[發(fā)明專利]一種熱縮型纖維增強(qiáng)混凝土

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210005324.9
• 申請日: 2022-01-05
• 公開（公告）號: CN114477820B
• 公開（公告）日: 2023-05-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳靜;楊文;丁慶軍;王羅新;王樺
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢紡織大學(xué)
• 主分類號: C04B16/06
• 分類號: C04B16/06;D01F6/92;D01F1/10;D01D5/098;D01G1/00
• 代理公司: 武漢泰山北斗專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42250
• 代理人: 程千慧

本發(fā)明涉及一種熱縮型纖維增強(qiáng)混凝土。本發(fā)明在常規(guī)混凝土配比中，加入體積摻量為0.9?4％的熱縮型纖維，在混凝土成型后對其進(jìn)行熱養(yǎng)護(hù)，得到熱縮型纖維增強(qiáng)混凝土。熱縮型纖維采用高收縮聚酯切片和改性劑作為原料，通過一定的擠出機(jī)溫控程序熔融共混擠出、牽引拉伸而成。熱縮型纖維在熱激發(fā)作用下發(fā)生收縮，并產(chǎn)生收縮應(yīng)力，該纖維通過與混凝土基體的界面粘結(jié)作用將自身的收縮應(yīng)力傳遞到混凝土基體，對混凝土基體均勻施加細(xì)觀尺度的預(yù)應(yīng)力，從而提高混凝土的彎拉強(qiáng)度、體積穩(wěn)定性和抗裂能力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于建筑材料領(lǐng)域，特別涉及一種熱縮型纖維增強(qiáng)混凝土。

背景技術(shù)

混凝土的抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于抗壓強(qiáng)度，在服役過程中，往往由于受到的彎拉荷載大于材料自身的極限抗拉強(qiáng)度而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開裂和破壞。極限抗拉強(qiáng)度低這一缺點(diǎn)也是導(dǎo)致混凝土受收縮(膨脹)應(yīng)力、溫度應(yīng)力和濕度應(yīng)力等作用而開裂的直接原因。

為了提升高強(qiáng)混凝土的抗裂性能，通常采用纖維對混凝土進(jìn)行阻裂增韌設(shè)計(jì)，以提高混凝土的抗拉強(qiáng)度、阻止裂縫擴(kuò)展。然而，目前混凝土常用的纖維均在混凝土裂縫出現(xiàn)后通過橋接作用來阻止裂縫進(jìn)一步擴(kuò)展，對混凝土初裂強(qiáng)度的提升作用不明顯。

對混凝土構(gòu)件施加預(yù)應(yīng)力是提高構(gòu)件抗裂性能、抗彎拉性能，特別是提高混凝土基體初裂強(qiáng)度和極限抗拉強(qiáng)度的一種有效手段。通過對預(yù)設(shè)在混凝土中的鋼筋或鋼索進(jìn)行張拉，利用鋼筋或鋼索的回縮力，使混凝土構(gòu)件受拉區(qū)預(yù)先受壓力，從而提高構(gòu)件的承載能力、剛度和抗裂性能。然而，通過張拉鋼筋對混凝土構(gòu)件施加預(yù)應(yīng)力的方法，只能在宏觀尺度上對混凝土構(gòu)件施加單一方向的預(yù)應(yīng)力。

如果將預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中張拉鋼筋的尺寸縮小成單根纖維，纖維收縮產(chǎn)生回縮力，從而對纖維周圍的混凝土施加細(xì)觀尺度的預(yù)壓應(yīng)力，使混凝土基體在承受外力之前，預(yù)先受壓，同樣可以起到提升混凝土結(jié)構(gòu)力學(xué)性能和抗裂能力效果。

已有研究人員將形狀記憶合金纖維引入混凝土基體，對混凝土加熱，促使形狀記憶合金纖維收縮，利用該纖維的回縮力對混凝土施加壓緊的作用力，可以使混凝土內(nèi)部裂縫閉合，從而改善混凝土的力學(xué)性能。然而，由于形狀記憶合金纖維成本高、收縮溫度高、收縮率低等問題，限制了其在混凝土結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用。

紡織行業(yè)大量應(yīng)用具有收縮性能的纖維來調(diào)整面料，如高收縮聚酯纖維、高收縮聚丙烯睛纖維、高收縮尼龍纖維等，沸水收縮率20％。但這類纖維多用于服裝織物，其收縮強(qiáng)力低、直徑小、容易卷曲、不易分散，不適用于混凝土材料。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種熱縮型纖維增強(qiáng)混凝土，將改性熱縮型纖維引入常規(guī)混凝土基體，采用熱養(yǎng)護(hù)作用促使該纖維收縮，并通過界面粘結(jié)將纖維自身的收縮應(yīng)力傳遞給混凝土基體，從而對混凝土基體均勻施加細(xì)觀尺度的壓應(yīng)力，大量纖維的壓應(yīng)力疊加，在三維空間形成宏觀的壓緊效應(yīng)，可提高混凝土的承載能力和抗裂性能。

為了實(shí)現(xiàn)這一目的，本發(fā)明首先對高收縮聚酯改性，經(jīng)過擠出、拉伸后得到熱縮型纖維。再將熱縮型纖維引入混凝土，人為對混凝土構(gòu)件進(jìn)行熱養(yǎng)護(hù)，促使其內(nèi)部均勻分散的纖維收縮，從而得到抗裂性能良好的熱縮型纖維增強(qiáng)混凝土。

一種熱縮型纖維增強(qiáng)混凝土，包括占混凝土體積0.9-4％的熱縮型纖維，且在混凝土成型后經(jīng)過了熱養(yǎng)護(hù)。

進(jìn)一步的，所述的熱縮型纖維的收縮溫度為70-100℃。

進(jìn)一步的，所述的熱養(yǎng)護(hù)溫度為70-100℃，且對混凝土的熱養(yǎng)護(hù)溫度不低于熱縮型纖維的收縮溫度，熱養(yǎng)護(hù)時長為10min-24h，升溫速度為10-25℃/h，降溫速度為10-30℃/h。

進(jìn)一步的，所述的熱養(yǎng)護(hù)的施加時間在混凝土終凝到3d齡期之間。

進(jìn)一步的，所述的熱養(yǎng)護(hù)方法為熱水養(yǎng)護(hù)、蒸汽養(yǎng)護(hù)、微波養(yǎng)護(hù)、高溫爐養(yǎng)護(hù)和預(yù)埋電阻絲發(fā)熱養(yǎng)護(hù)中的一種。

進(jìn)一步的，所述的熱縮型纖維的制備方法包括以下步驟：