[發(fā)明專(zhuān)利]一種混凝土用聚合物粗纖維及制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210150184.0
• 申請(qǐng)日: 2012-05-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102674728A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-09-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉加平;陽(yáng)知乾;劉建忠;周華新;崔鞏;李長(zhǎng)風(fēng);呂進(jìn)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 江蘇博特新材料有限公司;江蘇蘇博特新材料股份有限公司;江蘇省建筑科學(xué)研究院有限公司;博特建材（天津）有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C04B16/06
• 分類(lèi)號(hào): C04B16/06;D01F6/46;D01F6/50;D01F6/92;D01F6/90;D01F6/52;D01F6/94
• 代理公司: 南京天翼專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司 32112
• 代理人: 黃明哲;王清義

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種聚合物粗纖維及制備方法，特別是涉及一種混凝土用聚合物粗纖維及制備方法。

背景技術(shù)

混凝土是一種非常重要的建筑材料，目前正向高性能、功能化、高耐久性方向發(fā)展。但混凝土固有的抗拉強(qiáng)度低、脆性大、韌性差、抵抗形變能力差等缺點(diǎn)制約了其發(fā)展與應(yīng)用。近數(shù)十年來(lái)，人們通過(guò)使用合成纖維來(lái)增強(qiáng)混凝土，以達(dá)到改善其抗裂防滲性能、優(yōu)化力學(xué)性能、提高抗凍融能力等目的。

合成纖維在混凝土中已經(jīng)得到了廣泛的使用，由于裂縫的減少或消除，保持了砂漿混凝土結(jié)構(gòu)的整體性，改善了其耐久性，從而減少了結(jié)構(gòu)修補(bǔ)與維護(hù)成本，達(dá)到了節(jié)材節(jié)能的目的。粗合成纖維是一種新型的增強(qiáng)增韌材料，耐腐蝕、易分散、摻量低于鋼纖維，能提高混凝土的抗干縮開(kāi)裂與韌性，在惡劣環(huán)境工程中能替代鋼纖維或焊接纖維網(wǎng)，抵抗溫度應(yīng)力，在路面工程中使用也不會(huì)損壞交通工具的輪胎。可廣泛用于噴射混凝土、混凝土路面、橋面及工業(yè)地坪、機(jī)場(chǎng)跑道、裝卸碼頭和停車(chē)場(chǎng)等。

纖維與混凝土的界面結(jié)合強(qiáng)度是影響纖維在混凝土中使用效果的主要因素之一。在纖維混凝土承受拉力時(shí)，荷載由混凝土通過(guò)纖維-混凝土界面?zhèn)鬟f給纖維，如果界面沒(méi)有粘結(jié)，纖維容易產(chǎn)生滑移無(wú)法產(chǎn)生增強(qiáng)作用；界面粘結(jié)不充分，則可能發(fā)生界面粘結(jié)破壞，纖維也無(wú)法充分發(fā)揮其增強(qiáng)作用。針對(duì)以上情況，改善纖維-混凝土基材之間的弱界面狀態(tài)，成為本技術(shù)領(lǐng)域研究開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)與熱點(diǎn)之一。

針對(duì)改善纖維-基材界面的改性方法已有一些報(bào)道。中國(guó)專(zhuān)利ZL200410033670.X公開(kāi)了一種混凝土用增強(qiáng)型改性聚丙烯粗纖維及其制備方法，通過(guò)用含有親水基團(tuán)的高分子化合物與聚丙烯共混，固化前再經(jīng)過(guò)物理和化學(xué)的方法對(duì)粗纖維表面進(jìn)行凹凸螺紋處理，從而使粗纖維與混凝土之間有良好的握裹力；中國(guó)專(zhuān)利ZL?200620024146.5公布了一種工程用碳塑加強(qiáng)筋，其特點(diǎn)是在直徑為0.5-0.8毫米的柱面上軸向分布有若干個(gè)相互平行的“V”或“U”形凹槽；中國(guó)專(zhuān)利ZL200510002624.8公開(kāi)了一種異型塑鋼纖維的生產(chǎn)方法，其直徑為0.5-1.5mm，長(zhǎng)度為20-60mm，通過(guò)先進(jìn)的生產(chǎn)工藝和纖維結(jié)構(gòu)的特殊處理，以獲得表面粗糙、斷面為五葉、六葉及多棱形狀，橫截面為凹凸形、波浪形、鋸齒形狀的纖維；中國(guó)專(zhuān)利ZL?200810021644.3采用了向纖維中添加具有水化活性的界面改性劑、異形截面、表面壓痕等組合技術(shù)來(lái)改善纖維與基體的界面性能。

從以上列舉的改性方法可以看出，改性方法分為化學(xué)方法和物理方法兩種，化學(xué)方法主要是通過(guò)添加親水聚合物來(lái)改善纖維-基材之間的界面，但存在一定的局限性：纖維與基材之間的界面無(wú)法充分被水化產(chǎn)物填充，親水性聚合物的存在會(huì)使界面存在水膜聚集，使水灰比過(guò)大，相應(yīng)增大了孔隙率，從而影響纖維的增強(qiáng)增韌效果，而且其他組分的材料加入到聚合物中，將增加成型加工難度，同時(shí)也會(huì)在一定程度上降低其力學(xué)性能。現(xiàn)有技術(shù)的物理改性方法主要是通過(guò)形成粗糙的表面與制備異型截面來(lái)提高其在混凝土中握裹力，從而發(fā)揮出粗纖維的增強(qiáng)效果。纖維在基體中承受載荷時(shí)，通常以拔出及滑移耗能等方式來(lái)提高抗沖擊及韌性變形能力，現(xiàn)有技術(shù)的粗糙表面是多為表面壓痕，異形截面是為了增加纖維與基體的接觸面積，這些類(lèi)型的粗纖維在與基體脫粘后，所經(jīng)歷的行程都是相同的，因此對(duì)脫粘后的錨固與滑移耗能作用有限。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種新型混凝土用聚合物粗纖維，使其在復(fù)合材料體系中更好的錨固與結(jié)合，承受載荷時(shí)不容易被拔出而破壞，從而更好地改善纖維-混凝土基材的界面。

本發(fā)明的混凝土用聚合物粗纖維為圓柱形，所述粗纖維的表面上設(shè)有一個(gè)以上沿軸向分布的錨固片。

所述粗纖維的長(zhǎng)度為20mm-60mm，截面半徑為0.05-0.6mm。

作為優(yōu)選，所述混凝土用聚合物粗纖維的截面半徑為0.15mm-0.4mm。

作為優(yōu)選，所述錨固片的寬度為粗纖維半徑的5-100%，錨固片的長(zhǎng)度為其寬度的100-150%。在此范圍內(nèi)，錨固片能很好的起到錨固作用，不易被折斷。所述錨固片的寬度更優(yōu)選為粗纖維半徑的50-80%。

所述錨固片與粗纖維軸向之間的夾角優(yōu)選為15°-45°，此范圍內(nèi)，錨固片在起到錨固作用的同時(shí)不易被折斷。進(jìn)一步優(yōu)選為20°-30°。

作為優(yōu)選，在粗纖維表面的任一圓周上只允許存在一個(gè)錨固片。這樣能保證粗纖維自身的強(qiáng)度。

本發(fā)明的混凝土用聚合物粗纖維除了圓柱形，還可以為棱柱形，錨固片不設(shè)在棱上，其它的與圓柱形聚合物粗纖維一致。