一、玄武巖纖維增強(qiáng)復(fù)合材料BFRP型材

（1）玄武巖纖維增強(qiáng)復(fù)合材料 BFRP（Basalt Fiber Reinforced Plastic ,簡(jiǎn)稱 BFRP）是一種高性能纖維復(fù)合材料，主要由玄武巖纖維、樹脂以及添加劑等成分組成。通過拉擠成型工藝，將浸透膠液的玄武巖連續(xù)無捻粗紗、氈、帶或布等增強(qiáng)材料，在牽引力的作用下，通過模具加熱擠拉成型、固化，連續(xù)不斷地生產(chǎn)長(zhǎng)度不限的玻璃鋼型材。

   玄武巖纖維主要起增強(qiáng)作用和受力主體，樹脂主要是粘結(jié)、傳遞剪力、保護(hù)纖維、對(duì)纖維提供橫向支撐的作用。添加劑主要是起改善樹脂的物理、化學(xué)性能的作用。按照結(jié)構(gòu)可分為：BFRP型材；BFRP筋材；BFRP管材。

（2）BFRP材料的優(yōu)勢(shì)

1.密度低

BFRP的密度僅為1800～2100kg／m3，為鋼材的23％～27％（鋼材為7850kg/m3)，這個(gè)特點(diǎn)使得支架運(yùn)輸方便、施工便捷、安裝時(shí)不需要起重設(shè)備，可以大幅降低運(yùn)輸和施工安裝成本。而本項(xiàng)目在荒山，坡地安裝施工，節(jié)省運(yùn)輸和施工安裝成本更為明顯。

2.強(qiáng)度高

BFRP材料抗拉極限強(qiáng)度為722MMpa,為鋼材的2.15-3.07倍（I級(jí)鋼235Mpa，II級(jí)鋼335Mp)。若采用等強(qiáng)度截面設(shè)計(jì)，可以減小型材截面，從而減輕支架重量，進(jìn)一步降低支架成本。

3.耐腐蝕性好

在PH＝3的硫酸（H2SO4）溶液浸泡60d后（模擬自然條件下耐酸老化30年），強(qiáng)度降低約為7.2％；在PH＝12的NaOH溶液浸泡60d后（模擬自然條件下耐酸老化30年），強(qiáng)度降低約為6.7％；在25℃下水里面浸泡半年后（模擬自然條件下耐潮濕老化50年），強(qiáng)度降低4.34％。用BFRP立柱替螺旋鋼管樁，直接與地下水相接，腐蝕性較強(qiáng)，采用BFRP制立柱可以大大降低地下水對(duì)基礎(chǔ)的腐蝕作用，從而極大提高基礎(chǔ)甚至整個(gè)結(jié)構(gòu)的使用壽命；用BFRP制結(jié)構(gòu)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋼結(jié)構(gòu)直接暴露于大氣中，可以極大減輕大氣對(duì)結(jié)構(gòu)的腐蝕作用，從而提高了結(jié)構(gòu)的使用壽命。

4.抗紫外線能力強(qiáng)

在26℃下，紫外線強(qiáng)度為0.2MJ/（m2.h）下照射5周后（模擬自然條件下紫外線老化30年），強(qiáng)度降低8％左右。如果在GFRP的表面添加一種抗紫外線的保護(hù)層，紫外線阻隔率達(dá)到99.9％。而結(jié)構(gòu)直接暴露于太陽光的照射下，BFRP材料的強(qiáng)抗紫外線能力也使得結(jié)構(gòu)的使用年限得到大幅延長(zhǎng)。

5.可設(shè)計(jì)性強(qiáng)

BFRP結(jié)構(gòu)可以根據(jù)結(jié)構(gòu)性能的不同要求選擇基體和纖維材料及其配方和生產(chǎn)工藝，以滿足對(duì)強(qiáng)度、剛度、耐腐蝕、耐紫外線特性、產(chǎn)品色彩等多方面的要求，以充分發(fā)揮BFRP比強(qiáng)度高的優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)濟(jì)地使用材料。

6.易于成型

根據(jù)實(shí)際需求，制作成不同形狀、不同規(guī)格的FRP型材。

7.維護(hù)性好

由于耐久性好，在設(shè)計(jì)年限內(nèi)基本上是一種免維護(hù)的結(jié)構(gòu)。這對(duì)保障光伏電站安全和降低維護(hù)成本很有意義。

二、屋面分布式玄武巖復(fù)合材料光伏支架設(shè)計(jì)

  在屋面增設(shè)光伏系統(tǒng)前，應(yīng)根據(jù)建筑物實(shí)際情況進(jìn)行安全性鑒定和加固設(shè)計(jì)，確保結(jié)構(gòu)的安全使用。

  輕鋼屋面光伏支架通過夾具固定在廠房屋面壓型鋼板凸起的部分上，光伏組件鋪設(shè)在支架上部，支架構(gòu)件玄武巖方形型材,光伏組件與支架通過不銹鋼螺栓連接、支架與壓型鋼板件通過夾具連接；玄武巖型材支架重量比鋼結(jié)構(gòu)支架重量輕，對(duì)原廠房結(jié)構(gòu)的安全性影響?。患庸?、運(yùn)輸和安裝方便，耐腐蝕和耐候性強(qiáng)。

  光伏支架與屋面壓型鋼板波峰部分采用夾具可靠連接，夾具根據(jù)壓型鋼板型號(hào)、波峰尺寸及角度設(shè)計(jì)，與壓型鋼板波峰牢固咬合安裝，安裝方式不影建筑的整體設(shè)計(jì)和屋面系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，不會(huì)破壞屋面壓型鋼板結(jié)構(gòu)，多點(diǎn)均勻安裝，使壓型鋼板屋頂受力更加均衡，依屋面現(xiàn)有坡度平鋪的安裝方式。

  施工過程中不應(yīng)破壞原結(jié)構(gòu)屋面。光伏板的鋪設(shè)應(yīng)考慮女兒墻等影響，且應(yīng)避開原建筑的伸縮縫位置。支架安裝過程中不應(yīng)強(qiáng)行敲打，不應(yīng)暴力擴(kuò)孔；對(duì)熱鍍鋅及鋁合金構(gòu)件等，現(xiàn)場(chǎng)不宜打孔。為防止緊固件腐蝕，全部緊固件包括螺栓、螺母、墊片等必須采用不銹鋼材質(zhì)。

三、玄武巖纖維BFRP型材應(yīng)用及對(duì)比

（1）應(yīng)用領(lǐng)域：

  目前BFRP型材主要用于大棚、太陽能支架兩個(gè)方面。針對(duì)所處地區(qū)（內(nèi)陸、 沿海地區(qū)、灘涂地區(qū)等），采用不同的形式。

  大棚支架和不同形式的太陽能支架（獨(dú)柱式、雙柱式、斜腿式）,光伏太陽能和大棚支架均已在實(shí)際工程中得到了應(yīng)用。

（2）不同材質(zhì)太陽能光伏支架的性能

  目前我國普遍使用的太陽能光伏支架從材質(zhì)上分，主要有混凝土支架、鋼支架和鋁合金支架三種。

  混凝土支架主要應(yīng)用在大型光伏電站上，因其自重大，只能安放于野外地基基礎(chǔ)較好的地區(qū)。且混凝土耐候性較差，經(jīng)凍融、鹽堿等惡劣環(huán)境后容易產(chǎn)生開裂，甚至碎裂現(xiàn)象，維修成本較高。

  鋁合金支架一般用在民用建筑屋頂太陽能應(yīng)用上，鋁合金具有耐腐蝕、質(zhì)量輕、美觀耐用的特點(diǎn)，但其自承載力低，無法應(yīng)用在太陽能電站項(xiàng)目上。

  鋼支架性能穩(wěn)定，制造工藝成熟，承載力高，安裝簡(jiǎn)便，廣泛應(yīng)用于民用、工業(yè)太陽能光伏和太陽能電站中，但自身重量高，安裝不便、運(yùn)輸成本高、且防腐性能一般。

  玄武巖纖維復(fù)合材料太陽能光伏支架，主要由玄武巖纖維體和樹脂制成，其性能參數(shù)及優(yōu)勢(shì)如下：

  使用玄武巖纖維復(fù)合材料制成的光伏支架變形最大值3.12mm，鋼材光伏支架變形最大值為3.37mm，玄武巖纖維復(fù)合材料光伏支架纖維方向應(yīng)力最大值11.8 MPa，鋼材光伏支架等效應(yīng)力最大值58.7MPa，采用玄武纖維巖復(fù)合材料光伏支架可達(dá)到并超過鋼材光伏支架的剛度，且由于玄武巖纖維復(fù)合材料的強(qiáng)度值較高，具有更高的強(qiáng)度裕度。

  對(duì)截面形狀為40mmx40mmx4mm的玄武巖纖維復(fù)合材料光伏支架型材進(jìn)行力學(xué)性能和抗紫外線耐久性能測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明玄武巖纖維復(fù)合材料光伏支架型材的強(qiáng)度遠(yuǎn)高于普通鋼材，在紫外線3000h照射下，強(qiáng)度和模量具有較高的保留率，說明該產(chǎn)品具有極好的抗紫外線耐久性能，滿足光伏支架的使用要求。

   同等條件下1套玄武巖纖維復(fù)合材料光伏支架的重量為鋼材光伏支架的重量的58.97％，可以極大的減輕重量，降低運(yùn)輸和安裝成本，玄武巖纖維復(fù)合材料的強(qiáng)度約為普通鋼材的4倍，并且具有較高的彈性模量，可以滿足光伏支架的強(qiáng)度和剛度的要求，在紫外線3000h照射下，玄武巖纖維復(fù)合材料光伏支架的強(qiáng)度和模量具有很高的保留率，可以滿足戶外耐久性要求，并且降低支架后期維護(hù)成本。 

四、經(jīng)濟(jì)性對(duì)比分析

  BFRP制光伏支架產(chǎn)品在性能上具有質(zhì)量輕（為同截面鋁合金2/3, 熱鍍鋅鋼1/4）,強(qiáng)度高（為熱鍍鋅鋼2-3倍）、耐腐蝕、25年免維護(hù)等優(yōu)勢(shì)；在價(jià)格方面，與鋁合金和鍍鋅鋼結(jié)構(gòu)相比，低3-5萬/每兆瓦，可替代鋁合金和熱鍍鋅鋼在光伏電站結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用。