موضوع تحقیق:
باسالت، خواص و کاربردها
نام استاد:
نام دانشجو:
شماره دانشجویی:
موادی برای قرن 21
باسالت سنگی است که تقریباً در سرتاسر جهان یافت می شود. مورد استفاده اصلی آن در ساخت و ساز و مهندسی و موارد صنعتی و نیز شاهراهها (اتوبانها) است. با وجود این عموماً افراد نمی دانند که از باسالت می شود در امر تولید استفاده کرد و آنرا به صورت الیاف نازک، خیلی نازک و بسیار بسیار نازک درآورد. از نظر پایداری گرمائی و حرارتی و ویژگی های عایقسازی صدا، مقاومت در مقابل ارتعاش و دوام الیاف باسالتی عذاب نسبت به سایر مواد خام تک جزئی مزایای فراوانی دارند.
عموماً الیاف پیوسته باسالت گروه کاملاً جدیدی از مواد کمپوزیت و محصولات را شکل می دهند. باسالت هیچ گونه واکنش سمی با آب یا هوا نمی دهد و غیر قابل اشتعال بوده و ضد انفجار است. هنگام تماس با سایر مواد شیمیایی، باسالت هیچ گونه واکنش مضر برای سلامتی و محیط زیست صورت نمی دهد. باسالت تقریباً می تواند جای تمام کاربردهای آزبست را بگیرد و از نظر خواص ایزوله کردن (عایقسازی) حرارتی سه برابر بیشتر از آزبست عملکرد خوبی دارد. کامپوزیت های مبتنی بر باسالت می توانند جای پلاستیک های تقویت شده شناخته شده و فولاد را بگیرند (یک کیلوگرم تقویت با باسالت مساوی 6/9 کیلوگرم فولاد است). عمر لوله های باسالتی که برای بسیاری از کاربردها طراحی شده اند، بدون نیاز به نگهداری شیمیایی و یا الکتریکی و فنی حدود 50 سال است.
الیاف باسالتی همراه با الیاف کربنی یا سرامیکی و نیز سایر فلزات است در پیشرفته ترین کاربردهای فعلی در حال استفاده اند و می توانند مواد کمپوزیتی هیبریدی جدید و فن آوریهای جدیدی را در این مورد توسعه دهند.
خواص ویژه باسالت باعث کاهش هزینه و قیمت محصول می شود و عملکرد آنرا ارتقاء می دهد. در روسیه بیش از یکصد کاربرد جدید ساخت و تولید منحصر به فرد با استفاده از مواد فیبر باسالتی توسعه یافته و به صورت اختراع ثبت شده است.
* عایقسازی حرارتی و صوتی
* لوله با مصارف متعدد
* میله ها و اتصالات
* مواد اصطکاکی
* تورهای فایبریک و prepregها
* پلاستیک های ساختاری
* پلاستیک های عایقسازی
توضیح:
– باسالتها از زمره مواد معدنی هستند که از سنگهای مذاب زیرزمینی به صورت طبیعی ساخته شده اند. آنها فشرده شده ی سنگهای خوب آسیاب شده هستند که رنگ سبز بسیار تیره یا مشکی دارند و وقتی سنگهای مذاب زیرزمینی از بخشهای عمیق به پوسته زمین می رسند و جامد می گردند، بوجود می آیند.
– صفحات قدیمی قدری نامرغوب تر هستند و حالا تقریباً در وضعیت هشدار هستند، اما همچنان رنگ تیره ای دارند و از دهانه آتشفشان در مقادیر زیاد فوران می کنند، در اثر فشار می شکنند و به عنوان "دام صخره" فروخته می شوند. باسالت سخت، فشرده، سنگ مذاب آتشفشان که به طور اصلی تشکیل شده از olivin , pyroxene, plagioclase و اغلب ظاهری شیشه ای دارند.
ترکیبات شیمیایی موجود:
الف) pyroxene , plagioclase
ب) رشته های قطع شده بوسیله یک ابزار اندازه کردن، که آنها به طور زیادی با epoxy و رزین های phenolic سازگار می کند.
ترکیبات فیزیکی موجود:
الف) اساساً به عنوان تکه های فشرده شده و بریده شده یا رشته های دراز
ب) طول رشته بریده شده: mm2
ج) قطر رشته بریده شده: microns 9
خواص اسمی:
– قدرت انعطاف بالا
– مقاومت ماده شکل دهنده نمک های شیمیایی در ترکیب با اسیدها
– هدایت دمایی بالا
– بدون خطرات برای سلامتی
– کاملاً مقاوم در مقابل ریسک های محیطی
– مقاوم در برابر اسیدها و محرک های شیمیایی
– بخش E برتر، نتایج عالی در کار در محیط هایی با شرایط مختلف، سه برابر فولاد
– مقاومت خستگی خوب
– خاصیت الکترومغناطیسی
خاصیت های فیزیکی اسمی
Nominal Physical Constants:
Density (lbs.cu.ft.) 100 to 110
Tensile Strength (psi) 500k to 550k
Sintering Temperature (oC) 1050
Operating Temperature (oC) -265 to +600
Modulus of Elasticity (kg/ mm3) 9100-1100
Creep None
Mohs Hardness 5 to 9
Melting Point (deg.C) 1450
Elongation At Break (%) 3.15
Refractive Index 1.62
Elastic Modulus 89
کاربردهای نوعی
* سنگ های ساختمانی، مخلوط بتن، بالاست راه آهن، تولید الیاف نساجی با کیفیت بالا، کاشی های کف، مواد مقاوم در برابر اسید برای استفاده های صنعتی شدید، پشم شیشه، لوله های پلاستیک باسالتی، ایرانیت های فیبر باسالتی، لایه های باسالتی به عنوان پوشش محافظ، باسالت عایقساز گرما برای استفاده های صنعتی، پشم شیشه و …
* باسالت بهترین تقویت کننده برای بتن است چون مقاومت کششی بالائی داشته و در مقابل قلیاها مقاومت دارد.
* تقویت برای کمپوزیت ها، رزینهای اپوکسی/ پلی استر و پلاستیک های مورد استفاده در صفات اصطکاکی مانند لنت های ترمز و آسترها.
* ساخت mat / felt باسالتی
* کاربردهای ایزولاسیون دمای بالا
* مواد فیبری حفاظتی غیرفعال
* پرکننده برای گچ و لایه های بین دیوارها
* پرکننده muffler مورد استفاده برای صنایع اتومبیل با عملکرد بالا.
نوع بسته بندی:
شیشه ای، به صورت طبلک، کیسه های کاغذی چند لایه، کیسه های بزرگ توده ای و کانتینرهای fiberboard.
زمینه های کاربرد:
مهندسی برق، قطعات پیچیده ای که نیازمند ویژگی های دی الکتریک زیاد می باشند. ساخت و ساز: قطعات ساخته شده از باسالت- پلاستیک در مقابل رطوبت، برف، دما و تابش خورشید و محیط های اسیدی و قلیایی مقاومند.
ماشین سازی، قطعات یا بلوکهایی که تحت دما یا جریان گاز بالا کار می کنند. برای مثال سپر حرارتی یک شاتل فضایی در هنگام برگشت به زمین.
واشرها و قطعات و ضمائم غیرفلزی
عایقسازی حرارتی و صوتی کاملاً غیرقابل اشتعال برای کابین ها، محفظه های موتور، ترن های مترو، کشتی ها و هواپیماها.
صفحات مدار الکتریکی و الکترونیکی، لنت های ترمز ماشین ها، هواپیما و قطعات کابین ها و ترنهای مترو.
صفحات (دیسک) های اختصاصی برای تاسیسات ماشین و تراکتور.
تقویت لاستیک صنعتی و سایر محصولات و مواد.
تسمه برای نوار نقاله های با بار زیاد.
ایمنی محیطی
صفحات محافظتی در مقابل تابش الکترومغناطیسی و خوانده شدن اطلاعات.
زره بندی نسل جدید برای حفاظت فردی و دسته جمعی.
لباسهای کاری ضد آتش و محافظ در مقابل گرما
کانتینر برای دفن مواد بسیار سمی و زاید.
هیترهای باسالت کربن برای لباسها، اتاقها، انکوباتورها و …
لوله های باسالت- پلاستیک
این لوله های کمپوزیتی فیبر- باسالت با مخلوط کردن فیبرهای باسالتی، فابریک ها و prepegs به همراه یک پیوند دهنده (چسب) بدست می آیند.
این لوله ها به عنوان آستر شفت ها، اجزاء ساختمانی برای انتقال مایعات خورنده و گازها در خدمات صنعتی و تجاری و کشاورزی مورد مصرف دارند.
سایر زمینه های کاربرد احتمالی لوله های باسالتی عبارتند از: پایه های آنتن ها برای مقاصد ساختمانی و مخابراتی.
در حال حاضر اختلاف قیمت بین لوله های فلزی و کمپوزیتی رفته رفته کمتر می شود و بنا به مزایای بسیار زیاد لوله های کمپوزیتی تعویض لوله های فرسوده قدیمی با لوله های کمپوزیتی جدید در حال افزایش است.
1- وزن به ازاء واحد طول لوله های باسالت- پلاستیک حدود 3 تا 4 برابر کمتر از لوله های فولادی است. بنابراین در هزینه نصب و نگهداری تا حد زیادی صرفه جویی می شود.
2- مقاومت این لوله های پلاستیک- باسالتی چندین مرتبه بیشتر از لوله های فایبرگلاس و بیشتر لوله های فولادی است. بنابراین می توان به راحتی از آنها در فشارهای زیاد مثلاً 1000 اتمسفر استفاده کرد که در این حالت استفاده از لوله های فولادی عملی نمی باشد.
3- مقاومت زیاد در برابر محیط خورنده باعث می شود که از آنها بتوان برای انتقال هیدروژن سولفید، اسید و باز و … استفاده کرد.
4- بنابر دلایل فوق نیازی به استفاد از عایقسازها یا مواد ضد خوردگی وجود ندارد.
5- لوله های باسالتی در مقابل قارچها و عوامل میکروارگانیزمی مقاومت دارند.
6- لوله های باسالتی هدایت گرمایی پایینی دارند. بنابراین از رسوب نمکها و پارافین ها در 50 لوله جلوگیری می شود و هیچ نیازی به عایقسازی گرمایی بعدی وجود ندارد.
7- چون این لوله ها عایق هستند بنابراین احتمال خوردگی الکتروشیمیایی وجود ندارد. بنابراین عمر کاری لوله های باسالتی تا حد 80-66 سال یعنی دو تا سه برابر بیشتر از لوله های فلزی بالاتر می رود.
8- از دستگاه های تولید لوله های پلاستیکی فایبر گلاس می توان برای تولید لوله هایی با قطرها و ضخامت های دیواره متفاوت استفاده نمود.
Prepeg های بادوام باسالتی
اینها عبارتند از الیاف باسالتی پیوسته یا گسسته که بارزین اصلاح شده پلی استری برای تولید محصولات مختلف پلاستیک- باسالت آمیخته می شوند.
عمر این محصولات زیاد است (حداقل 4 سال) و تحت شرایط نگهداری در زیر می توان به خوبی از آنها محافظت کرد.
Febotex یکی از این محصولات است که روی فیبرهای باسالتی تولید شده و برای فرآوری و تولید محصولات توسط پیچش و به دنبال آن پرس کردن اتوکلاو مستقیم و قالبگیری در خلاء مفید است.
Febonite بر پایه نخهای گسسته یا فیبر تولید می شود و برای تولید محصولات با قالبگیری عبوری و دایکاست مفید است.
مشخصات شیمیائی فیزیکی prepegهای بادوام
چسب %45-32 چسب محلول %8-85
مواد فرار %3-7 قابلیت شارش %25-3
خواص مکانیکی باسالت ها
Physical- mechanical properties of basalt- plastics, based on long- lasting prepegs Characteristics Febotex Febonite
Ultimate bending strength, Mpa: 238.0 83.0
Bonding modulus, Mpa x 10: 1.95 0.8
Ultimate compressive strength
(along the reinforcement), Mpa 86.0 126.0
Compressive modulus, MPa x 10 2.31 0.88
Ultimate tensile strength, Mpa 302.0 23.0
Tensile, modulus, Mpa x 10 2.10 0.8
Thermal conductivity, W (m x K) 0.26 0.25
Density, g/cm3 2.0 1.82
Bending strength, after heat treatment
For 3.5 h (+850 c), Mpa 75
Volatile evolution under heating up to 350 C, % 10
Volatile evolution under heating up to 850 C, % 15-20
* مقاومت رشته ها
رشته های غیرمستقیم ترکیبات باسالت، به طور موفقیت آمیزی جایگزین فلزات مقاوم شده اند. در مقاومت و قدرت معین بالاتر برابر یک حجم یک کیلویی از رشته های مقاوم باسالت با 6/9 کیلوگرم از فلزات جایگزین می شود.
آنها در تولید بخشهای ساختمانها، پنل های بلوک های کناره راه، پیاده رو، وجه های صاف کننده و بسیاری سازه های ساختمانی دیگر به کار می روند.
با توجه به خواص عایق الکتریکی بالا، رشته های باسالت برای ساخت عایق برای خطوط ولتاژ بالا استفاده می شوند.
یک کاربرد موفق رشته های باسالت برای مقاوم سازی سطح سیمانی در مهندسی و ساخت و ساز در ناحیه های خطرخیز، با توجه به خاصیت شیمیایی پایداری، مقاوم سازی باسالت برای سیمان که PH متفاوتی دارد، به خوبی سازگار است و هیچ گونه تغییر شکلی تحت شرایط و فشارهای زیاد ندارند.
* اطلاعات فنی
Technical data
Density, g/cm3 1.95
Thermal conductivity, kcal/ m x h x deg 0.3
Ultimate strength, Mpa:
Tensile 1200
Compressive 420
Bending 800
Mass fraction of polymer binder 20- to 25
* ساختمان
– مقاوم سازی پل ها، تونلها
– تولید پنل های ساندویچی مبتنی بر باسالت و رشته های باسالت- کربن
– ایزوله کردن داخلی و خارجی گرما و صدا
– ایزوله پنل های مقاومتی نقاط اتصال
– مقاوم سازی مستقیم سیمان و بتن
– تعمیرات شکافها، صدمات محلی به ساختمانها و پل ها، ساختن بناها.
– پوشاندن سقف بوسیله مواد ضد احتراق.
– پوشاندن ثابت سقف
– سایه بان های مجدداً قابل استفاده
– لوله های داخلی فاضلاب
– مقام سازی بناها
– سیستم های گرمایشی
– ساختمان های هیدرولیک
* راه سازی:
– مقاوم سازی سیمان و بتن و پوشاندن پیاده روها و محل های دویدن.
– ساختن عایق های صدا برای بزرگ راه ها، راه آهن ها و خطوط متروی زیرزمینی
– خط های پیاده رو
– شکل دهنده های کوچک
* شبکه های مهندسی:
– خطوط لوله برای بخار، آب داغ
– خطوط لوله برای گرمایش
– کانالیزه کردن
– خطوط لوله نفت و گاز
– محافظت از سیستمهای تلفن در مقابل محیط های الکترومغناطیسی و اطلاعات
– پردازش از میان کنترلرهای الکتریکی
– علامت گذاری و خط کشی روی خطوط لوله
– لوله برای محصولات شیمیایی و جابجایی مواد خورنده
– محفظه های نگهداری مواد خورنده
* سازه های زیرزمینی:
– لنگر، ناقوس، گاو صندوق
– خطوط لوله جهت موارد مختلف
– پی سازی برای ساختمان ها و سازه. (کمترا ز خطوط لوله سازی)
* ماشین سازی:
– بخش برنده محفظه ها
– بخش های حامل حرارت (موتور)
– فریزرها
* رشته های باسالت- ایمن برای اکولوژی بر مبنای گفته های قبلی مواد عایق حرارتی
BASALT FIBERS – ECOLOGICALLY SAFE MATERIALS AND ARTICLES BASED THEREON BASALT HEAT- INSULATING MATERIALS
Basalt carpets , stitched mats , soft, semirigid and right boards and plates, cords- an energy- efficient vibration- resistant heat and sound insulation for:
* civil, agricultural , municipal , industrial building;
* engineering;
* aircraft engineering;
* automotive industry;
* ship building;
* insulating pipeline and thermal units, refrigerators and coolers , hydroponics.
فرش های باسالت، روکش پوشش زمین، سطوح نیمه ثابت و ثابت، بهینه ساز انرژی- مقاوم گرما و صدا برای:
– عمران، باستان شناسی، ساختمان های صنعتی
– مهندسی
– مهندسی هوا
– صنایع ماشین سازی
– کشتی سازی
– ایزوله کردن خطوط لوله و واحدهای حرارتی، فریزرها و خنک کننده ها
مشخصات باسالت ایزوله کننده گرما
PROPERTIES OF BASALT HEAT- INSULATING MATERIALS
Density, kg / m3 20-450
Thermal conductivity , W/m* 0.027-0.05
Operating temperatures, o! -260 …. + 700(900)
Normal sound absorption coefficient 260 to 2600 Hz up to 0.99
Service life at least 70 years
لوله های پلاستیکی باسالت به منظور:
BASALT- PLASTICS PIPES
INTENDED FOR:
* transportation of petroleum and petroleum products , gases, aggressive liquids, loose materials;
* hot and cold water supply;
* cable- conduit systems;
* amelioration and irrigation.
– حمل و نقل سوخت و تولیدات سوختی، گازها و مایعات خورنده و از بین رونده
– تامین کننده های آب سرد و گرم
– سیستم های کابل لوله های انتقال نفت و گاز
– پمپ ها
لوله های پلاستیکی باسالت به هیچ نگهداری دقیق نیاز ندارند و آنها دی الکتریک هایی هستند که به علت خاصیت الکترومغناطیسشان، کاملاً مقاومند و مقاومت طبیعی بسیار بالایی از خود نشان می دهند.
خواص لوله های پلاستیکی باسالت
PROPERTIES OF BASALT- PLASTIC PIPES
Tensile > 300
Compressive > 250
Bending > 230
Thermal conductivity, W/m* 0.2 … 0.3
Pressure, atm 0 . 250
Service life , years 60 … 100
A technology for laying and repair of basalt- plastic pipes has been developed.
عمر زیاد به منظور:
LONG- LIFE PREPREGS INTENDED:
– برای سقف ها، لوله ها، پنل ها، بخش های ترکیبی و …
– برای تعمیر و مقاوم سازی خطوط لوله گرما، گاز، نفت به ویژه در میدان ها و تحت شرایط دشوار، مقاوم سازی، مکان های بارگیری، سازه های ساختمان ها، پل ها، دیوارها و پشتیبانی سازه های زیرزمینی
فهرست مطالب
موضوع تحقیق: 1
باسالت، خواص و کاربردها 1
موادی برای قرن 21 2
توضیح: 3
ترکیبات شیمیایی موجود: 4
ترکیبات فیزیکی موجود: 4
خواص اسمی: 4
خاصیت های فیزیکی اسمی 5
کاربردهای نوعی 5
نوع بسته بندی: 6
زمینه های کاربرد: 6
ایمنی محیطی 7
لوله های باسالت- پلاستیک 8
Prepeg های بادوام باسالتی 9
خواص مکانیکی باسالت ها 10
1