АннотацияОб авторахСписок литературы
Решение вопросов энергоэффективности в строительной отрасли влечет за собой увеличение спроса на теплоизоляционные материалы, изготовленные из базальтового волокна. Однако стоимостные и технологические факторы оказывают существенное влияние на масштабы его применения. Поэтому снижение себестоимости базальтового волокна является актуальной задачей. Данную проблему можно решить за счет усовершенствования технологических режимов его получения или за счет использования местного сырья. Целью проводимых исследований явилось изучение основных характеристик базальтового сырья Республики Бурятия и установление возможности использования его в производстве минерального волокна. Анализ химического состава базальта показал, что процесс волокнообразования будет стабильный, а полученное волокно обладает высокой химической и механической стойкостью. Рассчитан модуль кислотности породы, который равен 5,9 и свидетельствует об однокомпонентности шихты без добавления кальцийсодержащих пород. Обоснованные данные подтверждены на практике. Методом низкотемпературной плазмы получено базальтовое волокно со средним диаметром 7,555 мкм и теплопроводностью 0,031 Вт/(м·К). Проведенные исследования свидетельствуют о пригодности базальта Енхорского месторождения Республики Бурятия для получения минерального волокна. Использование местного сырья позволит уменьшит транспортные расходы на его доставку к производственному цеху и снизить себестоимость волокна и готовой продукции на его основе.
Л.И. ХУДЯКОВА1, д-р техн. наук (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.);
С.Л. БУЯНТУЕВ2, д-р техн. наук (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.),
В.Т. БУЯНТУЕВ2, аспирант (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.)
С.Л. БУЯНТУЕВ2, д-р техн. наук (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.),
В.Т. БУЯНТУЕВ2, аспирант (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.)
1 Байкальский институт природопользования СО РАН (670047, г. Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6)
2 Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления (670013, г. Улан-Удэ, ул. Ключевская, 40В)
1. Ullegaddi K., Mahesha C.R., Shivanand N.P. Tribological properties of basalt fibers – A Review. Materials Science Forum. 2019. Vol. 969, pp. 335–342. DOI: https:// doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.969.335
2. Shi F., Su H., Zhao L., Yu X., Li S. Study on the structure and properties of continuous basalt fibres. Fibres and Textiles in Eastern Europe. 2020. Vol. 28. No. 4 (142), pp. 52–56. DOI: https:// doi.org/10.5604/01.3001.0014.0934
3. Tavadi A.R., Naik Y., Kumaresan K., Jamadar N.I., Rajaravi C. Basalt fiber and its composite manufacturing and applications: An overview. International Journal of Engineering, Science and Technology. 2021. Vol. 13. No. 4, pp. 50–56. DOI: https:// doi.org/10.4314/ijest.v13i4.6
4. Yan L., Chu F., Tuo W., Zhao X., Wang Y., Zhang P., Gao Y. Review of research on basalt fibers and basalt fiber-reinforced composites in China (I): Physicochemical and mechanical properties. Polymers and Polymer Composites. 2021. Vol. 29. No. 9. pp. 1612–1624. DOI: https:// doi.org/10.1177/0967391120977396
5. Li Z., Ma J., Ma H., Xu X. Properties and applications of basalt fiber and its composites. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2018. Vol. 186. 012052. DOI: https:// doi.org/10.1088/1755-1315/186/2/012052
6. Магеррамова И.А., Ращепкина С.А., Синицына И.Н. Исследование свойств композиционных материалов, наполненных неорганической матрицей // Современные наукоемкие технологии. 2016. № 2. С. 246–250.
6. Magerramova I.A., Raschepkina S.A., Sinitsyna I.N. The study of the properties of composite materials filled with inorganic matrix. Sovremennye naukoemkie tekhnologii. 2016. No. 2, pp. 246–250. (In Russian).
7. Meyyappan P.L., Carmichael M.J. Studies on strength properties of basalt fibre reinforced concrete. Materials Today: Proceedings. 2021. No. 43, pp. 2105–2108. DOI: https:// doi.org/10.1016/j.matpr.2020.11.890
8. Xu L., Song D., Liu N., Tian W. Study on mechanical properties of basalt fiber-reinforced concrete with high content of stone powder at high temperatures. Advances in Materials Science and Engineering. 2021. 7517049. DOI: https://doi.org/10.1155/2021/7517049
9. Шодмонов А.Ю. Изучение свойств базальтового фибробетона // Современное промышленное и гражданское строительство. 2021. Т. 17. № 2. С. 77–84.
9. Shodmonov A. Study of the properties of basalt fiber concrete. Sovremennoe promyshlennoe i grazhdanskoe stroitel’stvo. 2021. Vol. 17. No. 2, pp. 77–84. (In Russian).
10. Харун М., Коротеев Д.Д., Дхар П., Ждеро С., Елроба Ш.М. Физико-механические свойства базальто-волокнистого высокопрочного бетона // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. 2018. Т. 14. № 5. С. 396–403. DOI: https:// doi.org/10.22363/1815-5235-2018-14-5-396-403
10. Kharun M., Koroteev D.D., Dkhar P., Zdero S., Elroba S.M. Physical аnd mechanical properties оf basalt-fibered high-strength concrete. Stroitel’naya mekhanika inzhenernykh konstruktsii i sooruzhenii. 2018. Vol. 14. No. 5, pp. 396–403. (In Russian). DOI: https:// doi.org/10.22363/18155235-2018-14-5-396-403
11. Сарайкина К.А., Голубев В.А., Яковлев Г.И., Сычугов С.В., Первушин Г.Н. Повышение коррозионной стойкости базальтового волокна в цементных бетонах // Строительные материалы. 2016. № 1–2. С. 27–31.
11. Saraykina K.A., Golubev V.A., Yakovlev G.I., Sychugov S.V., Pervushin G.N. The corrosion resistance increase of basalt fiber cement concrete. Stroitel’nye Materialy [Construction Materials]. 2016. No. 1–2, pp. 27–31. (In Russian).
12. Zhang Q., Li S., Gong S., Zhang G., Xi G., Wu Y. Study on flexural properties of basalt fiber textile reinforced concrete (BTRC) sheets including short AR-glass fibers. Frontiers in Materials. 2020. No. 7. 277. DOI: https:// doi.org/10.3389/fmats.2020.00277
13. Tong Y., Wang Y., Zhang S., Chen Y., Li Z., Niu D. Study on mechanical properties of basalt fiber shotcrete in high geothermal environment. Materials. 2021. No. 14. 7816. DOI: https://doi.org/10.3390/ma14247816
14. Vikas G., Sudheer M. A review on properties of basalt fiber reinforced polymer composites. American Journal of Materials Science. 2017. Vol. 7. No. 5, pp. 156–165. DOI: https:// doi.org/10.5923/j.materials.20170705.07
15. Abdiev J., Safarov O., Julanov H. Study of the properties of polymer composites – reinforcement based on glass and basalt fibers. Eurasian Scientific Herald. 2022. Vol. 7. No. 4. pp. 77–88.
16. Kozinetc K.G., Kärki T., Barabanshchikov Yu.G., Lahtela V., Zotov D.K. Mechanical properties of sustainable wooden structures reinforced with basalt fiber reinforced polymer. Magazine of Civil Engineering. 2020. No. 100(8). 10012. DOI: https:// doi.org/10.18720/MCE.100.12
17. Liu Y., Zhang M., Liu H., Tian L., Liu J., Fu C., Fu X. Properties of basalt fiber core rods and their application in composite cross arms of a power distribution network. Polymers. 2022. No. 14. 2443. DOI: https://doi.org/10.3390/polym14122443
18. Jia Y., Zhang J., Wang X., Ding Y., Chen X., Liu T. Experimental study on mechanical properties of basalt fiber-reinforced silty clay. Journal of Central South University. 2022. Vol. 29. No. 6, pp. 1945–1956. DOI: https://doi.org/10.1007/s11771-022-5056-z
19. Охлопкова А.А., Васильев С.В., Гоголева О.В. Исследование влияния базальтового волокна на физико-механические и триботехнические характеристики композитов на основе политетрафтор-этилена. Арктика. XXI век. Технические науки. 2014. № 1 (2). С. 11–19.
19. Okhlopkova A.A., Vasiliev S.V., Gogoleva O.V. Research of basalt fiber on physical-mechanical and tribological characteristics of composites based on polytetrafluoroethylene. Arktika. XXI vek. Tekhnicheskie nauki. 2014. № 1 (2), С. 11–19. (In Russian).
20. Жуковская Е.С., Павлов Ю.В., Попов С.С., Гутников С.И. Стадия ионного обмена в технологии получения непрерывных базальтовых волокон // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2020. № 2. С. 99–103.
20. Zhukovskaya E.S., Pavlov Yu.V., Popov S.S., Gutnikov S.I. Stage of ion exchange in the continuous basalt fibers production technology. Mezhdunarodnyi zhurnal prikladnykh i fundamental’nykh issledovanii. 2020. No. 2, pр. 99–103. (In Russian).
21. Khakberdiev N., Khamidov R. Mineral raw material resources for producing basalt fibers on west and south of Uzbekistan and prospects of their industrial use. International Journal of Geology, Earth and Environmental Sciences. 2018. Vol. 8. No. 2, pp. 54–59.
22. Khudyakova L.I., Buyantuev S.L., Buyantuev V.T. Basalts of the Republic of Buryatia and their suitability for obtaining mineral fibres. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020. Vol. 962. Iss. 2. 022032. DOI: https:// doi.org/10.1088/1757-899X/962/2/022032
23. Regar M.L., Amjad A.I. Basalt fibre – ancient mineral fibre for green and sustainable development. Tekstilec. 2016. Vol. 59. No. 4, pp. 321–334. DOI: https:// doi.org/10.14502/Tekstilec2016.59.321-334
24. Ralph C., Lemoine P., Summerscales J., Archer E., Mcllhagger A. Relationships among the chemical, mechanical and geometrical properties of basalt fibers. Textile Research Journal. 2019. Vol. 89. No. 15, pp. 3056–3066. DOI: https:// doi.org/10.1177/0040517518805376
25. Ходакова Н.Н., Углова Т.К., Фирсов В.В., Татаринцева О.С. Минеральное сырье Кавказа для производства базальтовых волокон // Ползуновский вестник. 2013. № 1. С. 138–142.
25. Khodakova N.N., Uglova T.K., Firsov V.V., Tatarinceva O.S. Mineral raw materials of the Caucasus for the production of basalt fibers. Polzunovskii Vestnik. 2013. No. 1, pp. 138–142. (In Russian).
26. Bauer F., Kempf M., Weiland F., Middendorf P. Structure-property relationships of basalt fibers for high performance applications. Composites Part B. 2018. No. 145, pp. 121–128. DOI: https:// doi.org/10.1016/j.compositesb.2018.03.028
27. Aydaraliev Zh.K., Kaynazarov A.T., Ismanov Yu.Kh., Abdiev M.S., Atyrova R.S., Sopubekov N.A. Superfine fibers on the basis of aleurrolite and basalt produced in Kyrgyzstan. International Journal of Applied and Fundamental Research. 2019. No. 5, pp. 109–114. DOI: https:// doi.org/10.17513/mjpfi.12748
28. Shekhovtsov V.V., Volokitin O.G., Skripnikova N.K., Volokitin G.G., Semenovykh M.A. Thermal plasma in construction industry. IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science. 2021. Vol. 688. 012010. DOI: https:// doi.org/10.1088/1755-1315/688/1/012010
2. Shi F., Su H., Zhao L., Yu X., Li S. Study on the structure and properties of continuous basalt fibres. Fibres and Textiles in Eastern Europe. 2020. Vol. 28. No. 4 (142), pp. 52–56. DOI: https:// doi.org/10.5604/01.3001.0014.0934
3. Tavadi A.R., Naik Y., Kumaresan K., Jamadar N.I., Rajaravi C. Basalt fiber and its composite manufacturing and applications: An overview. International Journal of Engineering, Science and Technology. 2021. Vol. 13. No. 4, pp. 50–56. DOI: https:// doi.org/10.4314/ijest.v13i4.6
4. Yan L., Chu F., Tuo W., Zhao X., Wang Y., Zhang P., Gao Y. Review of research on basalt fibers and basalt fiber-reinforced composites in China (I): Physicochemical and mechanical properties. Polymers and Polymer Composites. 2021. Vol. 29. No. 9. pp. 1612–1624. DOI: https:// doi.org/10.1177/0967391120977396
5. Li Z., Ma J., Ma H., Xu X. Properties and applications of basalt fiber and its composites. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2018. Vol. 186. 012052. DOI: https:// doi.org/10.1088/1755-1315/186/2/012052
6. Магеррамова И.А., Ращепкина С.А., Синицына И.Н. Исследование свойств композиционных материалов, наполненных неорганической матрицей // Современные наукоемкие технологии. 2016. № 2. С. 246–250.
6. Magerramova I.A., Raschepkina S.A., Sinitsyna I.N. The study of the properties of composite materials filled with inorganic matrix. Sovremennye naukoemkie tekhnologii. 2016. No. 2, pp. 246–250. (In Russian).
7. Meyyappan P.L., Carmichael M.J. Studies on strength properties of basalt fibre reinforced concrete. Materials Today: Proceedings. 2021. No. 43, pp. 2105–2108. DOI: https:// doi.org/10.1016/j.matpr.2020.11.890
8. Xu L., Song D., Liu N., Tian W. Study on mechanical properties of basalt fiber-reinforced concrete with high content of stone powder at high temperatures. Advances in Materials Science and Engineering. 2021. 7517049. DOI: https://doi.org/10.1155/2021/7517049
9. Шодмонов А.Ю. Изучение свойств базальтового фибробетона // Современное промышленное и гражданское строительство. 2021. Т. 17. № 2. С. 77–84.
9. Shodmonov A. Study of the properties of basalt fiber concrete. Sovremennoe promyshlennoe i grazhdanskoe stroitel’stvo. 2021. Vol. 17. No. 2, pp. 77–84. (In Russian).
10. Харун М., Коротеев Д.Д., Дхар П., Ждеро С., Елроба Ш.М. Физико-механические свойства базальто-волокнистого высокопрочного бетона // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. 2018. Т. 14. № 5. С. 396–403. DOI: https:// doi.org/10.22363/1815-5235-2018-14-5-396-403
10. Kharun M., Koroteev D.D., Dkhar P., Zdero S., Elroba S.M. Physical аnd mechanical properties оf basalt-fibered high-strength concrete. Stroitel’naya mekhanika inzhenernykh konstruktsii i sooruzhenii. 2018. Vol. 14. No. 5, pp. 396–403. (In Russian). DOI: https:// doi.org/10.22363/18155235-2018-14-5-396-403
11. Сарайкина К.А., Голубев В.А., Яковлев Г.И., Сычугов С.В., Первушин Г.Н. Повышение коррозионной стойкости базальтового волокна в цементных бетонах // Строительные материалы. 2016. № 1–2. С. 27–31.
11. Saraykina K.A., Golubev V.A., Yakovlev G.I., Sychugov S.V., Pervushin G.N. The corrosion resistance increase of basalt fiber cement concrete. Stroitel’nye Materialy [Construction Materials]. 2016. No. 1–2, pp. 27–31. (In Russian).
12. Zhang Q., Li S., Gong S., Zhang G., Xi G., Wu Y. Study on flexural properties of basalt fiber textile reinforced concrete (BTRC) sheets including short AR-glass fibers. Frontiers in Materials. 2020. No. 7. 277. DOI: https:// doi.org/10.3389/fmats.2020.00277
13. Tong Y., Wang Y., Zhang S., Chen Y., Li Z., Niu D. Study on mechanical properties of basalt fiber shotcrete in high geothermal environment. Materials. 2021. No. 14. 7816. DOI: https://doi.org/10.3390/ma14247816
14. Vikas G., Sudheer M. A review on properties of basalt fiber reinforced polymer composites. American Journal of Materials Science. 2017. Vol. 7. No. 5, pp. 156–165. DOI: https:// doi.org/10.5923/j.materials.20170705.07
15. Abdiev J., Safarov O., Julanov H. Study of the properties of polymer composites – reinforcement based on glass and basalt fibers. Eurasian Scientific Herald. 2022. Vol. 7. No. 4. pp. 77–88.
16. Kozinetc K.G., Kärki T., Barabanshchikov Yu.G., Lahtela V., Zotov D.K. Mechanical properties of sustainable wooden structures reinforced with basalt fiber reinforced polymer. Magazine of Civil Engineering. 2020. No. 100(8). 10012. DOI: https:// doi.org/10.18720/MCE.100.12
17. Liu Y., Zhang M., Liu H., Tian L., Liu J., Fu C., Fu X. Properties of basalt fiber core rods and their application in composite cross arms of a power distribution network. Polymers. 2022. No. 14. 2443. DOI: https://doi.org/10.3390/polym14122443
18. Jia Y., Zhang J., Wang X., Ding Y., Chen X., Liu T. Experimental study on mechanical properties of basalt fiber-reinforced silty clay. Journal of Central South University. 2022. Vol. 29. No. 6, pp. 1945–1956. DOI: https://doi.org/10.1007/s11771-022-5056-z
19. Охлопкова А.А., Васильев С.В., Гоголева О.В. Исследование влияния базальтового волокна на физико-механические и триботехнические характеристики композитов на основе политетрафтор-этилена. Арктика. XXI век. Технические науки. 2014. № 1 (2). С. 11–19.
19. Okhlopkova A.A., Vasiliev S.V., Gogoleva O.V. Research of basalt fiber on physical-mechanical and tribological characteristics of composites based on polytetrafluoroethylene. Arktika. XXI vek. Tekhnicheskie nauki. 2014. № 1 (2), С. 11–19. (In Russian).
20. Жуковская Е.С., Павлов Ю.В., Попов С.С., Гутников С.И. Стадия ионного обмена в технологии получения непрерывных базальтовых волокон // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2020. № 2. С. 99–103.
20. Zhukovskaya E.S., Pavlov Yu.V., Popov S.S., Gutnikov S.I. Stage of ion exchange in the continuous basalt fibers production technology. Mezhdunarodnyi zhurnal prikladnykh i fundamental’nykh issledovanii. 2020. No. 2, pр. 99–103. (In Russian).
21. Khakberdiev N., Khamidov R. Mineral raw material resources for producing basalt fibers on west and south of Uzbekistan and prospects of their industrial use. International Journal of Geology, Earth and Environmental Sciences. 2018. Vol. 8. No. 2, pp. 54–59.
22. Khudyakova L.I., Buyantuev S.L., Buyantuev V.T. Basalts of the Republic of Buryatia and their suitability for obtaining mineral fibres. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020. Vol. 962. Iss. 2. 022032. DOI: https:// doi.org/10.1088/1757-899X/962/2/022032
23. Regar M.L., Amjad A.I. Basalt fibre – ancient mineral fibre for green and sustainable development. Tekstilec. 2016. Vol. 59. No. 4, pp. 321–334. DOI: https:// doi.org/10.14502/Tekstilec2016.59.321-334
24. Ralph C., Lemoine P., Summerscales J., Archer E., Mcllhagger A. Relationships among the chemical, mechanical and geometrical properties of basalt fibers. Textile Research Journal. 2019. Vol. 89. No. 15, pp. 3056–3066. DOI: https:// doi.org/10.1177/0040517518805376
25. Ходакова Н.Н., Углова Т.К., Фирсов В.В., Татаринцева О.С. Минеральное сырье Кавказа для производства базальтовых волокон // Ползуновский вестник. 2013. № 1. С. 138–142.
25. Khodakova N.N., Uglova T.K., Firsov V.V., Tatarinceva O.S. Mineral raw materials of the Caucasus for the production of basalt fibers. Polzunovskii Vestnik. 2013. No. 1, pp. 138–142. (In Russian).
26. Bauer F., Kempf M., Weiland F., Middendorf P. Structure-property relationships of basalt fibers for high performance applications. Composites Part B. 2018. No. 145, pp. 121–128. DOI: https:// doi.org/10.1016/j.compositesb.2018.03.028
27. Aydaraliev Zh.K., Kaynazarov A.T., Ismanov Yu.Kh., Abdiev M.S., Atyrova R.S., Sopubekov N.A. Superfine fibers on the basis of aleurrolite and basalt produced in Kyrgyzstan. International Journal of Applied and Fundamental Research. 2019. No. 5, pp. 109–114. DOI: https:// doi.org/10.17513/mjpfi.12748
28. Shekhovtsov V.V., Volokitin O.G., Skripnikova N.K., Volokitin G.G., Semenovykh M.A. Thermal plasma in construction industry. IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science. 2021. Vol. 688. 012010. DOI: https:// doi.org/10.1088/1755-1315/688/1/012010
Для цитирования: Худякова Л.И., Буянтуев С.Л., Буянтуев В.Т. Местное сырье для производства минерального волокна // Строительные материалы. 2022. № 12. С. 6–9. DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2022-809-12-6-9