CN103435324A - 一种由玄武岩纤维制成的地脚螺栓及其制备方法 - Google Patents

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薛韬
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State Grid Corp of China SGCC
State Grid Jiangsu Electric Power Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种由玄武岩纤维制成的地脚螺栓，该地脚螺栓的材料为玄武岩纤维，该玄武岩纤维的原料包括玄武矿石、石灰石和焦炭，按照质量，其配比为玄武岩矿石60-80%、石灰石3-20%、焦炭15-30%，所述质量配比优选为玄武岩矿石70%，石灰石10%，焦炭20%。本发明制备的玄武岩纤维材料具有轻质高强、绝缘、耐高温和耐腐蚀的性能，本发明首次利用玄武岩纤维制备地脚螺栓，制成的地脚螺栓，具有强度高、质量轻、耐腐蚀和使用寿命长的优点。

Description

一种由玄武岩纤维制成的地脚螺栓及其制备方法
技术领域
本发明属于复合材料领域，特别是一种玄武岩纤维及其应用。
背景技术
纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Polymer，简称FRP) 是由纤维材料和基体材料按一定的比例混合并经过一定的工艺复合形成的高性能材料。这种材料在20 世纪40年代问世，起初用于航空、航天、国防等高科技领域，后来逐渐在汽车、化工、医学等领域得到广泛的应用。近年来，以其高强、轻质、耐腐蚀等优点，开始在土木工程结构中得到广泛应用，并受到工程界的广泛关注。
地脚螺栓是用于连接铁塔和基础的部件，它们目前大多应用合金钢作为材料。由于很铁塔长期暴露在室外，而传统合金钢材料容易腐蚀。随着土地资源紧缺，塔基的面积缩小，对地脚螺栓强度提出了严格要求。合金钢材料强度低，质量大，耐腐蚀差的问题逐渐突显出来。
国内外学者针对将新型纤维增强复合材料（FRP）应用于输电塔结构开展了部分研究。自上世纪90年代起，随着材料工业的发展和研究的深入，玻璃钢（GFRP）杆塔由于其优良的综合性能已经在欧美和日本得到应用。我国学者针对西部盐湖地区盐渍土强腐蚀性地质条件，结合当地实际工程进行了盐湖地区塔杆基础设计选型与方案优化，提出了采用玻璃钢套包裹进行防腐处理的斜柱式基础。此外，也有学者针对于玻璃纤维螺栓结构进行了相关研究。研究结果表明：试验条件下，GFRP螺栓与混凝土的粘结强度在酸、碱和盐环境下腐蚀1500小时的退化率分别为19%、23%和17%，预测在实际恶劣地质环境中，50年后粘结强度退化率最大为25%。但由于玻璃纤维对紫外线敏感，长期在室外工作环境阳光直射下，老化速度较快,不利于长期耐久。而碳纤维和芳纶纤维由于长期以来造价远高于传统钢材，虽然耐久性能能满足输电线路基础设施的应用，但综合经济性能较差，因此一直未能得到推广应用。
由上可知，迫切需要提供一种轻质高强、绝缘、耐高温和耐腐蚀的材料来制备地脚螺栓，但是现有技术中尚无相关描述。
发明内容
本发明的目的在于提供一种由玄武岩纤维制成的地脚螺栓及其制备方法。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种由玄武岩纤维制成的地脚螺栓，该地脚螺栓的材料为玄武岩纤维，该玄武岩纤维的原料包括玄武岩矿石、石灰石和焦炭，按照质量，其配比为玄武岩矿石60-80%、石灰石3-20%、焦炭15-30%。所述质量配比优选为玄武岩矿石70%，石灰石10%，焦炭20%。
一种制备上述地脚螺栓的方法，首先制备玄武岩纤维，之后由玄武岩纤维制备成地脚螺栓，制备玄武岩纤维具体包括以下步骤：
步骤1、原料混合，具体为：将玄武岩矿石、石灰石和焦炭混合；原料混合时，按质量，配比为玄武岩矿石60-80%、石灰石3-20%、焦炭15-30%。所述质量配比优选为玄武岩矿石70%，石灰石10%，焦炭20%。
步骤2、将原料加热熔化，具体为：将步骤1所得的混合原料加热熔化，制得熔化液；加热温度为1500-1700℃，优选1600℃。
步骤3、抽丝造纤，具体为：将步骤2所得熔化液引流到离心机，抽丝，制成棉絮状的纤维，抽丝造纤时离心机转速为3000-5000r/min。
本发明与现有技术相比，其显著优点：1）本发明制备的玄武岩纤维材料具有轻质高强、绝缘、耐高温和耐腐蚀的性能；2）本发明首次利用玄武岩纤维制备地脚螺栓，制成的地脚螺栓，强度高、耐腐蚀，使用寿命长；3）本发明制备地脚螺栓的方法简单易行，有利于提高生产效率。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
附图说明
图1为本发明的玄武岩纤维制备工艺流程图。
具体实施方式
本发明公开了一种由玄武岩纤维制成的地脚螺栓，该地脚螺栓的材料为玄武岩纤维，该玄武岩纤维的原料包括玄武岩岩石、石灰石和焦炭，按质量，其配比为玄武岩矿石60-80%、石灰石3-20%、焦炭15-30%。所述质量配比优选为玄武岩矿石70%，石灰石10%，焦炭20%。
一种制备上述地脚螺栓的方法，首先制备玄武岩纤维，之后由玄武岩纤维制备成地脚螺栓，制备玄武岩纤维具体包括以下步骤：
步骤1、原料混合，具体为：将玄武岩矿石、石灰石和焦炭混合；原料混合时，按照质量，配比为玄武岩矿石60-80%、石灰石3-20%、焦炭15-30%，所述质量配比优选为玄武岩矿石70%，石灰石10%，焦炭20%；
步骤2、将原料加热熔化，具体为：将步骤1所得的混合原料加热熔化，制得熔化液，加热温度为1500-1700℃，优选1600℃；
步骤3、抽丝造纤，具体为：将步骤2所得熔化液引流到离心机，抽丝，制成棉絮状的纤维；抽丝造纤时离心机转速为3000-5000r/min。
以下将结合附图和实施例，对本发明的优选实施例进行详细的描述：  
实施例1
按下述质量配比称取原料：
玄武岩矿石70%，石灰石10%，焦炭20%；
生产方法
本实施例的玄武岩纤维材料的生产方法，见图1 生产工艺流程图，包括如下步骤：
1）原料混合：将上述重量份的原料玄武岩矿石、石灰石和焦炭混合；
2）加热熔化：将步骤1）所得的混合原料送入炉内加热熔化，炉内的温度为1500℃，制得熔化液；
3）离心抽纤：将步骤2）所得熔化液引流到离心机，转速为3000r/min，抽丝，制成棉絮状的纤维。
本实施例制备成的玄武岩纤维地脚螺栓性能优良，与合金钢地脚螺栓相比，强度高、耐腐蚀耐高温。
实施例2
按下述质量配比称取原料：
玄武岩矿石60%，石灰石20%，焦炭20%；
生产方法
本实施例的玄武岩纤维材料的生产方法，见图1 生产工艺流程图，包括如下步骤：
1）原料混合：将上述重量份的原料玄武岩矿石、石灰石和焦炭混合；
2）加热熔化：将步骤1）所得的混合原料送入炉内加热熔化，炉内的温度为1600℃，制得熔化液；
3）离心抽纤：将步骤2）所得熔化液引流到离心机，转速为4000r/min，抽丝，制成棉絮状的纤维。
本实施例制备成的玄武岩纤维地脚螺栓性能优良，与合金钢地脚螺栓相比，强度高、耐腐蚀耐高温。
实施例3
按下述质量配比称取原料：
玄武岩矿石80%，石灰石5%，焦炭15%；
生产方法
本实施例的玄武岩纤维材料的生产方法，见图1 生产工艺流程图，包括如下步骤：
1）原料混合：将上述重量份的原料玄武岩矿石、石灰石和焦炭混合；
2）加热熔化：将步骤1）所得的混合原料送入炉内加热熔化，炉内的温度为1650℃，制得熔化液；
3）离心抽纤：将步骤2）所得熔化液引流到离心机，转速为4500r/min，抽丝，制成棉絮状的纤维。
本实施例制备成的玄武岩纤维地脚螺栓性能优良，与合金钢地脚螺栓相比，强度高、耐腐蚀耐高温。
实施例4
按下述质量配比称取原料：
玄武岩矿石75%，石灰石8%，焦炭17%；
生产方法
本实施例的玄武岩纤维材料的生产方法，见图1 生产工艺流程图，包括如下步骤：
1）原料混合：将上述重量份的原料玄武岩矿石、石灰石和焦炭混合；
2）加热熔化：将步骤1）所得的混合原料送入炉内加热熔化，炉内的温度为1700℃，制得熔化液；
3）离心抽纤：将步骤2）所得熔化液引流到离心机，转速为5000r/min，抽丝，制成棉絮状的纤维。
本实施例制备成的玄武岩纤维地脚螺栓性能优良，与合金钢地脚螺栓相比，强度高、耐腐蚀耐高温。
实施例1-4制备的玄武岩纤维性能参数如下：
  抗压强度/Kpa 熔化温度/℃ 导热系数W/m.k 密度Kg/m
实施例1 85 1300 0.20 250
实施例2 83 1300 0.23 240
实施例3 84 1230 0.26 230
实施例4 82 1240 0.22 240
由上可知，本发明制备的玄武岩纤维具有良好的抗压强度，质量密度低，导热系数低等优点，由玄武岩纤维制成的地脚螺栓耐高温耐腐蚀，能够适应于沿海地区等酸性腐蚀大的环境，使用寿命更长。

Claims (8)

1.一种由玄武岩纤维制成的地脚螺栓，其特征在于，该地脚螺栓的材料为玄武岩纤维，该玄武岩纤维的原料包括玄武岩矿石、石灰石和焦炭，其配比为：按照质量，玄武岩矿石60-80%、石灰石3-20%、焦炭15-30%。
2.根据权利要求1所述的由玄武岩纤维制成的地脚螺栓，其特征在于，所述质量配比为玄武岩矿石70%，石灰石10%，焦炭20%。
3.一种制备权利要求1所述地脚螺栓的方法，其特征在于，首先制备玄武岩纤维，之后由玄武岩纤维制备成地脚螺栓，制备玄武岩纤维具体包括以下步骤：
步骤1、原料混合，具体为：将玄武岩矿石、石灰石和焦炭混合；
步骤2、将原料加热熔化，具体为：将步骤1所得的混合原料加热熔化，制得熔化液；
步骤3、抽丝造纤，具体为：将步骤2所得熔化液引流到离心机，抽丝，制成棉絮状的纤维。
4.根据权利要求3所述的玄武岩纤维的生产方法，其特征在于，步骤1原料混合时，按照质量，配比为玄武岩矿石60-80%、石灰石3-20%、焦炭15-30%。
5.根据权利要求4所述的玄武岩纤维的生产方法，其特征在于，步骤1原料混合时，配比为玄武岩矿石70%，石灰石10%，焦炭20%。
6.根据权利要求3所述的玄武岩纤维的生产方法，其特征在于，步骤2加热温度为1500-1700℃。
7.根据权利要求6所述的玄武岩纤维的生产方法，其特征在于，加热温度为1600℃。
8.根据权利要求3所述的玄武岩纤维的生产方法，其特征在于，步骤3抽丝造纤时离心机转速为3000-5000r/min。
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