый наконечник нагревается до температуры от 1100 ° C до 1200 ° C (от 2012 ° F до 2192 ° F), и ткань нагревается докрасна, как металлическая ткань. Под воздействием пламени базальтовое волокно сохраняет свою физическую целостность в течение продолжительных периодов времени, но компания обнаружила, что ткань из Е-стекла той же плотности может быть пробита пламенем за считанные секунды.

Благодаря своей стойкости к горению базальтовое волокно играет роль заменителя асбеста при трении, например, в композитных тормозных колодках, поскольку оно не размягчается при повышенных температурах и не осаждается на своем аналоге (на диске или тормозном барабане) в тормозной колодке. система торможения.Непрерывные базальтовые волокна также используются в качестве арматуры в других традиционных композитных конструкциях. По словам Нольфа, базальтовые волокна легко смачиваются и, следовательно, обеспечивают быструю пропитку смолой, что делает их пригодными для литья под давлением, литья под давлением и пултрузии. «Все изделия из стекла могут быть сделаны из базальта», — утверждает Маркуц.

ПРОТОТИП ПРОИЗВОДСТВА

Миславский говорит, что у «Каммены Век» сейчас несколько клиентов, использующих его стандартные арматурные изделия.Одна из известных компаний — производитель стекловолокна Ahlstrom (Хельсинки, Финляндия), который поставляет двухосные базальтовые ткани для испытаний ламината лопастей ветряных турбин. «В основе бизнеса ветряных лопастей лежит жесткость, — говорит Миславский. Ламинат из базальтового волокна имеет на 15 процентов более высокий модуль упругости и на 25 процентов более высокую прочность на разрыв по сравнению со стеклом Е, что делает его идеальным использование в некоторых зонах лопастей ветра. Инженеры-проектировщики используют компьютеризированную систему для расчета преимуществ и недостатков различных материалов и размеров.Прототипы проходят серию испытаний, и Миславски ожидает, что лезвия будут сертифицированы Germanisher Lloyd в конце этого года.

OEM-производители также начинают исследовать продукцию из базальтового волокна для товаров народного потребления. Компания Gitzo SA (Nogent Le Phaye, Франция), продающая профессиональные штативы и головы, недавно представила свои базальтовые штативы и моноподы. Компания предлагает несколько различных моделей для удовлетворения потребностей практически любого фотографа. Компания Gitzo начала производство композитных материалов со штативами из углеродного волокна и теперь использует свой опыт производства армированных волокном труб для изготовления базальтовых версий.Компания выбрала базальтовое волокно, потому что оно предлагает прочный композит по меньшей цене, чем углерод. Базальтовые ножки штатива примерно на 20 процентов легче алюминиевых и лучше гасят вибрацию.

Lib Technologies (Сиэтл, Вашингтон) в настоящее время продает две разные модели сноубордов, в которых используется базальтовая ткань вместо традиционного стекловолокна, используемого во многих ее моделях. Доски, производимые Mervin Manufacturing (Сиэтл, Вашингтон), являются частью серий Dark и Phoenix компании и производятся из продукта, который компания называет Golden Fleece Basalt, от неизвестного поставщика.Доски содержат запатентованный деревянный сердечник с подкладкой из базальтового волокна с каждой стороны, что делает сноуборды более легкими и жесткими. Mervin Manufacturing также произвела сноуборд для QuikSilver, используя продукцию Basaltex. Доска экспонировалась на стенде Basaltex на выставке JEC Composites Show 2005.

В автомобильной промышленности компания Azdel Inc. (Саутфилд, штат Мичиган), совместное предприятие 50/50 GE Advanced Materials (Питтсфилд, штат Массачусетс) и производителя стекловолокна PPG Industries (Питтсбург, Пенсильвания), разработала VolcaLite, термопластичный композит, сочетающий полипропилен (ПП) и длинное рубленое базальтовое волокно.Компания утверждает, что система базальт / полипропилен обеспечивает звукопоглощающие свойства, низкий коэффициент теплового расширения (КТР) и высокое отношение прочности к весу, что обеспечивает хорошую пластичность. Первоначально он предназначен для автомобильных обшивок потолка, которые можно сделать на 50 процентов тоньше, чем обычные системы, заявляет компания.

Компания

Technical Fiber Products Ltd. (Кендал, Камбрия, Великобритания и Нью-Йорк, Нью-Йорк) взяла рубленые базальтовые волокна и изготовила вуали из тонких нетканых материалов. Компания проводит испытания продукта на ламинированных и термоформованных автомобильных компонентах.Johns Manville Europe (Бад-Хомбург, Германия) также производил мокрые базальтовые вуали.

Базальтовое волокно также становится претендентом на применение в инфраструктуре. Хотя компания больше не производит собственное волокно, Sudaglass (Хьюстон, Техас) производит несколько продуктов из базальтового волокна, в том числе стержни для армирования бетона. Стержни, изготовленные методом пултрузии из однонаправленного базальтового волокна, как сообщается, на 89 процентов легче стальных арматурных стержней, имеют тот же коэффициент теплового расширения, что и бетон, и менее подвержены разрушению в щелочной среде.Компания утверждает, что 1 тонна базальтовых стержней может обеспечить армирование, равное 4 тоннам стальных стержней.

По мере того, как коммерциализация продолжается, стабильные поставки волокна также выглядят многообещающими. «Каменный Век», например, планирует запустить вторую печь в конце этого года и надеется к 2009 году производить 30 000 метрических тонн (66 миллионов фунтов) в год, говорит Миславский.

Базальтовые волокна как композиционный материал для элементов конструкций • Базальт.Мир

Полимер, армированный базальтовым волокном (BFRP), представляет собой интересный конструкционный материал, особенно в сочетании с бетоном. Например, при проектировании с учетом термической усадки, как в случае плиты на основе, преимущество базальтовой арматуры заключается в том, что коэффициент теплового расширения очень близок к коэффициенту термоусадки бетона (Williams, 2015).

В экологическом исследовании бетонных балок из BFRP, проведенном Wiik, Thorhallsson и Azrague (2017), одним из основных выводов было то, что как арматура из BFRP, так и арматурный стержень имеют одинаковые коэффициенты выбросов: 2,6 и 2,34 кг CO2-экв / кг. соответственно.

Однако, поскольку BFRP имеет меньший удельный вес, чем сталь, и в три раза легче, общие воплощенные выбросы намного ниже в железобетонных балках BFRP. Это связано с тем, что для выполнения той же функции требуется меньше материала (на кг).

В последние годы лаборатория строительных и композитных материалов Рейкьявикского университета (SEL) провела новые экспериментальные и аналитические исследования с использованием непрерывных базальтовых волокон в качестве конструкционного материала в композитных деревянных и бетонных конструкциях.(Торхаллссон и др. 2011, 2012, 2013a, 2013b, 2013c, 2014a, 2014b, 2015, 2016a, 2016b), (Johannesson et al. 2017). В статье будет дан обзор этих экспериментов и сделаны некоторые общие выводы на основе накопленного опыта.

В экспериментальных программах на сегодняшний день задействованы следующие образцы:

• Испытание на изгиб предварительно напряженных балок из базальтового фибробетона.
• Контроль предварительно натянутых стержней из BFRP для оценки потери предварительного напряжения.
• Тонкие бетонные панели с матами из базальтового волокна в качестве натяжной арматуры.
• Сравнительные испытания прямоугольных железобетонных колонн с покрытием из BFRP для усиления и без него.
• Клееный брус усиленный приклеиванием однонаправленных базальтовых матов к нижней (натяжной) ламели.
• Бетонные балки с листами BFRP, склеенными раствором со стороны растяжения.
• Бетонные балки с приклеенными по бокам матами из BFRP для повышения прочности на сдвиг.
• Образцы композитных пластин, изготовленные с использованием матов из базальтового волокна в полиэфирной смоле и испытанные на растяжение, сжатие и сдвиг с использованием стандартного теста ASTM.

Практически во всех случаях экспериментальные результаты сравнивались с аналитическими и / или численными моделями. В следующих разделах описаны некоторые из экспериментальных программ, перечисленных выше, и приведены основные результаты.

Авторы:

Eyþór Rafn órhallsson, Jónas ór Snæbjörnsson
Reykjavik University

Конференция: COST Action TU1207 Конференция по окончанию действия, Будапешт, Венгрия

Полный текст:

приложение

приложениеВыберите категориюАэрокосмическая промышленностьСельское хозяйство И многое другое… Автомобили и транспортСтроительство и инфраструктураЭнергетикаСобытияМорское делоИсследования рынкаТрубки и резервуарыПресс-релизы

Экспериментальное и численное исследование поведения при изгибе железобетонных плит, армированных стержнями из BFRP с базальтовыми волокнами и без них