专利名称：一种聚丙烯腈网状纤维混凝土的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种混凝土材料，尤其是一种含有纤维的混凝土材料。
背景技术：
人们以往只是注重混凝土的力学性能，对混凝土的耐久性的研究重视不够，致使许多混凝土结构因为耐久性不足而出现问题，而在水流作用下混凝土面板堆石坝的上游混凝土面板结构的耐久性问题则更为突出。研究表明，面板混凝土的塑性收缩、干缩、温度变化等因素开裂是面板结构众多问题的根源。
面板堆石坝的上游面板结构属于典型的长薄板式结构，其开裂敏感性大，且裂缝引起的钢筋锈蚀非常严重。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于改善面板堆石坝的上游面板混凝土的抗裂性、抗冻性、韧性等耐久性，以延长其使用寿命。
为此本发明提供一种聚丙烯腈网状纤维混凝土，它由水泥基材料和聚丙烯腈网状纤维混合而成。其中，聚丙烯腈网状纤维的含量为0.1kg/m3～3.0kg/m3，水泥基材料的种类根据具体工程部位按照相应规范选取，网状纤维的横截面形状可以是圆形或异形，抗拉强度≥500Mpa，弹性模量≥7Gpa，纤维单丝直径12um～30um，纤维长度6～24um。
生产本发明所述的网状纤维混凝土可以采用干拌和工艺，要求在普通混合料拌和的时间基础上延长10～60秒的拌和过程，让纤维在混合料中充分分散，然后再加入水泥混凝土搅拌成网状纤维混凝土。
本发明所述的聚丙烯腈网状纤维混凝土适用于水工面板堆石坝上游挡水面板混凝土中。网状合成纤维作为次加筋材料加入到混凝土中，可以显著提高面板堆石坝上游挡水面板混凝土的抗拉强度和韧性，提高其抗腐蚀性、抗裂性、抗渗性、抗冻性和抗冲击性。从而阻止面板混凝土塑性裂缝的产生和发展，延长面板结构的使用寿命。使用本发明所述的聚丙烯腈网状纤维混凝土，其作用机理为1.掺入少量网状聚丙烯腈纤维后，在面板混凝土内部形成三维交错的支撑网络。因本纤维的弹性模量高于早期塑性的水泥基材，且纤维直径较细，纤维间距较小，掺入后有助于抑制面板混凝土早期塑性收缩变形，减少了微裂缝产生和发展的几率，面板混凝上得以保持较好的完整性。
2.网状聚丙烯腈纤维加入砂浆、混凝土中，经搅拌后纤维呈三维乱向分布，一方面降低了混凝土的收缩能力，同时混凝土的粘聚性增加，有效地阻止了混凝土的离析，水分迁移困难，减少了由于水泥浆体塑性收缩产生开裂的可能性。随着纤维掺量的增加，收缩的能量被分散到具有高抗拉强度而弹性模量较低的纤维上，增加了混凝土的韧性，纤维砂浆塑性开裂随之减少。控制了面板混凝土的微细裂缝的产生与发展。
3.均匀分布于混凝土的聚丙烯腈纤维起了“承托”作用，降低了混凝土表面的析水与集料的离析，从而使混凝土中微孔隙含量大大降低；同时本纤维的掺入减少了混凝土中的初始原生裂隙，所带来的明显的阻裂效应使纤维面板混凝土的抗渗能力得以提高。
4.在混凝土中掺入网状聚丙烯腈纤维，可以缓解温度变化引起的混凝土内部应力的作用，防止温度裂缝的扩展；同时，在混凝土中掺入本纤维的过程中引入了空气，使面板混凝土内空气含量增加，抗冻性能得以改善。
5.在混凝土中掺入亲水性好的网状聚丙烯腈纤维，可与混凝土材料混合分布均匀；同时因纤维较细，比表面积大，单位体积内纤维根数多，在混凝土内部构成一种均匀的三维乱向分布的网络体系，这一均匀的乱向网络体系有助于混凝土受冲击时动能的吸收。在混凝土受冲击荷载作用时，纤维可缓和内部裂缝尖端应力集中程度而有效低阻碍混凝土中裂缝的迅速发展，而吸收由于冲击荷载产生的动能，从而提高面板混凝土的抗冲击性能。
6.高速含泥沙水流对建筑物的破坏是冲击、摩擦和切削作用，由于网状聚丙烯腈纤维混凝土改善了混凝土的脆性，显著提高混凝土的抗冲击能力，增加了混凝土的韧性从而提高了高速夹砂水流冲击的能力，而且纤维可以和水泥共同承担冲磨荷载，这样能够延缓机体的破坏过程，纤维使混凝土内部相互搭接、牵连、整体性强，阻碍了由于冲击和磨损发生的裂缝的发展，纤维也牵制了水泥块从纤维中的剥落，纤维从水泥基体剥离需要消耗能量，从而提高了水工混凝土的抗冲磨能力。
具体实施例方式
下面结合实验说明本发明的
具体实施例方式实例1抗干缩性能对比在粉煤灰高性能混凝土加入该纤维可有效地降低混凝土的收缩性能。较之于未掺纤维的混凝上，每立方米混凝土中纤维的掺量是0.7kg时，在28天养护后，收缩性能可降低20.1％；当纤维掺量为0.9kg/m3，在28天养护后，收缩性能可降低26％。
表2聚丙烯腈纤维混凝土抗干缩性能试验数据
实例2抗裂性能对比加入该纤维可显著地提高水泥混凝土的抗裂性能。较之于基准砂浆，在每立方米砂浆中纤维的体积比为0.04％时，砂浆的开裂指数下降135％；体积比为0.07％时，开裂指数下降了175％；体积比为0.08％时下降了250％。
实例3抗渗性能对比在加入外加剂的高性能混凝土中加入该纤维可提高混凝土的抗渗性能。
表3聚丙烯腈纤维混凝土抗渗性能试验数据
注1号试块和2号试块所用骨料不同。
实例4抗冻性能对比在掺有外加剂的高性能混凝土中加入聚丙烯腈纤维可大大提高混凝土的抗冻性能。较之于未掺纤维的混凝土，聚丙烯腈纤维混凝土在循环动融的条件下，其相对动弹性模量的减少有明显的下降。
表4聚丙烯腈纤维混凝土抗冻性能试验数据
实例5抗劈拉强度对比加入本纤维可提高混凝土的劈裂抗拉强度。较之于未掺纤维的混凝土，每立方米C20混凝土中纤维的体积比为0.04％时，其劈裂抗拉强度可提高13.2％；体积比为0.07％时提高13.9％；体积比为0.08％时提高6.4％。
实例6抗冲击性能对比加入本纤维可大幅度提高混凝土的抗冲击性能。较之于未掺纤维的混凝土，每立方米C50混凝土中本纤维的体积比为0.04％时，混凝土的抗冲击能力可提高42％；体积比为0.07％时可提高53.6％；体积比为0.08％时可提高62.3％。
实验证明，当聚丙烯腈纤维在混凝土中的含量比例为0.5kg/m3～2.0kg/m3时，混凝土的各项指标最好。
权利要求
1.一种聚丙烯腈网状纤维混凝土，其特征在于它由水泥基材料和聚丙烯腈网状纤维混合而成，其中聚丙烯腈网状纤维的抗拉强度≥500Mpa，弹性模量≥7Gpa，纤维单丝直径在12um～30um之间，纤维长度在6～24um之间。
2.根据权利要求1所述的一种聚丙烯腈网状纤维混凝土，其特征在于聚丙烯腈网状纤维在混凝土中的含量比例为0.1kg/m3～3.0kg/m3。
3.根据权利要求2所述的一种聚丙烯腈网状纤维混凝土，其特征在于聚丙烯腈网状纤维在混凝土中的含量比例为0.5kg/m3～2.0kg/m3。
4.根据权利要求1所述的一种聚丙烯腈网状纤维混凝土，其特征在于网状纤维的横截面形状可以是圆形或异形。
5.根据权利要求1所述的一种聚丙烯腈网状纤维混凝土，其特征在于其生产工艺可以采用干拌工艺，先将普通混合料与聚丙烯腈网状纤维拌和均匀，再加入水泥混凝土搅拌均匀。
全文摘要
本发明公开一种聚丙烯腈网状纤维混凝土，它由水泥基材料和聚丙烯腈网状纤维混合而成。其中，聚丙烯腈网状纤维的含量为0.1kg/m
文档编号C04B103/60GK1986478SQ20051009715
公开日2007年6月27日 申请日期2005年12月22日 优先权日2005年12月22日
发明者刘凤茹, 张海文, 何唯平 申请人:深圳市海川实业股份有限公司