[發明專利]一種多孔纖維改性混凝土

在審

• 申請號: 201610262397.0
• 申請日: 2016-04-25
• 公開（公告）號: CN107304113A
• 公開（公告）日: 2017-10-31
• 發明（設計）人: 蔣壽春
• 申請（專利權）人: 蔣壽春
• 主分類號: C04B28/00
• 分類號: C04B28/00;C04B20/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種混凝土材料，尤其是一種多孔纖維改性水泥基材料的混凝土或砂漿。

背景技術

當今社會，火災事故經常發生。對于那些發生在混凝土建筑物(如隧道、房屋、地下室等) 內的火災事故，多數人員傷亡是由于混凝土爆炸或崩塌造成的。而導致混凝土爆炸或崩塌的主要 原因往往是：火災發生時，混凝土溫度在短時間內達到1200℃左右，混凝土中的水分瞬間膨脹為 大量的水蒸氣，當水蒸氣產生的膨脹壓力超過混凝土內部的黏結力時，混凝土就會發生爆炸或崩 塌。為此，要采取措施保證火災發生時混凝土不發生爆炸或崩塌。

目前常用的措施之一是在混凝土表面涂刷一層防火涂料。該方法只能改善混凝土表層的防火 效果，不能從根本上改善混凝土的抗爆性能，而且會大量增加工程量。

目前常用的另外一個措施是在混凝土中添加纖維材料。目前，混凝土中常用的纖維材料有金 屬纖維(如鋼纖維和不銹鋼纖維)、無機纖維(主要有石棉等天然礦物纖維和抗堿玻璃纖維、抗 堿礦棉、碳纖維等人造礦物纖維)和實體有機纖維(主要有聚丙烯、尼龍、聚乙烯、芳族聚酰亞 胺等合成纖維和西沙爾麻等天然植物纖維)。其中金屬纖維和無機纖維只能提高混凝土的內部結 合力，對防火抗爆沒有作用。有機纖維雖然在一定程度上可以提高混凝土的防火抗爆性能，但是 由于它是實心的，因此這種作用并不明顯。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于：當在隧道等混凝土建筑物內發生火災時能夠防止或減弱混凝 土發生爆炸或崩塌，同時消除傳統混凝土材料脆性大易開裂、抗沖擊、抗拉以及韌性等機械性能 差的缺點。

為了解決上述技術問題，本發明提供一種用于水泥基材料的多孔纖維混凝土或砂漿，它由多 孔纖維和混凝土組成。多孔纖維是一種有機增強纖維，其原料可以是聚丙烯、聚丙烯腈、聚酯、 聚酰胺、聚乙烯、聚乙烯醇、碳纖維、芳綸纖維。多孔纖維具有延展性好、親水性好，耐酸堿腐 蝕、耐候性、耐光等特點。其具體技術參數見表1。

本材料所需混凝土可以采用普通混凝土或砂漿、乳膠混凝土或砂漿、各種摻有化學外加劑的 混凝土或砂漿(如自收縮性混凝土、高抗凍性混凝土)，以及摻有硅粉、粉煤灰、鋼纖維等材料 的混凝土或砂漿。

表1 多孔纖維技術參數

纖維截面 帶2-17孔的圓形或異形截面

纖維直徑 22m～56m

強度(N/mm²)＞250

極限延伸率(％) 10～30％

長度(mm) 6～25

纖維根數(百萬/kg)76～200

密度(g/cm³)＞0.50

分散性 好。

根據實際工程的需要，多孔纖維在混凝土中的摻量范圍控制在0.5kg～2kg/m³之間。隨著纖 維添加量的增加，混凝土的防爆性能、防裂性能、防滲性、防凍性、抗沖擊、抗磨性等性能逐漸 改善。

生產多孔纖維混凝土就是在混凝土原料中添加多孔纖維，然后充分攪拌即可。

使用本發明所述的多孔纖維混凝土施工，可以達到以下有益效果：

1、提高混凝土的防火抗爆性能

目前，隧道內的混凝土層厚度一般為0.3～0.5米。通常在火災發生后的30分鐘內這種混凝 土層就會發生爆炸或崩塌。如果采用添加了多孔纖維的混凝土建造工程，火災發生后，多孔纖維 在溫度達到170℃時軟化，達到200℃時液化。多孔纖維液化后，混凝土中就會留下大量孔道， 這些孔道可以釋放混凝土中由于水蒸氣膨脹而產生的壓力，這樣就減少了混凝土發生爆炸或崩塌 的可能。當溫度達到250℃時多孔纖維的原材料聚合物就會分解，這樣，在混凝土內部就會空出 更多的容積，這進一步緩解了混凝土內部的水蒸氣壓力，減少混凝土發生爆炸或崩塌的可能。

2、提高混凝土的防裂性能

混凝土中摻入多孔纖維后，在混凝土內部形成三維交錯的支撐網絡。由于多孔纖維的彈性模 量高于已有的塑性水泥基材，且直徑細，纖維間距小，因此摻入混凝土后有助于抑制混凝土早期 塑性收縮變形，減少了細微裂縫產生和擴展的可能，從而提高了混凝土的防裂性能。

另外，混凝土或砂漿中加入多孔纖維，既降低了混凝土的收縮能力，又提高了混凝土的粘聚 性，從而有效阻止了混凝土的離析和內部水分的遷移，減少了由于水泥漿體塑性收縮而產生開裂 的可能性。隨著纖維摻量的增加，收縮的能量被分散到具有高抗拉強度而彈性模量較低的纖維上， 混凝土的韌性增強，混凝土細微裂縫受到抑制，開裂隨之減少，。

3、提高混凝土的防滲性、防凍性能