玄武岩纤维在绿色建筑材料的应用与发展

玄武岩纤维在绿色建筑材料的应用与发展

李伟娜

河北工程技术学院  50000

摘要:绿色建材的发展对我国建筑行业而言具有重要意义，其在达到节约材料和控制预算的目的下，同时还可以发挥环保作用，对生态发展和资源可持续利用具有深远意义。我国的绿色材料的研究与试验从未停止，本文将以玄武岩纤维为例，探讨绿色环保建筑材料的应用现状和发展。

一、引言

本文从以玄武岩纤维为例开始探讨其在绿色环保建筑材料的应用现状和发展。使用绿色建筑材料可以提高项目作业工程的工作效率，优化施工组织设计，缩短施工周期，并且其材料的使用对于生态环境而言更加友好，更符合国际绿色环保的趋势。

二、玄武岩连续纤维的研究背景

玄武岩连续纤维（CBF）（无机纤维）的形成过程，是由天然火山喷发冷却的玄武岩作为原料，在材料供应商提取后输送至车间将其破碎，批量加至熔窑，经过窑内（1450～1500）度的高温熔融，并通过特殊工业材料将其快速拉伸成连续纤维。其样板如图1所示。当下中国的玄武岩有诸多原料基地，例如福建大嶂山的储量资源据权威网站科普高达五亿方，而且其开挖条件较为优越，无需过多挖掘成本投入便可获得大量原料，正是由于原料在供应上具有一定的稳定性，近些年来，玄武岩纤维在我国发展迅速，已位列其生产应用技术上最为先进的几个国家之一。

图1.玄武岩示意图                   图2.玄武岩连续纤维示意图

绿色建筑是一个前卫的概念，当前，更重要的是需要不断优化产业结构和能源结构，从而加快建筑材料向低能耗和绿色环保的转变。另外还需提供技术、资金、政策和其他手段，为绿色建筑提供创新和发展的新途径，增加绿色建筑材料的研发，从根本上改变绿色建筑。绿色建筑不仅节约能源消耗，而且为环境和能源循环的可持续发展提供了良好的支柱。绿色建筑材料是指建筑材料生产和清洁生产技术，不使用或少使用自然资源和能源。而玄武岩连续纤维（CBF）其生产过程对环境无害，由于熔化过程中没有产生有害的排放物，具有自动降解、可持续回收和其他绿色环保功能，有利于环境保护和人类健康，精准符合绿色理念。

同时，绿色建筑材料就其发展趋势而言，除了环保之外，材料科研企业也力之研发更加符合现代城市建筑的特点的建材，未来纪元将以轻重量、高强度、可降解、易节能等便签来定义绿色建材，而玄武岩连续纤维（CBF）在相关材料特性研究中发现，其力学性能、耐久性和耐腐蚀性都有了很大提高完全符合绿色建筑材料的定义，该材料也应易供应的特点逐渐加快在实际土木工程中配合建筑配套现代化和标准化应用与发展。

三.玄武岩连续纤维的性能和应用

1.玄武岩连续纤维的化学性能

玄武岩连续纤维（CBF）的化学元素成分经电子探针能谱仪含量测定组成如表一所示。SiO2从表中可以看出所占约50%。SiO2是一种无机化合物，其为原子晶体而非分子晶体，该特点也直接决定了CBF的刚度与稳定性，表现于建筑结构内，完全符合建材的刚性需求。Al2O3的含量从表中可看出是组成含量第二的化学成分，其熔点为2054℃，沸点为2980℃，该数值直接决定了CBF的热稳定性，可被作为优质的耐火材料，完全符合建材的市场。CaO俗称生石灰，其在CBF中的含量不低于6%，该化合物也可提高纤维的机械硬度。Fe2O3+FeO从表中可以看出所占含量不低于9%，因而使得材料颜色呈现古铜色。另外其他的化学成分也不同程度的提高了该材料的防水性与耐腐蚀性。

表1.玄武岩连续纤维（CBF）的化学成分

2.玄武岩连续纤维的电气性能

连续玄武岩纤维在正常的温度环境下，其体积电阻率据相关数据显示大于1000欧姆。材料的绝缘性能就是通过体积电阻率的高低来测评。我们的常识玻璃就是一个良好的绝缘体，而玻璃的玻璃的电阻率也在1010ω·m至1015ω·m之间，据对比，连续玄武岩纤维与玻璃相比体积电阻率近似，同样具有良好的介电性能。但比玻璃不同的是，其电阻率会随温度的变化而变化，如果温度升到足够高,玻璃就会被软化,而软化后的玻璃阻值可以降到个位数，进而影响导电性能。但是连续玄武岩纤维因其化学成分的不同，具有很高的熔点，因此可作为新型的热介电材料、高压绝缘材料、天线整流罩等。

3.隔音性

玄武岩连续纤维（CBF）具备良好的隔音效果。本文将以30mm厚的玄武岩连续纤维板为例，研究在不同赫兹音频区段内，其吸声系数会有所不同。可看出在高音频情况下，吸声系数可达到最低85%，由此可见是一个优质的隔音材料。如今建筑工程对于材料的要求，已不满足于安全与环保，满足人文生活品质也同等重要。另外其吸湿率很低，为0.2%～0.3%。吸湿率不会随时间变化，决定了该材料可向航空、航海等领域拓展

。

表二30mm厚玄武岩连续纤维板的吸声系数

四.玄武岩连续纤维在建筑材料领域的应用

虽然玄武岩连续纤维结构强度效果可能小于市面常见的碳纤维。但玄武岩纤维仍然可以用作混凝土结构的加固材料。尤其是在建筑功能定位需求后，需要满足较高的耐火性时，可利用玄武岩连续纤维进行建筑结构加固。目前该材料加固技术将成为FRP加固系统的一种很好的替代方法。

玄武岩纤维单向布在结构加固中使用性能部分达到或超越碳纤维的情况下，每平方米玄武岩纤维单向布成本是后者的三分之一，是碳纤维单向布合理的低成本替代产品。其主要用于加固桥梁的土墩、柱、梁等部位，也可用于路堤和水电大坝。也可用于加固高速公路和立交桥的地基。据有关数据表明，利用该材料进行加固后，混凝土的刚性力学指标虽有短幅下降，但其承载力和断裂韧性却大幅提高，在破坏前，连续梁的极限承载力和挠度较高。连续玄武岩纤维混凝土（CFRC）广泛应用于经常受到冲击荷载的工程中，如水池、机场跑道、水处理厂和高速公路。目前，连续玄武岩在材料市场上占据越来越重要的地位，其应用领域正在逐步扩大。

五、玄武岩连续纤维在绿色建材展望

伴随时代的进步，人们早已不满足于安全稳定的建筑，追求更加环保、健康享受型的生活环境显得更为重要，因此在这种情况下，推广像玄武岩连续纤维这样的绿色建筑材料只是顺水推舟。它可以在不增加原有建设预算的情况下满足人们对绿色生活的需求。事实上，绿色材料、健康材料和环保材料都是基于可持续发展理念的设计理念。这些概念正被越来越多的建筑师所接受，在大学教科书和各种媒体中也越来越普遍。

随着世界经济的快速发展和人口的增长，人类对资源的需求是无穷无尽的，但资源是有限的，并逐渐减少。碳排放量的增加对全球气候造成了严重后果。如果我们继续使用传统的建筑材料和方法，人类的未来将面临无尽的问题。像玄武岩连续纤维这样的绿色建筑材料才符合绿色、低碳、循环和可持续的生产和生活方式，只有使用绿色建筑材料才能满足当代人的需求，而不会影响后代的生活需求。

六、结论

随着我国经济的发展，如何在经济快速发展的前提下确保绿色可持续发展是我国面临的问题。不仅在中国，全球建筑发展趋势趋向于在大力发展绿色环保的前提下确保美观、经济预算和施工进度。因此，使地球资源能够可持续发展。玄武岩连续纤维等相关绿色建筑材料的应用和发展，反映了我国大力发展和创新环保型绿色材料，并为其提供政策支持，制定相关法规，使绿色建筑在现有材料的前提下快速发展。

姓名:李伟娜 性别：女

出生年月：1987.7籍贯：河北省石家庄市

民族：汉族单位：河北工程技术学院

地址：河北省石家庄市桥西区宫北路11号邮编：50000

学历，学位：硕士，研究生

职称/（或者）职务：讲师

研究方向：新型建筑材料