一種由玄武巖纖維制成的地腳螺栓及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種由玄武巖纖維制成的地腳螺栓，該地腳螺栓的材料為玄武巖纖維，該玄武巖纖維的原料包括玄武礦石、石灰石和焦炭，按照質量，其配比為玄武巖礦石60-80%、石灰石3-20%、焦炭15-30%，所述質量配比優選為玄武巖礦石70%，石灰石10%，焦炭20%。本發明制備的玄武巖纖維材料具有輕質高強、絕緣、耐高溫和耐腐蝕的性能，本發明首次利用玄武巖纖維制備地腳螺栓，制成的地腳螺栓，具有強度高、質量輕、耐腐蝕和使用壽命長的優點。
【專利說明】一種由玄武巖纖維制成的地腳螺栓及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于復合材料領域，特別是一種玄武巖纖維及其應用。
【背景技術】
[0002]纖維增強復合材料(Fiber Reinforced Polymer,簡稱FRP)是由纖維材料和基體材料按一定的比例混合并經過一定的工藝復合形成的高性能材料。這種材料在20世紀40年代問世，起初用于航空、航天、國防等高科技領域，后來逐漸在汽車、化工、醫學等領域得到廣泛的應用。近年來，以其高強、輕質、耐腐蝕等優點，開始在土木工程結構中得到廣泛應用，并受到工程界的廣泛關注。
[0003]地腳螺栓是用于連接鐵塔和基礎的部件，它們目前大多應用合金鋼作為材料。由于很鐵塔長期暴露在室外，而傳統合金鋼材料容易腐蝕。隨著土地資源緊缺，塔基的面積縮小，對地腳螺栓強度提出了嚴格要求。合金鋼材料強度低，質量大，耐腐蝕差的問題逐漸突顯出來。
[0004]國內外學者針對將新型纖維增強復合材料(FRP)應用于輸電塔結構開展了部分研究。自上世紀90年代起，隨著材料工業的發展和研究的深入，玻璃鋼(GFRP)桿塔由于其優良的綜合性能已經在歐美和日本得到應用。我國學者針對西部鹽湖地區鹽潰土強腐蝕性地質條件，結合當地實際工程進行了鹽湖地區塔桿基礎設計選型與方案優化，提出了采用玻璃鋼套包裹進行防腐處理的斜柱式基礎。此外，也有學者針對于玻璃纖維螺栓結構進行了相關研究。研究結果表明:試驗條件下，GFRP螺栓與混凝土的粘結強度在酸、堿和鹽環境下腐蝕1500小時的退化率分別為19%、23%和17%，預測在實際惡劣地質環境中，50年后粘結強度退化率最大為25%。但由于玻璃纖維對紫外線敏感，長期在室外工作環境陽光直射下，老化速度較快，不利于長期耐久。而碳纖維和芳綸纖維由于長期以來造價遠高于傳統鋼材，雖然耐久性能能滿足輸電線路基礎設施的應用，但綜合經濟性能較差，因此一直未能得到推廣應用。
[0005]由上可知，迫切需要提供一種輕質高強、絕緣、耐高溫和耐腐蝕的材料來制備地腳螺栓，但是現有技術中尚無相關描述。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在于提供一種由玄武巖纖維制成的地腳螺栓及其制備方法。
[0007]實現本發明目的的技術解決方案為:一種由玄武巖纖維制成的地腳螺栓，該地腳螺栓的材料為玄武巖纖維，該玄武巖纖維的原料包括玄武巖礦石、石灰石和焦炭，按照質量，其配比為玄武巖礦石60-80%、石灰石3-20%、焦炭15-30%。所述質量配比優選為玄武巖礦石70%,石灰石10%,焦炭20%。
[0008]一種制備上述地腳螺栓的方法，首先制備玄武巖纖維，之后由玄武巖纖維制備成地腳螺栓，制備玄武巖纖維具體包括以下步驟:
步驟1、原料混合，具體為:將玄武巖礦石、石灰石和焦炭混合；原料混合時，按質量，配比為玄武巖礦石60-80%、石灰石3-20%、焦炭15-30%。所述質量配比優選為玄武巖礦石70%， 石灰石10%,焦炭20%。
[0009]步驟2、將原料加熱熔化，具體為:將步驟I所得的混合原料加熱熔化，制得熔化液；加熱溫度為1500-1700°C，優選1600°C。
[0010]步驟3、抽絲造纖，具體為:將步驟2所得熔化液引流到離心機，抽絲，制成棉絮狀的纖維，抽絲造纖時離心機轉速為3000-5000r/min。
[0011]本發明與現有技術相比，其顯著優點:1)本發明制備的玄武巖纖維材料具有輕質高強、絕緣、耐高溫和耐腐蝕的性能；2)本發明首次利用玄武巖纖維制備地腳螺栓，制成的地腳螺栓，強度高、耐腐蝕，使用壽命長；3)本發明制備地腳螺栓的方法簡單易行，有利于提
高生產效率。
[0012]下面結合附圖對本發明作進一步詳細描述。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1為本發明的玄武巖纖維制備工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0014]本發明公開了一種由玄武巖纖維制成的地腳螺栓，該地腳螺栓的材料為玄武巖纖維，該玄武巖纖維的原料包括玄武巖巖石、石灰石和焦炭，按質量，其配比為玄武巖礦石 60-80%、石灰石3-20%、焦炭15-30%。所述質量配比優選為玄武巖礦石70%，石灰石10%，焦炭 20%。
[0015]一種制備上述地腳螺栓的方法，首先制備玄武巖纖維，之后由玄武巖纖維制備成地腳螺栓，制備玄武巖纖維具體包括以下步驟:
步驟1、原料混合，具體為:將玄武巖礦石、石灰石和焦炭混合；原料混合時，按照質量， 配比為玄武巖礦石60-80%、石灰石3-20%、焦炭15-30%，所述質量配比優選為玄武巖礦石 70%，石灰石10%，焦炭20% ；
步驟2、將原料加熱熔化，具體為:將步驟I所得的混合原料加熱熔化，制得熔化液，力口熱溫度為 1500-1700°C，優選 1600°C ；
步驟3、抽絲造纖，具體為:將步驟2所得熔化液引流到離心機，抽絲，制成棉絮狀的纖維；抽絲造纖時離心機轉速為3000-5000r/min。
[0016]以下將結合附圖和實施例，對本發明的優選實施例進行詳細的描述:
實施例1
按下述質量配比稱取原料:
玄武巖礦石70%,石灰石10%,焦炭20% ；
生產方法
本實施例的玄武巖纖維材料的生產方法，見圖1生產工藝流程圖，包括如下步驟:
1)原料混合:將上述重量份的原料玄武巖礦石、石灰石和焦炭混合；
2)加熱熔化:將步驟I)所得的混合原料送入爐內加熱熔化，爐內的溫度為1500°C，制得熔化液；
3)離心抽纖:將步驟2)所得熔化液引流到離心機，轉速為3000r/min，抽絲，制成棉絮狀的纖維。
[0017]本實施例制備成的玄武巖纖維地腳螺栓性能優良，與合金鋼地腳螺栓相比，強度高、耐腐蝕耐高溫。
[0018]實施例2
按下述質量配比稱取原料:
玄武巖礦石60%,石灰石20%,焦炭20% ；
生產方法
本實施例的玄武巖纖維材料的生產方法，見圖1生產工藝流程圖，包括如下步驟:
O原料混合:將上述重量份的原料玄武巖礦石、石灰石和焦炭混合；
2)加熱熔化:將步驟I)所得的混合原料送入爐內加熱熔化，爐內的溫度為1600°C，制得熔化液；
3)離心抽纖:將步驟2)所得熔化液引流到離心機，轉速為4000r/min，抽絲，制成棉絮狀的纖維。
[0019]本實施例制備成的玄武巖纖維地腳螺栓性能優良，與合金鋼地腳螺栓相比，強度高、耐腐蝕耐高溫。
[0020]實施例3
按下述質量配比稱取原料:
玄武巖礦石80%,石灰石5%,焦炭15% ；
生產方法
本實施例的玄武巖纖維材料的生產方法，見圖1生產工藝流程圖，包括如下步驟:
O原料混合:將上述重量份的原料玄武巖礦石、石灰石和焦炭混合；
2)加熱熔化:將步驟I)所得的混合原料送入爐內加熱熔化，爐內的溫度為1650°C，制得熔化液；
3)離心抽纖:將步驟2)所得熔化液引流到離心機，轉速為4500r/min，抽絲，制成棉絮狀的纖維。
[0021]本實施例制備成的玄武巖纖維地腳螺栓性能優良，與合金鋼地腳螺栓相比，強度高、耐腐蝕耐高溫。
[0022]實施例4
按下述質量配比稱取原料:
玄武巖礦石75%,石灰石8%,焦炭17% ；
生產方法
本實施例的玄武巖纖維材料的生產方法，見圖1生產工藝流程圖，包括如下步驟:
O原料混合:將上述重量份的原料玄武巖礦石、石灰石和焦炭混合；
2)加熱熔化:將步驟I)所得的混合原料送入爐內加熱熔化，爐內的溫度為1700°C，制得熔化液；
3)離心抽纖:將步驟2)所得熔化液引流到離心機，轉速為5000r/min，抽絲，制成棉絮狀的纖維。
[0023]本實施例制備成的玄武巖纖維地腳螺栓性能優良，與合金鋼地腳螺栓相比，強度高、耐腐蝕耐高溫。[0024]實施例1-4制備的玄武巖纖維性能參數如下:
【權利要求】
1.一種由玄武巖纖維制成的地腳螺栓，其特征在于，該地腳螺栓的材料為玄武巖纖維，該玄武巖纖維的原料包括玄武巖礦石、石灰石和焦炭，其配比為:按照質量，玄武巖礦石60-80%、石灰石 3-20%、焦炭 15-30%。
2.根據權利要求1所述的由玄武巖纖維制成的地腳螺栓，其特征在于，所述質量配比為玄武巖礦石70%,石灰石10%,焦炭20%。
3.一種制備權利要求1所述地腳螺栓的方法，其特征在于，首先制備玄武巖纖維，之后由玄武巖纖維制備成地腳螺栓，制備玄武巖纖維具體包括以下步驟: 步驟1、原料混合，具體為:將玄武巖礦石、石灰石和焦炭混合； 步驟2、將原料加熱熔化，具體為:將步驟I所得的混合原料加熱熔化，制得熔化液； 步驟3、抽絲造纖，具體為:將步驟2所得熔化液引流到離心機，抽絲，制成棉絮狀的纖維。
4.根據權利要求3所述的玄武巖纖維的生產方法，其特征在于，步驟I原料混合時，按照質量，配比為玄武巖礦石60-80%、石灰石3-20%、焦炭15-30%。
5.根據權利要求4所述的玄武巖纖維的生產方法，其特征在于，步驟I原料混合時，配比為玄武巖礦石70%，石灰石10%，焦炭20%。
6.根據權利要求3所述的玄武巖纖維的生產方法，其特征在于，步驟2加熱溫度為1500-1700。。。
7.根據權利要求6所述的玄武巖纖維的生產方法,其特征在于,加熱溫度為1600°C。
8.根據權利要求3所述的玄武巖纖維的生產方法，其特征在于，步驟3抽絲造纖時離心機轉速為 3000-5000r/min。
【文檔編號】C03B37/00GK103435324SQ201310318902
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年7月27日 優先權日:2013年7月27日
【發明者】安增軍, 薛韜 申請人:國家電網公司, 江蘇省電力公司, 江蘇省電力公司電力經濟技術研究院