玄武岩纤维复合材料(BFRP)的制备与应用:现状、挑战与未来展望
玄武岩纤维具有绿色环保的特点,也具备高强耐腐的特性,还拥有隔音隔热等优势,在各类玄武岩纤维复合材料的研发中得到了广泛应用。当下,BFRP存在着制备工艺方面存在不足的情况,产品质量不稳定,并且在改性混掺工艺上也存在不足等问题,针对这些问题的研究在系统性总结方面有所欠缺。为此,对当前 BFRP 的制备与生产工艺进行了研究,对其增强机理进行了研究,对其应用现状进行了研究。总结了 BFRP 的发展困境,总结了 BFRP 的应用困境。并提出了 BFRP 的发展困境,提出了 BFRP 的应用困境。给出了相应的建议,给出了相应的研究展望。研究表明:当前,BFRP 正不断应用于土建交通、石油运输、航空航天等领域,且呈增长趋势,其是以最优单掺纤维为基础的;然而,在高性能 BF 生产、纤维混掺、BF 界面改性等新型 BFRP 制备工艺方面,存在生产成本高以及成品质量不稳定等问题,这些问题制约了高性能低能耗 BFRP 的研发;同时,BFRP 生产应用全过程的规范标准仍不健全,这限制了 BFRP 的推广应用。新工艺不断发展,高性能 BF 陆续研发。BFRP 的性能会更加优异,能耗也会更低。未来将迎来 BFRP 深度应用的时代。研究对高性能低能耗 BFRP 的研发及应用有一定参考价值。1 引言
近年来,世界各国都面临着一些严峻形势,比如资源约束在逐渐变紧,环境污染变得很严重,生态系统也在退化。研究新型高性能绿色环保材料,这是能够实现可持续发展的一个重要举措,同时也是推动“生态文明建设”的重要举措之一。BF 是玄武岩在高温条件下经熔融纺丝拉伸工艺而获得的纤维。它具备优良的抗拉压性能、隔热隔音性能以及高电绝缘性能等物理力学性能。在生产过程中,能耗较低,工艺较为简单,并且绿色环保,对原料的利用率也比较高。由于它具有这些优异的性能,我国在上世纪 90 年代就开始对其展开研究,并且将其列为我国重点发展的四大高技术纤维之一。随着生产技术的提升,我国 BF 的产量在持续增加。到 2020 年的时候,我国 BF 的产量大概占全世界总产量的二分之一,已经基本实现了自给自足。2021 年,仅我国 BF 在上半年的产量就达到了 1.24 万 t,而年出口量大约是进口量的 6 倍。
BF 的抗拉强度和碳纤维差不多。BF 的断裂伸长率和芳纶纤维相差不大。BF 的成本只是碳纤维的 22.6%,是芳纶纤维的 46.7%。玻璃纤维价格更低,然而 BF 有更优异的耐腐蚀性。在其他三种高技术纤维中,BF 的性价比和环保节能性更突出。BF 是当前热门的复合增强材料之一。BF 与其他材料复合时,BF 具有高强耐腐、轻质耐高温、隔音隔热的性能,其他材料也有优异的性能,两者性能叠加后,能够改善材料的不良性质,提升附加值,还能增大固体废弃物资源化利用率。
BFRP 具有优异的使用价值和环保意义,因此国内外针对 BFRP 进行了多方面的研究。包括 BF 增强不同材料性能的机理以及性能增强效果;BF 掺量及纤维特征对 BFRP 物理力学性能的影响;BF 界面改性的工艺流程以及对 BFRP 各项性能的增强效果等。BFRP 在单掺纤维的情况下被广泛应用于建筑交通、石油运输、航空航天等领域。但从 1923 年法国的 Paul Dhé 首次提出从玄武岩中挤出纤维开始,到现在不过百余年时间。在 BF 的生产方面存在不足,在 BF 复合改性方面存在不足,在 BFRP 材料复合方面存在不足,在 BFRP 材料应用方面也存在不足。在 BF 的生产过程里,不同地区的矿物成分差异较大,这会使得 BF 产品质量不稳定;生产设备以及工艺存在不足,致使缺乏高性能 BF 的生产;通常生产规模比较小,从而导致生产成本较高。而 BF 与其他材料复合时,因为 BF 的界面光滑,所以会导致 BF 与其他材料的黏结强度不足。当前的界面改性方式存在着各自的优点和缺点。单一的改性方式无法实现高效且批量化的改性效果。具体的纤维混杂工艺还需要进一步去进行研究。另外,尽管当前 BFRP 已经被广泛地应用了,但是在不同的领域当中,与之相关的配套标准规范依然存在着不足的地方。
这些问题阻碍了高性能 BFRP 的生产与应用,然而目前对这些问题缺乏系统性总结。基于此,本研究介绍了当前 BFRP 的生产、研究、应用现状,分析了 BFRP 所面临的困境。同时结合未来的发展趋势,从制备技术、增强机理、产业拓展等方面提出了建议,希望能促进高性能 BFRP 制备技术水平及行业发展的稳步提升。
2 BFRP生产制备工艺
2.1 BF及BFRP生产工艺
BFRP的生产主要包括BF的生产和BFRP复合成型两部分。
2.1.1 BF生产工艺
BF 的生产方法有坩埚法和池窑法这两种。坩埚法是通过二次成丝的方式来进行生产,它的制备过程比较灵活,设备成本也比较低,不过其制备能力相对较小,所以并不适合大规模的生产。而池窑法是采用一次成丝的方式,这种方法具有工序简单、能耗低以及成品率高的优点,因此它是 BF 生产工艺的发展趋势。然而池窑法生产 BF 存在不少问题:其一,在高温环境下,漏板的使用寿命较短且容易变形,这会提升 BF 的生产成本;其二,矿石原料难以实现充分的均化,使得 BF 的成纤难度变大,生产效率降低;其三,针对 BF 生产的浸润剂比较缺乏,致使生产出来的 BF 无法满足高性能的需求等。玄武岩的矿物组分对 BF 的制备工艺和产品性能有着重要影响。然而,当前在这方面存在不足,即缺乏对不同地区玄武岩矿物组分的系统性总结与分析。各个矿点的玄武岩组分存在较大差异,BF 的生产工艺控制条件以及复配技术也各不相同。目前,BF 的生产在规模化以及产品质量稳定化方面还有一定的差距。
2.1.2 BFRP生产工艺
BF 复合工艺可分为直接掺和工艺与浸渍融合制作工艺。两种工艺的生产流程如 图 1 呈现。直接掺和工艺是把 BF 掺入各类材料中并均匀混合后进行养护,从而形成 BFRP 材料;或者先将 BF 编织成板、布等各种形状,之后再将其与其他材料混合黏结。直接掺和工艺流程较为简单。然而,当 BF 直接掺入材料时,由于其界面光滑的特性,会使得它与其他材料黏结不紧密。
浸渍融合制作工艺是这样的:把 BF 牵引入浸渍装置里,接着用双螺旋杆挤出机把各种混合料熔融共混,然后将其挤入装有主要复合原料的浸渍模具中,再通过牵引、冷却、除水、切粒等步骤,就得到了新型高性能 BFRP 基础材料。这种基础材料在熔融塑性后,可用于制造性能数值要求更精密的小型构件。
2.2 BFRP产品种类
根据产品形态的差异,BFRP 产品可分为混合加固类产品和基础型材类产品。混合加固类产品大多是由短切 BF 与石膏、混凝土、沥青、土体等进行混合搅拌而制成的。BF 与石膏混合之后,能够解决建筑石膏易脆的问题,同时还能满足耐水性的要求,并且可以达到防火保温的标准。这样一来,就可以将脱硫石膏、磷石膏等废弃物转化为有用的资源,用于生产水泥、石膏板材和型材,还可以在筑路工程中进行填充。BF 与混凝土混合,能够改善混凝土韧性差以及容易开裂的缺点。BF 复合沥青,可以增强沥青的水稳定性,还能降低高温车辙和低温裂缝的病害。这种材料可应用于道路工程建设当中。BF 掺入土体,能够改善土体的不良地质特征,减少边坡冲蚀以及土体崩解的发生,从而增强建筑工程的安全性。
BF 常与树脂类材料复合来制备基础型材。这种复合方式可以显著提升树脂的断裂韧性,同时也能提升树脂的拉伸性能和弯曲性能。并且,还能够改善树脂的长期力学性能与耐久性以及耐腐蚀性。由树脂类材料和 BF 复合而成的材料,可以加工成各种形态各异、用途不同的材料,比如 BFRP 筋、管片、锚杆等。
3 BFRP增强机理
3.1 基础增强机理
BF 自身具有优异的抗拉、抗压性能,它能在材料内部形成有约束力的纤维网,以此增强材料的力学性能。纤维网状结构不但可以传递荷载,还能缓和应力集中,对抑制裂缝的产生有作用。它能穿插于材料内部,起到连接和固定材料的效果。并且,BF 能够通过与材料内颗粒相互咬合,产生摩擦力,从而提升材料的抗剪强度。在不同材料下,BF增强物理性能的机理和效果有所不同。填充孔隙可以吸附游离水分子,从而提高石膏软化系数;形成复杂的空间网络结构能增大物质渗透的曲折性,改善孔隙结构,提升混凝土抗渗性;减小材料水分流失并利用界面摩擦力减小收缩变形,可提高土体的抗收缩性;吸附沥青中的油分,能够提高沥青混合料的水稳定性以及防剥离、耐磨损能力;阻碍热流在内部的传递并在高温中融化成膜,可提高树脂的抗高温性能。
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在最优掺量及长度的情况下,不同基材的 BFRP 增强效果可从表 1 中看出。与未掺入 BF 的材料相比,掺入 BF 后,石膏的抗折强度增长了 36.53%,抗压强度增长了 10.31%;混凝土的抗压强度增长了 41.85%;树脂的弯曲拉伸强度增强率分别为 101%和 27%。并且,在不同材料的情况下,BF 的最佳掺量和纤维特征各不相同。对于不同材料的抗折强度、抗压强度、弯曲强度等力学性能的增强率,也存在明显的差异。
3.2 界面改性
BF 表面呈现出化学惰性且光滑,这使得 BF 不仅难以与其他材料紧密黏结,也难以与其他化学物质发生反应,这对高性能 BFRP 的生产形成了限制,同时也阻碍了高性能 BFRP 在各领域中的应用与发展。所以有学者对 BF 界面进行了改性,他们通过增加界面的凹凸度,增大比表面积,以此来增强 BF 与材料的黏结力,以便更好地发挥 BF 的优势。
- 开展表面涂层处理。其中酸碱刻蚀是把纤维浸渍在酸碱溶液里,对纤维表面进行刻蚀。吴磊等把盐酸刻蚀前后的 BF 掺入磷石膏中,经过对比发现,刻蚀后的 BF 石膏在遇水 2 小时后和绝干状态下的抗折强度分别提高了 137%和 107%。纳米改性是将纳米粒子连接到 BF 表面。偶联剂是通过与 BF 表面的化学基团反应来增强 BF 的黏附力。低温等离子体改性是通过等离子体在纤维表面撞击从而形成凹坑。稀土改性是利用稀土元素特殊的化学活性来提高 BF 与材料的界面亲和力。表面涂层处理法是在纤维表面涂覆化学物质,以增加纤维与基体的相容性。
BF 界面改性的优缺点在表 2 中有所体现。上述的这些改性方法能够依据不同的原理,在不同程度上使 BF 的界面结合力得到提升。然而,不同的方式各自具有不同的优缺点。尽管纳米改性、偶联剂改性以及酸碱刻蚀等方法能够进行批量化的改性,但是纳米材料容易出现团聚的情况,而酸碱刻蚀偶联剂的材料用量则难以进行把控。其中,低温等离子体的改性条件不容易达到,稀土改性所需要的原料较为稀缺,所以难以对 BF 进行批量化的界面改性。由此可见,单一的改性方式无法同时达成批量化、高效率以及无损伤等多方面预期的改性效果。多种方式复合改性能够实现优势互补。然而,目前对于基于多种方法复合改性的工艺流程以及组合方式,还需要进一步深入地进行研究。
3.3 纤维混杂效应
BF 因其自身的纤维特征而受到影响,所以 BF 对材料的性能提升效果存在一定的局限性。如果单独增加掺量或者长度,就会对材料产生不利的影响。当掺量过多且长度过长时,BF 容易在材料内部发生团聚,从而形成薄弱面,致使材料的强度降低。同时,因为试块材料相对减少了,各成分之间的黏结裹握作用也会减小,这样试块的整体性就会随之下降。进一步研究后发现,不同尺寸的纤维对材料性能的影响效果是不一样的。比如,长纤维能够抑制宏观裂缝的开展,从而增加失稳断裂韧度;短纤维则可以起到抑制微裂缝开展的作用,进而增加起裂断裂韧度。并且,不同种类的纤维对于不同材料的不同性能的增强效果也存在着差异。聚乙烯醇纤维对脱硫石膏抗压抗折强度的增强效果比木质纤维素纤维好;碳纤维对再生骨料透水混凝土抗压和劈拉强度的增强效果比短切 BF、聚丙烯纤维好。当多种不同尺寸的纤维混合掺入时,能够充分发挥各自的增强效果,产生优势互补的正混杂效应,弥补单一纤维复合材料的欠缺。相比仅掺入聚乙烯醇纤维的增强混凝土板和仅掺入钢纤维的增强混凝土板,混掺聚乙烯醇纤维和钢纤维的增强混凝土板在某些方面分别提高了 21%和 17%。然而,目前对于不同材料情况下纤维混掺工艺中纤维的最佳掺入量、纤维混掺的种类、配合比以及对纤维混掺增强效果的研究还存在欠缺。
4 BFRP工程应用
BFRP 的抗拉压性能优异,耐腐耐高温性能也很突出,在众多领域都有应用。像建筑交通领域、管道运输领域、石油化工领域、航空航天领域、消防领域、汽车制造领域等都有它的身影。BFRP 既能当作基础建材来使用,又能在精密制造、高强管片以及防火消防中发挥作用。其中,BFRP 在作为基础建材使用时,一方面可以直接掺和各种材料,另一方面还能够制作成锚杆、钢筋、土工格栅等,以此对建筑工程进行加固。
4.1 建材方面的应用
BFRP 具有设计性强的特点,这为其在土建交通方面的广泛应用奠定了基础,它常用于建筑工程结构增强和功能构件。BF 能与沥青混合,用于道路防裂;还可与树脂复合成 BFRP 锚杆,用于边坡锚固和工程支护;与树脂复合形成的 BFRP 筋能够代替钢筋,在混凝土加固方面有着不可替代的优势。传统的钢筋网腐蚀后会使混凝土结构迅速恶化。玄武岩纤维不但具备耐腐蚀的特性,而且它与混凝土的主要组成元素较为相近,相容性良好,所以二者的连接会更加紧密。
BFRP 被用作功能构件时,BF 能与石膏复合制成 BF 石膏板,以此来划分内部区域。因为 BFRP 有良好的隔音特性,所以它还可以当作降噪隔音板来使用。BF 可以和树脂混凝土复合,制备出具有良好防渗耐腐性以及抗老化抗冲击能力的瓦片,这些瓦片可用于房屋建设、风貌改造等场景。BF 网织岩棉板具备良好的保温性能。它还能够改善传统外墙保温涂料存在的凹凸不平以及强度低的问题。BFRP 在建筑交通领域有着良好的应用前景。然而,目前大多数关于 BFRP 对建筑结构增强效果的研究,多是针对某一构件进行的,并且缺乏实际应用案例。
4.2 其他方面的应用
在石油化工领域,BF 能够与树脂复合,形成具有高强防渗且耐腐蚀性能的 BFRP 管材。这种管材可当作输送管道、高压管道以及 CNG 罐来使用。BFRP 管道在安装过程中较为便利,成本较低,在使用时不需要进行保温和防腐措施,有着极为广阔的应用前景。BF 纤维布在防火材料市场中是芳纶纤维布的有力竞争者。BF 具有无害无烟且高强绝热的特性,能够被加工成阻燃垫、隔火帘、防护服等物品,这些物品可用于火灾防护以及火灾救险当中。在航空航天领域里,BF 与树脂复合后,可以用来制造空间站的外壳和飞机的外壳,能够充分利用 BFRP 轻质高强耐高温的这一特点。BF 热传导系数低,阻燃性能好,还具有吸波透磁的特点。所以它能够满足航空航天领域对材料的苛刻要求,也能实现雷达隐形。在汽车建造方面,BF 因为本身轻质高强,可与树脂等复合,被用于汽车框架的制造,像汽车软质仪表板骨架、汽车前端支架材料等。这样不仅能显著减轻汽车的负重,降低能源消耗,还能提升行车的安全性。BF 能够与橡胶复合来制作轮胎和刹车片,这样可以增加轮胎的耐磨性,进而延长轮胎的使用寿命。BF 具备自然降解的特性,并且与环境的相容性良好,它既符合汽车材料高性能化的发展要求,也符合绿色可持续发展的大趋势。
5 BFRP发展困境
5.1 制备难题
BF 质量是影响 BFRP 质量的重要因素之一。当前的研究多集中在 BF 与其他纤维对比时,对材料性能增强效果的差异,以及在不同材料情况下 BFRP 的各项性能测定。对于玄武岩的组分、资源分布,以及基于不同地区原材料 BF 的生产工艺、物理力学性能,还有 BFRP 相关物理力学性能的研究比较缺乏。不同地区玄武岩的组分差异较大,这会使得不同批次的 BF 质量差异较大。如果在生产过程中没有对玄武岩进行进一步的细化分类,而只是采用相同的工艺条件,就会导致玄武岩不能充分熔融,从而限制了高性能 BF 的产生,进而会对高性能 BFRP 的制造产生影响。
目前,BF 制备工艺存在不足。生产 BF 所用的成膜剂,大多沿用生产其他纤维所用的成膜剂。高温熔液未完全均化,这导致了断丝严重的情况。并且,国内生产 BF 的工厂普遍采用小规模的坩埚炉生产,能够实现大规模产业化生产的厂家较少。这些因素限制了高性能 BF 的大规模产业化生产,也降低了高性能 BF 的产量。在生产 BF 的过程里,漏板的磨损情况比较大,所以需要时常进行整修。小型漏板的平均使用寿命仅仅是 9 个月,大漏板大约是 11 个月。并且漏板大多是由铂铑合金制作而成的,其造价比较高,这就使得 BF 的生产成本比较高,从而阻碍了 BFRP 朝着低成本的方向发展。
BF 与其他材料的复合工艺对 BFRP 质量有重要影响。在直接掺和工艺制备 BFRP 时,BF 界面光滑,不易与其他材料产生反应,这会致使 BF 与材料黏结不紧密,容易从材料中脱离,从而导致 BFRP 性能增强效果达不到预期,甚至会降低材料原有的强度和耐水性能。浸渍融合工艺制备的 BFRP 基础材料,其性能数值的精确性更高。所以,要想获得高性能的 BFRP,对于不同基质下 BF 与其他改良剂、材料的配合比以及复合条件的要求就会更加严格。不过,目前在复合工艺中配合比及流程的优化设计方面,还有深入研究的空间。
5.2 改性瓶颈
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当前主要借助纤维界面改性来处理 BFRP 中纤维与材料黏结不紧密的状况。这些方法都能够实现增大比表面积以及增大界面间黏结强度的目标。然而,每种改性方法都具备一定的局限性,像是无法进行大规模的生产,会对环境造成污染,并且工艺较为复杂等。多种方式复合改性可以达到优势互补的目的。然而,目前对于在不同基质下,BF 界面复合改性的搭配合比方案、改性效果以及实际应用状况,缺乏系统的分析比较。
纤维混掺可以起到优势互补的正混杂效应。影响纤维混掺增强效果的因素有很多。不同长度的纤维、不同种类的纤维,其所能起到的增强效果是不一样的。如果过量掺入纤维,或者少量掺入纤维,都会影响增强的效果,无法达到预期的效果,甚至还会降低材料本身的性能。目前有关于不同基质下 BF 最佳掺和长度、用量及性能提升数据的研究。然而,基于不同材料的混掺增强工艺的研究进展存在差异。对于混掺纤维的种类、长度、配合比、掺量、混合工艺等方面的研究,缺乏系统性的研究与总结。
5.3 应用难点
建筑结构加固以及交通道路铺设是 BFRP 当前应用最为广泛且用量最大的方向。大多是将其通过直接掺和工艺与混凝土、土体、沥青、石膏等复合而成。它的附加值比较低,并且目前针对此类产品的研究主要集中在 BFRP 试件的强度、耐腐蚀性、孔隙率等方面,然而在实际工程应用环境中对上述材料性能进行统计与研究的情况却很少。BFRP 在轻质高强汽车制造方面存在不足,在轻质耐高温航空航天材料方面也存在不足,在高强耐腐管片应用方面同样存在不足。比如,热塑性聚合物复合材料管道的封端处理以及管道连接技术存在缺陷,在抗高压方面,BFRP 油管及套管的局限性很大。
国家陆续出台了一些与 BFRP 相关的规范。其中有 GB/T 23265—2009《水泥混凝土和砂浆用短切玄武岩纤维》。还有 GB/T 25045—2010《玄武岩纤维无捻粗纱》。另外还有 JT/T 776—2010《公路工程玄武岩纤维及其制品》等。BFRP 种类繁多,用途广泛,且质量要求各异。目前,缺乏 BFRP 在生产、检验、运输、复合以及不同领域应用等方面的相关配套规范和统一的市场标准。这容易导致 BFRP 市场出现混乱的局面,不利于 BFRP 的进一步发展与应用。
6 BFRP 展望与建议
高性能 BF 规模化生产技术取得突破并不断发展,BFRP 的生产与应用将会成为热门。BF 界面改性以及纤维混掺技术将成为重要的研究方向。未来会有越来越多以 BF 为基础的复合新材料涌现出来,并且 BFRP 的研究与应用还会进一步推动其他领域的发展。制备高质量印刷电路板以及风力发电机叶片,这些将应用于电子领域;制备防静电过滤材料,此材料将应用于节能环保领域等,未来将会是 BFRP 深度应用的时代。为了促使 BFRP 能够得到更广泛的应用与发展,本研究给出了以下建议:
研发生产设备以实现高效节能,从而达到降本增效的目的。提升漏板的耐久性,同时减少贵金属的使用,以此降低 BF 的生产成本;对 BF 的熔融均化方式进行改善,提升 BF 的融化效率,增大 BF 的成纤率;研发 BF 的新型浸润剂,提高 BF 的产品质量;通过技术集成,形成液态排渣制备 BF 的关键技术,期望能够解决 BF 生产的难题。深入研究 BF 与不同材料的复合配合比,研究其复合流程。优化 BFRP 的生产工艺,以促进高性能 BFRP 产量的提升。提升 BF 的生产规模,从而实现 BFRP 的规模化生产。
研究界面复合改性的方式组合以及流程,还有改性后对 BF 及 BFRP 性能的影响。依据目前已知晓的各种纤维特征以及材料自身的特性和改性后材料的应用环境,按照需求将纤维进行混掺,以有针对性地提升 BFRP 的物理力学性能。同时对纤维及材料的复合方式、用量以及混掺后 BFRP 的强度和耐水性等进行研究。
选择典型的示范工程,以此来积累实际应用的经验。依据应用场景以及市场的需求,把不同用途的 BFRP 性能设计加以完善。并且,还需要对 BFRP 相关的规范进行完善,涵盖从原料的筛选、BF 纤维的制备、BF 纤维的运输、BF 复合一直到在各行业中的应用。通过规范分类,为不同的 BF 选择合适的制备方案,选择合适的复合方案,选择合适的应用方案,以此达到优化 BF 产品市场的目的,同时引领 BFRC 行业的发展。
建立基础数据库。知识图谱呈现为图 2 的形式,其中基础信息库由玄武岩信息库、BF 信息库、BFRP 信息库构成。玄武岩信息库主要涵盖资源产业分布、化学成分、矿物结构以及相关政策等内容。BF 信息库主要涵盖生产工艺流程、界面改性、应用领域等方面。BFRP 信息库包含了 BFRP 产业的相关规范标准,以及应用领域、物理力学性能等方面。数据库的建立能为 BFRP 产业发展提供相关数据,能针对不同的原料状况推荐最优处理方式,从而制造出更加稳定高性能的 BFRP 材料。未来还可以利用数据库的相关数据,通过一定的算法来模拟 BFRP 的使用寿命。
7 结论
本研究对 BFRP 的发展现状进行了介绍,包括生产工艺、增强机理及工程应用等方面。同时总结了当前 BFRP 生产应用中存在的问题。最后结合未来 BFRP 的发展方向提出了建议。主要结论如下:
目前 BF 的生产工艺存在不足,生产规模相对较小,产品质量也不稳定。同时,对 BF 界面改性以及纤维混掺工艺的研究也有所不足。这些问题制约了高性能 BFRP 的产量以及产品质量的提升。
原料来源广泛,BF 的改性方式多样,复合基质种类较多等情况,使得 BFRP 性能存在较大差异。相关数据的碎片化,对 BF 的生产工艺、界面改性工艺、纤维混掺工艺的进一步研发造成了阻碍。
当前,BFRP 正基于最优单掺纤维不断应用于建筑交通、石油运输、消防等领域,BFRP 的应用呈现出蓬勃发展的态势。迫切需要制定关于 BFRP 生产、检验、运输、复合以及在不同领域中应用的相关配套规范,同时也需要制定统一的市场标准。
对此建议提升 BF 的生产规模,开发与之合适的玄武岩均化技术,研发新型的 BF 生产设备。深入研究 BF 的复合配合比、复合流程以及 BF 界面改性工艺的复合方式。通过建立一个包含玄武岩资源分布、BF 生产工艺、BFRP 物理力学性能等基础数据的信息库,为更优的生产工艺复合方案打下基础,从而制造出能耗更低、性能更高的 BFRP 材料。在应用方面,可以选择典型示范工程进行应用。通过实际应用的经验,完善配套的 BFRP 产业相关规范的建立。从而实现标准化的 BFRP 生产应用,规范 BFRP 市场,推动 BFRP 的进一步发展。
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