玻璃鋼在煤礦中的應用

    復合材料是指由兩種或兩種以上不同物質(zhì)以不同方式組合而成的材料,它可以發(fā)揮各組元材料的優(yōu)點,克服單一組元的缺陷。復合材料按用途可分為結構復合材料和功能復合材料,根據(jù)基體種類可分為金屬基復合材料、陶瓷基復合材料、聚合物基復合材料和炭基復合材料等,按增強(韌)相可分為顆粒增強、晶須增強或纖維增強復合材料。

    復合材料已廣泛應用于航空航天、汽車、電子電氣、建筑、體育器材、醫(yī)療器械等領域,近幾年更是得到了突飛猛進的發(fā)展。近年來,復合材料逐步取代傳統(tǒng)材料,并且由代用材料向必用材料發(fā)展已成趨勢。

  采用纖維作為增強相,有機聚合物作為基體構成的纖維增強聚合物基復合材料(FiberReinforcedPolymerMatrixComposites),是20世紀40年代發(fā)展起來,迄今為止研究最多、應用最廣、規(guī)模最大的一類結構復合材料,其用量占復合材料用量的90%以上。

    纖維增強聚合物基復合材料按照纖維的種類來分,主要有玻璃纖維增強聚合物基復合材料(GFRP:GlassFiberReinforcedPlastic,在國內(nèi)一般被稱為玻璃鋼),碳纖維增強聚合物基復合材料(CFRP:CarbonFiberReinforcedPlastic),以及芳香族聚酞胺合成纖維增強聚合物基復合材料(ArFRP:AramidFiberReinforcedPlastic)等。其中玻璃纖維增強復合材料應用最為廣泛。

玻璃鋼的優(yōu)異性能：

    近些年以來,結合復合材料具有的優(yōu)異性能,國內(nèi)外對玻璃鋼煤礦應用開展了不少研究工作,取得了一定的科研成果,推出部分礦用玻璃鋼產(chǎn)品,頒布實施了系列煤礦井下用產(chǎn)品標準。

    相對于鋼材,玻璃鋼主要特性優(yōu)勢如下:

    (1)輕質(zhì)高強,力學性能好。力學性能是材料最重要的性能。玻璃鋼具有比強度高、比模量大、抗疲勞性能及減震性能好等優(yōu)點。玻璃鋼的密度通常在1.6~2.0t/m3,僅為鋼材的1/5~1/4,比金屬鋁還要輕約1/3,而其機械強度可以達到甚至超過普通碳素鋼的強度。

    (2)成型工藝靈活,可設計性強。玻璃鋼型材可充分利用其性能的方向性、結構性能的可設計性和大型構件整體成型等特點實現(xiàn)效率、性能、功能與成本的綜合優(yōu)化,滿足實際應用的要求。

    (3)優(yōu)良的耐化學腐蝕性能,維護簡單。玻璃鋼與普通金屬的電化學腐蝕機理不同,其制品表面電阻值在11016~11022?,在電解質(zhì)溶液里不會有離子溶解出來,因而對大氣、水和一般濃度的酸、堿、鹽等介質(zhì)有著良好的化學穩(wěn)定性,抵抗腐蝕能力強,不需要做防腐處理。

    (4)使用壽命長,壽命周期成本低。玻璃鋼的使用壽命可達30~50年,是鋼材的2~3倍,是鑄鐵材料的5~10倍,以礦井平均服務年限35年計算,在礦井的服務年限內(nèi),使用玻璃鋼材料,可實現(xiàn)一次投資,終身受益。

    玻璃鋼制品在煤礦中的應用目前報道的礦用玻璃鋼制品主要有玻璃鋼管道,礦用井筒裝備,玻璃鋼錨桿、錨網(wǎng)、錨條,煤場防塵罩等