玄武岩纤维管材在石油领域的应用现状及前景分析

 玄武岩纤维是一种新型材料,具有成本低廉、绿色环保、应用广泛等优点,因此在国防、工业、民用等各个领域得到广泛应用.近年来,俄罗斯等国家将玄武岩纤维制成管材,成功应用到石油领域,包括油气井套管、油管及地面输油管道.本文系统阐述了玄武岩纤维套管、油管及地面输油管道的主要类型及性能指标,并分析了玄武岩纤维管材应用于石油领域的优势及其实际应用效果,证明在石油领域应用玄武岩纤维管材从技术上是可行的.同时,从原材料、技术指标、需求、技术难点等方面探讨了玄武岩纤维管材在中国石油领域的应用前景.     

高模量玄武岩纤维-钢丝复合筋的力学性能

玄武岩纤维筋作为一种耐腐蚀性能优良的新型复合材料筋,因其抗拉弹性模量低以及延性差的不足,限制了它的推广应用.针对此问题,根据复合原理,将钢丝和玄武岩纤维原丝一起拉挤成型,研制出高模量玄武岩纤维-钢丝复合筋.从理论上分析了玄武岩纤维-钢丝复合筋受力机理,并对其进行了单向拉伸试验研究.试验结果表明,掺杂钢丝可以显著提高玄武岩纤维筋的抗拉弹性模量,并改善其延展性;玄武岩纤维-钢丝复合筋应力应变关系曲线具有双线性特征;复合筋抗拉弹性模量与钢丝掺量呈线性关系,掺杂钢丝24%时,复合筋抗拉弹性模量可达76 580 MPa.     

基于玄武岩纤维沥青混合料路用性能研究

现阶段随着交通量及重轴载车辆的日益增加,我国沥青路面的使用寿命逐渐缩短.因此,改善道路的路用性能和使用周期是我们道路工作者研究的重点.玄武岩纤维与常规纤维相比具有韧性好、强度高、密度大、物理化学性质稳定、与沥青混合料具有很好的相容性等优点.通过对掺入0.3%玄武岩纤维的沥青混合料路用性能研究,得出玄武岩纤维的掺入对沥青混合料的高温稳定性、抗水毁性能、低温开裂等性能得到了改善;掺入玄武岩纤维的沥青混合料动稳定度提高1.30倍,残留稳定度提高了1.05倍,冻融劈裂强度比提高了1.05倍.     

玄武岩纤维沥青混合料路用性能研究

随着我国经济和交通行业的快速发展,特别是重轴载车辆的日益增长,受困于路面结构层原材料性能缺陷以及日常养护不及时等因素,沥青路面在运营早期会出现车辙、松散、裂缝等早期病害.在沥青混合料中掺入纤维来改善沥青路面的路用性能已经成为重要的技术措施,从微观角度来讲,玄武岩纤维的掺入能够改善沥青性能;从宏观角度来讲,玄武岩纤维的掺入对沥青混合料整体力学性能起到了显著的增强效果.本文对不同玄武岩纤维掺量的AC-13C型沥青混合料进行高温稳定性、低温抗开裂性、水稳定性等路用性能的研究得出:玄武岩纤维掺入以后沥青混合料路用性能得到不同程度的改善,玄武岩纤维最佳掺量为0.4%.     

连续玄武岩纤维与碳纤维、芳纶、玻璃纤维的对比及其特性概述

连续玄武岩纤维与碳纤维、芳纶、玻璃纤维等都属于高性能纤维。通过对连续玄武岩纤维与碳纤维、芳纶、玻璃纤维的详细对比,列出了连续玄武岩纤维的主要优缺点,并得出连续玄武岩纤维是一种生产原料丰富、生产工艺简介、综合性能优异且性价比较高的新型高性能纤维的结论。     

无机玄武岩纤维微观结构的光谱学特征研究

利用多种光谱方法研究新制备的玄武岩纤维的组成和微观结构特征.X-射线探针分析表明其主要成份为硅酸盐和碱土金属氧化物.中红外光谱和显微远红外光谱研究表明纤维中含有Si-O,Si(Al)-O和金属与氧的振动模式;利用共焦激光显微拉曼光谱对比研究玄武岩和制备的玄武岩纤维的结构特征,结果表明纤维中含有[Si2O5]2-、[Si2O6]4-[、SiO4]4-等结构单元.广角X-射线衍射表明玄武岩纤维为非晶结构,具有短程有序的特点,计算的短程有序度为0.912 nm.详细解释了各种光谱变化的原因,据此提出了玄武岩纤维的非晶微观结构近程有序模型的特征.     

玄武岩/玻璃纤维形态结构和热稳定性对比研究

利用CH-2显微投影仪、扫描电镜、红外光谱技术和热重分析技术,对连续玄武岩纤维和玻璃纤维的形态结构和热学性能进行了对比性分析.显微投影仪、扫描电镜和红外分析的联合结果表明,玄武岩纤维和玻璃纤维的表面结构和化学组成类似,略有差异.连续玄武岩纤维也是由SiO2、Al2O3、CaO、MgO、Fe2O3、FeO等氧化物组成的硅铝酸盐系纤维.热学分析表明,两种纤维的热学行为基本相似,相比而言连续玄武岩纤维具有更好的热稳定性.尽管玄武岩纤维因其原料廉价和优良的隔热性被应用于很多领域,但玄武岩纤维在人体热防护方面的实用性和防护性仍需深入研究.     

玄武岩纤维的强度及其离散性研究

对一种国产玄武岩连续纤维的拉伸强度进行了分析,采用Weibull统计理论对玄武岩纤维的抗拉强度离散性进行评价,探讨了体积效应和玄武岩纤维强度分布离散情况之间的关系.结果表明:玄武岩纤维的拉伸强度及其离散性均受到体积效应的影响,随着试样长度增加纤维强度逐渐下降、强度的离散性则逐渐增加;同时,随着试样细度的增加,玄武岩纤维的强度逐渐减小,但细度变化与强度离散之间无一定的规律.     

冻融循环作用下土的性质对纤维水泥土力学性质的影响

为了研究冻融循环作用下土的性质对纤维水泥土力学性质的影响,以玄武岩纤维和水泥为加固材料,选取两种不同类型土体制作成试件进行无侧限抗压强度试验和冻融循环试验。通过研究发现,玄武岩纤维的加入未必能提高水泥土的强度,土体的性质是影响水泥土无侧限抗压强度的主要因素之一。冻融循环作用下土的性质对水泥土力学性质及破坏状态具有重要的影响。随着冻融循环次数的增加,水泥土的无侧限抗压强度逐渐减低,而纤维的添加可以有效降低水泥土强度损失,提高水泥土抵抗冻融循环的能力。研究结果可为冻融循环作用下玄武岩纤维水泥土力学机理的研究提供一定的理论基础,可为纤维水泥土在季节性冻土区的应用提供一定的借鉴和参考。     

玄武岩纤维对矿物掺合料砂浆性能的影响

为了研究玄武岩纤维对矿物掺合料改性砂浆的增韧阻裂性能,首先采用腐蚀失重测量和ESEM图像分析等试验方法,研究了3种玄武岩纤维的碱腐蚀行为.在此基础上研究了玄武岩纤维种类、长度对矿物掺合料改性砂浆强度和塑性收缩开裂性能的影响.结果表明:玄武岩纤维耐碱腐蚀性能较好,对砂浆强度影响较小,但能改善砂浆韧性,短纤维增韧效果更为显著.此外,玄武岩纤维还能有效增强砂浆基体抗塑性收缩开裂性能,长纤维阻裂效果更为显著.