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玄武岩复合材料现状与应用发展

发布时间：2024-04-22 浏览次数：

一、玄武岩复合材料现状

近年来，全球玄武岩纤维市场规模不断增长，2021年全球玄武岩纤维市场规模达到2.05亿美元，同比上升21.3%。预计到2028年，全球玄武岩纤维市场规模将达到4.32亿美元，年均复合增长率为12.6%。

图 2018-2028年全球玄武岩纤维市场规模

我国是全球最大的玄武岩纤维生产基地，也是玄武岩纤维的重要消费国。2021年，我国玄武岩纤维市场规模达到2.43亿元，同比增长32.8%。预计到2028年，我国玄武岩纤维市场规模将达到6.54亿元，年均复合增长率为15.9%。

图 2018-2028年全国玄武岩纤维市场规模

从区域结构来看，我国玄武岩纤维及其制品市场主要集中在人口密集、制造业、基建等产业发达的地区，存在一定的区域性特征。其中，华东地区市场规模最大，占比达40.74%，其次是华中和华南地区，分别占比13.58%、13.17%。预计未来，随着玄武岩纤维在西部地区的应用推广，西北、西南等地区的市场份额将有所提高。中国玄武岩纤维市场规模在各个地区都有较高的增长率，其中西北、西南、东北等地区的增长率最高，分别达到17.1%、16.9%、16.7%。这说明玄武岩纤维在这些地区的应用潜力很大，有望成为玄武岩纤维行业的新兴市场。同时，华东、华中、华南等地区仍然是玄武岩纤维的主要消费市场，占据了市场的大部分份额，这与这些地区的人口密集、制造业、基建等产业发达有关。因此，玄武岩纤维行业需要根据不同地区的市场特点，制定相应的发展策略，以实现市场的优化和拓展。

二、玄武岩复合材料的应用

玄武岩纤维已应用于各大领域，主要是由于其优良性能和环保特性。以玄武岩纤维为增强材料的复合材料比玻璃纤维复合材料具有更好的稳定性，并且比碳纤维复合材料成本低，具有较高性价比，在现代工业中具有广泛的应用前景。

玄武岩纤维具有良好的耐腐蚀性，在混凝土结构中具有广阔的应用前景。玄武岩纤维主要以短切纤维、平面布、无捻粗纱、复合筋、土工格栅和土工布等形式应用于土木工程根据相关数据显示，建筑垃圾占我国城市垃圾的40%以上，其中，废弃混凝土在建筑垃圾中占60％。为实现建筑行业低碳目标，为保护自然资源并满足对混凝土日益增长的需求，最大限度地减少环境问题和建筑废物，促进建筑部门的循环经济。但再生混凝土在使用过程中存在缺陷，为解决这些问题，国内外学者研究发现玄武岩纤维可以一定程度上减少缺陷的负面影响，研究表明，玄武岩纤维对再生混凝土的劈裂拉伸和弯曲承载力分别能提升40.17％和 61.45％。2022年，有机构研究了玄武岩纤维对再生混凝土抗C1－渗透性能。研究表明玄武岩纤维掺量为0.2％，粗骨料质量替代率为50％时，抗C1－渗透性能改善效果最好，改善效果优于普通混凝土，为再生混凝土的推广应用提供可借鉴的理论基础。

图玄武岩纤维复合方管

玄武岩纤维复合材料以树脂为基体，以玄武岩纤维为增强材料，具有轻质、高强、耐腐蚀、耐久性强等优良的力学特性，是路桥加固的首选材料。

图玄武岩纤维复材筋

此外，玄武岩纤维复合材料还拥有较高的蠕变断裂应力与较低的蠕变率，与预应力技术相结合可进一步提升道路、桥梁等工程的加固效果，能够有效提升结构的刚度、开裂荷载、屈服荷载、极限荷载，进而提高结构变形能力、抗疲劳能力、耐腐蚀性能，并增强结构的自恢复能力，是打造“交通强国”、“海洋强国”、“百年品质工程”的重要保障。

公路是交通行业的核心之一，为让公路实现低碳节能目标，目前主要方法之一是沥青循环利用技术，对废旧沥青进行利用，达到节约资源和提高资源利用率，降低公路的建设成本，提高经济效益和生态效益。再生沥青混合料在早期易发生开裂等病害，为提高改善其路用性能，2021年，有研究人员发现在再生沥青混合料中掺入玄武岩纤维后性能优化，试验结果表明再生沥青掺量可提升至40%，且其低温抗裂性能和高温稳定性均表现出色，综合路用性能更优，提升幅度约为10%。针对再生沥青混合料的回收方法有热拌再生技，术和温拌再生技术，目前热再生技术逐渐成熟，但在拌和过程中伴随着大量有毒气体的排放，造成能源消耗，也会污染环境。2022年，有研究人员，采用温拌再生技术制备玄武岩纤维沥青混合料，并对马歇尔试件进行气体检测，研究结果表明，降温幅度为25℃是该玄武岩纤维温拌再生沥青混合料的最佳降温幅度。

图玄武岩复合纤维钢筋应用于公路地基

汽车尾气在交通运输行业中也是脱碳难题，虽提出混动车和新能源车，但目前汽车尾气问题依旧严峻。有学者提出，采用比表面积大、耐热性好的玄武岩纤维作为载体，通过气动立体混合技术将催化剂负载在玄武岩纤维孔洞中，增加催化剂负载量和反应时间，研究结果表明对一氧化碳、二氧化碳的净化效率均大于98%，净化效果好，减少了汽车尾气对环境的污染和对人体的危害。