玻璃鋼在煤礦中的應(yīng)用

    復(fù)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(diǎn),克服單一組元的缺陷。復(fù)合材料按用途可分為結(jié)構(gòu)復(fù)合材料和功能復(fù)合材料,根據(jù)基體種類可分為金屬基復(fù)合材料、陶瓷基復(fù)合材料、聚合物基復(fù)合材料和炭基復(fù)合材料等,按增強(qiáng)(韌)相可分為顆粒增強(qiáng)、晶須增強(qiáng)或纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。

    復(fù)合材料已廣泛應(yīng)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(lǐng)域,近幾年更是得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。近年來,復(fù)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(qiáng)相,有機(jī)聚合物作為基體構(gòu)成的纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料(FiberReinforcedPolymerMatrixComposites),是20世紀(jì)40年代發(fā)展起來,迄今為止研究最多、應(yīng)用最廣、規(guī)模最大的一類結(jié)構(gòu)復(fù)合材料,其用量占復(fù)合材料用量的90%以上。

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

玻璃鋼的優(yōu)異性能：

    近些年以來,結(jié)合復(fù)合材料具有的優(yōu)異性能,國內(nèi)外對玻璃鋼煤礦應(yīng)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(shí)施了系列煤礦井下用產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。

    相對于鋼材,玻璃鋼主要特性優(yōu)勢如下:

    (1)輕質(zhì)高強(qiáng),力學(xué)性能好。力學(xué)性能是材料最重要的性能。玻璃鋼具有比強(qiáng)度高、比模量大、抗疲勞性能及減震性能好等優(yōu)點(diǎn)。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(jī)械強(qiáng)度可以達(dá)到甚至超過普通碳素鋼的強(qiáng)度。

    (2)成型工藝靈活,可設(shè)計(jì)性強(qiáng)。玻璃鋼型材可充分利用其性能的方向性、結(jié)構(gòu)性能的可設(shè)計(jì)性和大型構(gòu)件整體成型等特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)效率、性能、功能與成本的綜合優(yōu)化,滿足實(shí)際應(yīng)用的要求。

    (3)優(yōu)良的耐化學(xué)腐蝕性能,維護(hù)簡單。玻璃鋼與普通金屬的電化學(xué)腐蝕機(jī)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(xué)穩(wěn)定性,抵抗腐蝕能力強(qiáng),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(dá)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(wù)年限35年計(jì)算,在礦井的服務(wù)年限內(nèi),使用玻璃鋼材料,可實(shí)現(xiàn)一次投資,終身受益。

    玻璃鋼制品在煤礦中的應(yīng)用目前報(bào)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