[發明專利]一種用于道面、橋面和工業地坪的環境友好型再生合成纖維增強混凝土

有效

• 申請號: 201510697250.X
• 申請日: 2015-10-22
• 公開（公告）號: CN105174763A
• 公開（公告）日: 2015-12-23
• 發明（設計）人: 鄧宗才
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: C04B16/06
• 分類號: C04B16/06;C04B28/00
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 張慧

技術領域

本發明涉及再生高性能合成纖維增強、增韌混凝土用于機場道面、公路道面、橋面和工業地坪的技術，屬于混凝土技術領域，適用于機場道面、橋梁、道路、工地坪等對韌性、抗裂、抗疲勞、抗沖擊、抗凍融要求較高的混凝土工程結構，屬于混凝土技術領域。

背景技術

根據2013年歐洲塑料協會的統計，全世界每年有3.8億噸的廢棄塑料制品，主要是聚丙烯、聚酯、聚乙烯、聚烯腈、聚乙烯醇等，但再生利用率不到5％。這樣給環境帶來巨大壓力，垃圾填埋場的溫室氣體、有害化學影響人的健康，污染地下水等；廢棄塑料破壞海洋物種多樣性。這些塑料制品自然降解過程很長，給環境帶來了巨大污染。人們日常使用的塑料產品品種非常眾多，如礦泉水瓶、各種塑料制品等產生大量的廢棄物，給環境帶來巨大壓力。如何科學合理地應用這些廢棄塑料物，是刻不容緩的重要問題。用回收的各種廢棄塑料生產高性能聚丙烯、聚酯、聚乙烯纖維、聚乙烯醇纖維等，不但解決了環境污染的問題，而且給廢棄物的綜合利用找到了新的出路。用廢棄塑料生產的聚丙烯、聚酯、聚乙烯、聚乙烯醇等纖維可以替代目前的原生合成纖維，在性能上滿足土木工程對于合成纖維的要求，同時達到降低成本、節省原材料的目的。再生纖維生產工藝是：通過多次牽引擠壓，使得纖維強度、彈性模量顯著提高；優化再生合成材料與原生合成材料的比例，提高再生纖維的物理力學性能、耐久性和纖維粘結性能等。

由于原生合成纖維需要來源于石油的高分子原料，其生產成本高；混凝土工程體量較大，如果用原生纖維會造成工程成本高，這樣嚴重制約了纖維的工程應用。因此，目前工程應用纖維的較少，如果采用再生纖維不僅解決了廢棄塑料瓶、塑料盒等塑料制品等的回收利用，而且用廢棄物生產的纖維成本為原生纖維的22-28％，這樣節省成本約70％，具有很好的社會經濟效益。

發明內容

本發明的目的是，將再生合成纖維應用到混凝土中，并將添加有再生合成纖維的混凝土用于道面、橋面或工業地坪等。

將再生合成纖維應用到混凝土中，得到混凝土基體中添加分散有再生合成纖維的再生合成纖維增強混凝土。所述再生合成纖維選自再生聚丙烯纖維、聚酯纖維、聚乙烯纖維、聚乙烯醇纖維、聚丙烯腈纖維、脂肪族聚酰胺纖維、聚萘二甲酸乙二醇酯纖維、芳香族聚酰胺纖維、聚烯烴纖維等。再生纖維幾何尺度包括細纖維和粗纖維，直徑大于0.1mm為粗纖維，小于等于0.1mm為細纖維。再生合成纖維是由再生聚合物、原生聚乙烯和中等模量原生聚乙烯醇混合制備的纖維。

所述再生合成纖維占混凝土總體積的0.05％～2.5％，纖維長度為10～44mm、直徑為0.015～2.5mm；再生合成纖維形狀包括平直型、波浪型、壓痕型、扭轉型、端部波浪型、端部增大型、端部帶鉤型、波浪與扭轉結合型等。

所述的再生聚丙烯纖維強度300-650MPa,彈性模量3.1-4.9GPa；再生聚乙烯纖維強度600-950MPa,彈性模量41-49GPa；再生聚酯纖維強度390-490MPa,彈性模量14-21GPa；再生聚丙烯腈纖維400-650MPa,彈性模量3.9-4.9GPa；再生聚乙烯醇纖維強度690-790MPa,彈性模量21-44GPa；再生脂肪族聚酰胺纖維抗拉強度400-550MPa,彈性模量3.8-6.9GPa；再生聚萘二甲酸乙二醇酯纖維強度490-570MPa,彈性模量2.1-4.6GPa；再生聚烯烴纖維抗拉強度440-510MPa,彈性模量4.2-6.4GPa。

進一步優選所述的再生合成纖維聚丙烯纖維生產時，再生聚丙烯：原生聚乙烯：中等模量原生聚乙烯醇的體積比例為91％:7％:2％；再生聚酯纖維比例為再生聚酯：原生聚乙烯：中等模量原生聚乙烯醇的體積比例為92％:5％:3％；再生聚乙烯醇纖維生產時，比例為再生聚乙烯醇與原生聚乙烯的體積比例為97.5％:2.5％；再生聚丙烯腈纖維生產時，比例為再生聚丙烯腈：原生聚乙烯：中等模量原生聚乙烯醇的體積比例為94％:4％:2％；再生脂肪族聚酰胺纖維生產時，比例為再生脂肪族聚酰胺：高模量原生聚乙烯：中等模量原生聚乙烯醇的體積比例為95％:3％:2％；再生聚萘二甲酸乙二醇酯纖維生產時，比例為再生聚萘二甲酸乙二醇酯：高模量原生聚乙烯：中等模量原生聚乙烯醇的體積比例為94％:3％:3％；再生聚烯烴纖維生產時，比例為再生聚烯烴與高模量原生聚乙烯、中等模量原生聚乙烯醇的體積比例為96％:2％:2％。

本發明的再生合成纖維，可以二種或者三種不同品種再生合成纖維混雜、或者同種再生合成纖維不同幾何尺度的纖維混雜，通過混雜技術提高再生纖維在混凝土中的增強增韌效率。