Коррозия – основной бич сооружений, конструкций, оборудования и изделий, которые изготовляются с применением металлов. Специалисты находятся в постоянном поиске решений замены металлических компонентов на материалы, успешно противостоящие коррозии, и в то же время недорогие, лёгкие и доступные. Одним из кандидатов, наиболее подходящих по совокупности характеристик, всё чаще рассматривается базальтовое волокно.

Эксперты оценивают ущерб от коррозии и расходы на её преодоление в потрясающие суммы, которые в странах с высокоразвитой промышленностью достигают от 2% до 6% ВВП.
Научный руководитель программы "Ситуация с коррозией в Китае и стратегические исследования её профилактики", академик Хоу Баожун, заявил, что в 2014 году в Китае коррозия причинила ущерб на сумму свыше 2,1 трлн. юаней, что составляет около 3,34% ВВП того года. Международная профессиональная ассоциация по контролю за коррозией, NACE International, в последних опубликованных данных заявила потери США от коррозии и на борьбу с ней в размере $276 млрд. (3,1% ВВП на год исследования), в Германии эти издержки составили 2,8% от ВВП.
В России ежегодно коррозия "съедает" 12% общей массы металлофонда, что в 2014 году составило в около 10 млн. тонн стали, это в денежном исчислении превышает $4 млрд.
Коррозия несёт не только экономические убытки, но и прямую угрозу здоровью и жизни людей. Рухнувшие мосты, тоннели, здания, нарушенная под действием коррозии транспортная, портовая, аэродромная инфраструктура, объекты химической или атомной промышленности редко обходятся без пострадавших.
Борьба с коррозией заключается в целом спектре мер, одна из которых – замена подверженных коррозии материалов на другие, обладающие высокой устойчивостью к агрессивным средам. В этом плане прекрасные результаты демонстрируют искусственные неорганические волокна: стеклянное, углеродное, базальтовое, кварцевое, арамидное и т.д. В то же время широкому применению большей части волокон препятствуют или высокие расходы на их производство, или недостаточная устойчивость к воздействию агрессивных сред.
Среди всех волокон по совокупности характеристик базальтовое волокно удерживает большой интерес специалистов, которые оценили его потенциал в промышленном применении. Современные технологии позволили ощутимо снизить себестоимость базальтового волокна, практически до уровня стекловолокна, а по ряду свойств оно выгодно опережает своего ближайшего конкурента.
Для производства базальтового волокна используется однокомпонентное сырьё – продукт вулканической деятельности, присутствующий на поверхности Земли в колоссальном объёме. Прошедший горнило вулканических жерл, базальт обладает высокими показателями химической и термической стойкости, которые сохраняются в полученном из него волокне. Нет необходимости в сложном технологическом оборудовании, конечный продукт получают по одностадийной технологии: базальтовое сырьё расплавляют и вытягивают через фильеры непрерывное волокно или раздувом получают дискретное.
Особое внимание учёных и практиков привлекает высокая устойчивость волокна из базальтовых пород к воздействию воды, кислот и щелочей, прекрасные физико-механические свойства, абсолютная негорючесть и магнитная инертность и диэлектричность. Исследования по применению базальтового волокна в качестве армирующего компонента в различных матрицах проводят научные лаборатории ведущих университетов мира и частных компаний. Базальтовые волокна обладают прекрасными адгезивными качествами и совместимы с различными связующими – как пластиками, так и цементными основами (среда твердения цементов, как известно, имеет щелочной характер), что позволяет использовать их в самых разных приложениях.
Армированные базальтовым волокном или базальтопластиковой арматурой бетонные конструкции в итоге практических лабораторных экспериментов показывают улучшенные характеристики прочности, износостойкости и огнестойкости, кроме того, они намного легче аналогичных конструкций, армированных металлическими компонентами.
Нередко лабораторная теория так и остаётся на бумаге, не скоро воплощаясь в реальности. Однако, базальтовое волокно избежало этой участи и уже решительно шагнуло в жизнь.
Шведская компания SF Pontona в 2014 году запустила проект по производству модульных морских понтонных причалов Prodock, с армированием бетона базальтовым волокном, и рассматривает скандинавский рынок как огромное поле для роста, где широко применяются плавучие причалы, многие из которых служат с 70-80-х годов и требуют замены. Длительных срок службы, простота в транспортировке из-за малого веса, прочность, экологичность и приемлемая стоимость – на это делают ставку шведские производители.

Активно разрабатывают новые промышленные решения с базальтовым волокном в Технологическом институте Аахенского университета (ITA). Проект BasFlair (текстильный бетон, армированный базальтовым волокном) недавно официально стал частью немецкой климатической инициативы KlimaExpo и позиционируется как один из проектов, нацеленных на защиту климата на планете за счет энергосбережения и снижения выбросов CO₂. Еще одно преимущество текстильного бетона – антикоррозийная стойкость и большая пластичность, чем у обычного армированного бетона. Замена углеродного волокна базальтовым намного расширит прикладное использование этой инновации, считает Андреас Кох, глава подразделения текстильного строительства ITA. Низкая цена и экологичность являются одними из главных аргументов в пользу нового композиционного материла.
Базальтовая арматура помогает конструировать долговечные и более стойкие к воздействиям агрессивных сред плавающие платформы для офшорных ветровых электростанций. Один из примеров плавающей платформы с потенциально низкой ценой и большим сроком службы приведен на сайте Windpower Engineering. Поскольку все конструкции расположены в агрессивной морской среде, возникают повышенные требования к прочности материалов. Традиционно использовались стальные конструкции или армированный сталью бетон. Однако сейчас все чаще прибегают к помощи инновационных технологий, например, геополимерного цемента с базальтоволоконной арматурой, более устойчивой к коррозии. Столбообразный буй с бетонным поплавком из геополимерного армированного цемента собирается на океанской барже, которая стоит на рейде возле прибрежного поля ветротурбин, а затем закрепляется на своей позиции в этом поле системой позиционирования.

При реконструкции моста Меррик Крик Бридж в Канаде сетка из базальтоволокна использовалась для укрепления бетонных конструкций. По словам Дэвида Лона, президента компании MEDA Engineering and Technical Services, принимавшей участие в разработке и осуществлении проекта, этот материал прочнее и долговечнее, чем аналогичные решения из углеволокна. А само базальтоволокно на 30-40% дешевле используемых сегодня в строительстве минеральных волокон.
За последние несколько лет в США было реализовано несколько крупных проектов с использованием волоконно-армированной арматуры. Один из известных американских производителей базальтоволоконной продукции – компания Basalt America. В числе последних проектов с её участием: парк Омни в Майами, часть сооружений в котором построена с применением базальтоволоконных сетки и полотна; автомобильный мост Холл Ривер Бридж, в проекте которого использованы базальтоволоконные арматурные пруты и другие.
Модульную систему с использованием базальтового волокна для линейки ленточных конвейеров ContiFlex Vulkan предлагает компания Continental. Эта линия предназначена для транспортировки материалов, температура которых превышает 500°С и актуальна для цементной промышленности, сталеплавильных и нефтеперерабатывающих заводов, предприятий по производству химикатов и удобрений. По желанию заказчика она может быть собрана под конкретные характеристики транспортируемых предметов, включая особо горячие или агрессивные материалы.
Разработка немецкой компании Peterseim Strickwaren – система изоляции из базальтового волокна для защиты от воздействия морской среды бакенов и других объектов, расположенных на воде –получила престижную награду в номинации «Новые решения» премии Techtextil Innovation Award 2017, которая присуждается в рамках ежегодной выставки технического текстиля и нетканых материалов Techtextil. Peterseim Strickwaren имеет огромный опыт инновационных текстильных технологий и работает с широким ассортиментом сложных материалов. Для создания нового изоляционного покрытия разработчики использовали антибактериальные, антимикробные и прочностные характеристики базальтового волокна. Использование подобной изоляции в водном хозяйстве может до 40% сократить расходы на обслуживание оборудования и сооружений, которые находятся в агрессивной среде, утверждают её разработчики.
На выставке Techtextil 2017 решения и технологии на основе базальтового волокна были представлены также компанией GKD, демонстрировавшей гибридные ткани и сетки с базальтовым волокном. KraussMaffei представляла свою пултрузионную ситему iPul на выставке JEC World 2017 в Париже. Армирующими волокнами могут быть базальтовые, стеклянные, арамидные и углеродные, матрица — эпоксидной или полиуретановой. Специалисты характеризуют пултрузионные профили, как изделия с высоким объёмным содержанием армирующего наполнителя, что обеспечивает им высокую прочность при малом весе. Компания уверена, что основными потребителями продукции с такими качествами будут представители строительной промышленности и ветроэнергетического сектора, где важна эффективная защита от коррозии.

Российские потребители давно освоили присадку для асфальтобетона с базальтовым волокном «Стилобит», которую производят на одноименном дочернем предприятии ОАО «Ураласбест». Она увеличивает срок службы дорожного покрытия, препятствует расслоению асфальта и образованию колеи. Добавка использовалась при строительстве большого числа дорог Московской и Ленинградской областей, платных автобанов Автодора, олимпийских объектов в Сочи, поставляется в Казахстан и Беларусь, демонстрируя растущий спрос.
Компания «Гален» производит линейку современных базальтокомпозитных материалов для промышленно-гражданского строительства, электроэнергетики и дорожной отрасли. Применение высокопрочных и стойкой к коррозии арматуры, сетки, дюбелей и гибких связей позволяет повысить качество строящихся объектов и одновременно снизить себестоимость строительства.
В дальнейшем использование базальтового волокна будет неуклонно расти, как прогнозируют аналитики, а сферы его применения расширяться. Консалтинговая фирма Research and Markets в исследовании «Анализ и тенденции глобального рынка базальтового волокна – отраслевой прогноз до 2025 года», опираясь на данные по отрасли за 2014-2016 годы, прогнозирует, что глобальный рынок базальтового волокна вырастет к 2025 году до $392,5 млн. При этом совокупный среднегодовой темп роста глобального рынка базальтоволокна в указанный период составит, как ожидается, около 14,2%.

При подготовке статьи использованы данные из открытых источников и материалы портала "Basalt Today"