[發明專利]一種混凝土用粗纖維及制備方法

有效

• 申請號: 201210150185.5
• 申請日: 2012-05-15
• 公開（公告）號: CN102659333A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發明（設計）人: 劉加平;陽知乾;劉建忠;周華新;崔鞏;李長風;呂進
• 申請（專利權）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;江蘇省建筑科學研究院有限公司;南京博特新材料有限公司
• 主分類號: C04B16/06
• 分類號: C04B16/06;D01F6/46;D01F6/50;D01F6/92;D01F6/90;D01F6/52;D01F6/94;D01D5/253
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 黃明哲;王清義

技術領域

本發明涉及一種聚合物纖維及其制備方法，特別是涉及一種混凝土用聚合物粗纖維及其制備方法。

背景技術

混凝土是一種應用廣泛且非常重要的建筑材料，目前正向高性能、功能化、高耐久性方向發展。但混凝土固有的抗拉強度低、脆性大、韌性差、抵抗形變能力差等缺點制約了其發展與應用。近數十年來，人們通過使用合成纖維來增強混凝土，以達到改善其抗裂防滲性能、優化力學性能、提高抗凍融能力等目的。

合成纖維在混凝土中已經得到了廣泛的使用，由于裂縫的減少或消除，保持了砂漿混凝土結構的整體性，改善了其耐久性，從而減少了結構修補與維護成本，達到了節材節能的目的。粗合成纖維是一種新型的增強增韌材料，耐腐蝕、易分散、摻量低于鋼纖維，能提高混凝土的抗干縮開裂與韌性，在惡劣環境工程中能替代鋼纖維或焊接纖維網，在路面工程中使用也不會損壞交通工具的輪胎。可廣泛用于噴射混凝土、混凝土路面、橋面及工業地坪、機場跑道、裝卸碼頭和停車場等。

纖維與混凝土的界面結合強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，荷載由混凝土通過纖維-混凝土界面傳遞給纖維，如果界面無粘結作用，纖維容易產生滑移而無法產生增強作用；界面粘結不充分，則可能發生界面粘結破壞，纖維也無法充分發揮其增強作用。針對以上情況，改善纖維-混凝土基材之間的弱界面狀態，成為本技術領域研究開發的重點與熱點之一。

針對改善纖維-基材界面的改性方法已有一些報道。中國專利ZL200410033670.X公開了一種混凝土用增強型改性聚丙烯粗纖維及其制備方法，通過用含有親水基團的高分子化合物與聚丙烯共混，固化前再經過物理和化學的方法對粗纖維表面進行凹凸螺紋處理，從而使粗纖維與混凝土之間有良好的握裹力，改善或提高混凝土的韌性、抗沖擊、抗裂、抗凍、防滲、彎拉以及耐久性等綜合性能；中國專利ZL?200620024146.5公布了一種工程用碳塑加強筋，其特點是在直徑為0.5-0.8毫米的柱面上軸向分布有若干個相互平行的“V”或“U”形凹槽；專利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來改善纖維與基體的界面性能；US6863969?B2也公開了一種混凝土用的粗纖維，纖維的截面形狀為橢圓形或其他多邊形，截面的平均寬度為1.0-5.0毫米，截面的平均厚度為0.1-0.3毫米，以此來減少纖維的成團并使纖維-基體的粘接力提高。US?20030082376A1也公開了類似的粗纖維產品。

從以上列舉的改性方法可以看出，改性方法分為化學方法和物理方法兩種，化學方法主要是通過添加親水聚合物來改善纖維-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法充分被水化產物填充，親水性聚合物的存在會使界面存在水膜聚集，使水灰比過大，相應增大了孔隙率，從而影響纖維的增強增韌效果，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，同時也會在一定程度上降低其力學性能。現有技術的物理改性方法主要是通過形成粗糙的表面與制備異型截面來提高其在混凝土中握裹力，從而發揮出粗纖維的增強效果。纖維在基體中承受載荷時，通常以拔出及滑移耗能等方式來提高抗沖擊及韌性變形能力，現有技術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，這些類型的粗纖維在與基體脫粘后，所經歷的行程都是相同的，因此對脫粘后的錨固與滑移耗能作用有限。

發明內容

本發明的目的在于提供一種新型混凝土用聚合物粗纖維，使其在復合材料體系中更好的錨固與結合，承受載荷時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。

本發明的混凝土用粗纖維為多角棱柱沿軸向螺旋式扭轉后的形狀，長度為20mm-60mm，截面的直徑或等效直徑為0.10-1.20mm，相鄰的棱之間的表面是內凹的。

作為優選，本發明的混凝土用粗纖維的棱寬為粗纖維截面外接圓半徑的1-20%。

本發明的混凝土用粗纖維的螺旋狀棱線和相鄰棱之間的內凹面能增加纖維與基體的接觸面積，這二個特征可以增加脫粘后纖維拔出或滑移過程中的阻礙作用及行程，使纖維在復合材料體系中更好的錨固與結合，承受載荷時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，在一定程度上減少或抑制塑性及硬化混凝土的裂縫，提高韌性、抗折及抗沖擊等力學性能。