专利名称：一种中空多孔纤维在刚性自防水混凝土中的应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种中空多孔纤维的应用，特别涉及的是该纤维在刚性自防水混凝土中的应用。
背景技术：
冻融破坏、钢筋腐蚀、碱集料反应、混凝土碳化等被视为混凝土主要的耐久性问题，在实际工程中也常出现诸如立交桥桥渗漏和盐霜、铺装层剥落、桥面板破碎、屋面及地下室等渗漏导致结构的使用功能下降等问题。通过分析各种病害形成的原因，发现水是造成这些破坏的最直接和最重要的原因之一，因此，从根本上切断水的来源即做好结构的防水处理，是保证混凝土结构免受破坏、延长使用寿命、提高结构耐久性的有效措施。
结构自防水中通常采用防水混凝土，就是依靠混凝土本身的密实性和抗裂性来堵塞混凝土毛细孔通路和防止裂缝的产生，达到防水抗渗的要求。纤维混凝土是近年来发展起来的一种新型防水混凝土，其机理是通过大量均匀分布于混凝土的微细纤维极大地减少了混凝土的收缩裂缝，有效地抑制了连通裂缝的产生，从而达到抗裂、防水的效果。目前，纤维混凝土中常用的纤维按其材料性质可分为金属纤维(如钢纤维和不锈钢纤维)、无机纤维(主要有石棉等天然矿物纤维和抗碱玻璃纤维、抗碱矿棉、碳纤维等人造矿物纤维)和有机纤维(主要有聚丙烯、尼龙、聚乙烯、芳族聚酰亚胺等合成纤维和西沙尔麻等天然植物纤维)。其中使用较多的有钢纤维、石棉纤维、聚丙烯纤维、碳纤维和玻璃纤维。
发明内容本发明的目的是将中空多孔纤维应用到刚性自防水混凝土中，有效地阻止混凝土塑性裂缝的产生和发展，可提高结构刚性自防水混凝土的防水能力，减少钢筋锈蚀及由于裂缝导致内部结构的渗漏等病害发生，大大延长结构的使用寿命和维护保养周期。
一种中空多孔纤维在刚性自防水混凝土中的应用，该中空多孔纤维为聚丙烯类增强纤维，该纤维截面具有中空并带有3～9个孔的结构，中空度大于20％，纤维的成空率大于98％，纤维直径20μm～50μm，强度＞500N/mm2，弹性模量＞3500N/mm2，延伸率为15～30％，长度6～25mm，纤维根数76～200百万/kg，密度＞0.70g/cm3，应用于基础工程的结构性防水工程、屋面防水混凝土、混凝土桥面防水层、梁及墩柱的刚性自防水混凝土、机械设备的基础、各种水池、罩面层等刚性自防水混凝土中，可提高结构刚性自防水混凝土的防水能力，减少钢筋锈蚀及由于裂缝导致内部结构的渗漏等病害发生，大大延长结构的使用寿命和维护保养周期。
中空多孔纤维在刚性自防水混凝土中的掺量范围控制在0.5kg～2kg/m3之间。
与现有聚丙烯纤维比较可以发现，本发明的聚丙烯纤维密度小，不会增加混凝土结构的自重；抗拉强度高，延伸率高，抗裂性能更为突出，可提高混凝土制品的抗拉强度和韧性，提高其抗冲击性能、抗渗性、抗冻性等耐久性能，进而提高结构刚性自防水混凝土的防水能力，减少钢筋锈蚀及由于裂缝导致内部结构的渗漏等病害发生，大大延长结构的使用寿命和维护保养周期。
具体实施方式现就本纤维对水泥混凝土性能改善的作用机理做出阐述掺入少量本纤维后，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，混凝土得以保持较好的完整性。随着纤维掺量的增加，纤维混凝土塑性开裂随之下降。由于中空多孔纤维的抗拉强度要高于普通实心聚丙烯纤维，这个性能使得其在早期抗裂和后期抗裂过程中都会发挥更大的作用。
在混凝土中掺入分散性能良好的本纤维，可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，从而提高混凝土的抗冲击性能。由于中空多孔纤维的抗拉强度要高于普通实心聚丙烯纤维，使得其传递和吸收外荷载的能力更强。
均匀分布于混凝土的本纤维起了“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混凝土的抗渗能力得以提高。由于中空多孔纤维的阻裂能力要比普通实心聚丙烯纤维的高，因而由此带来的抗渗性能的提高幅度也更显著。
在混凝土中掺入本纤维，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，使混凝土内空气含量增加，抗冻性能得以改善。由于纤维中多孔的存在，使得混凝土的保温提高，热量散发速度减慢，因而相对于实心聚丙烯纤维而言，混凝土的抗冻性能会有更大程度的提高。
与现有聚丙烯纤维的比较(1)抗拉强度高目前常用的聚丙烯纤维的抗拉强度较低，一般只有270～330Mpa，本发明所提供的中空多孔聚丙烯纤维的抗拉强度可以达到500MPa以上，较高的抗拉强度不仅对提高混凝土制品的早期抗裂性能有益，而且对混凝土制品的抗拉强度、韧性的增加都有提高作用。
(2)密度小通常聚丙烯纤维的密度在0.91g/cm3，本发明的中空多孔聚丙烯纤维的密度仅为0.7g/cm3左右，较低的密度不会增加混凝土结构的自重。
(3)延伸率高通常的聚丙烯纤维的抗拉强度仅为15％左右，本发明的中空多孔聚丙烯纤维的延伸率在25％左右，较高的纤维延伸率对提高混凝土的变形能力有更好的作用。
(4)抗裂性能更为突出常用的聚丙烯纤维对混凝土的抗裂性能提高的幅度通常为60～70％左右，本发明的多孔中空纤维对混凝土的抗裂性能提高幅度可达到95％以上。
现以实施例具体阐述本发明实施例1中空多孔聚丙烯纤维可有效地提高混凝土的抗裂性能试验表明，中空多孔聚丙烯纤维对混凝土的抗裂性能提高幅度达到99.5％。较之于目前常用的实心聚丙烯纤维提高程度高出30％左右；实施例2中空多孔聚丙烯纤维可提高混凝土的早期强度在混凝土中加入了中空多孔聚丙烯纤维后，由于孔的存在，纤维可以锁住混凝土中的部分水分，使得混凝土在硬化过程中可以有效抵抗塑性收缩裂缝的产生。这样，也可以使得在混凝土的表面聚集的水分减少，有利于提高混凝土的早期强度。
实施例3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混凝土中本纤维的掺量为0.9kg/m3时，其劈裂抗拉强度可提高15％；而普通的聚丙烯纤维对混凝土抗拉强度仅提高5～10％；实施例4加入该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，每立方C50混凝土中纤维的掺量为0.9kg/m3时，50次冻融循环强度损失率降低100％，明显高于实心聚丙烯纤维混凝土的抗冻能力。
实施例5加入该纤维可提高混凝土的抗渗性能。较之于未掺纤维的混凝土，每立方米C25混凝土中该纤维掺量为0.9kg/m3时，混凝土的抗渗性能提高60％。普通聚丙烯实心纤维对混凝土抗渗性能可提高50％左右。
实施例6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混凝土中本纤维掺量为0.9kg/m3时，混凝土的抗冲击能力可提高65％。普通聚丙烯实心纤维对混凝土抗冲击性能的提高程度在50％左右。
权利要求
1.一种中空多孔纤维在刚性自防水混凝土中的应用，其特征是该中空多孔纤维为聚丙烯类增强纤维，该纤维截面具有中空并带有3～9个孔的结构，中空度大于20％，纤维的成空率大于98％，纤维直径20μm～50μm，强度＞500N/mm2，弹性模量＞3500N/mm2，延伸率为15～30％，长度6～25mm，纤维根数76～200百万/kg，密度＞0.70g/cm3，应用于基础工程的结构性防水工程、屋面防水混凝土、混凝土桥面防水层、梁及墩柱的刚性自防水混凝土、机械设备的基础、各种水池、罩面层等刚性自防水混凝土中，可提高结构刚性自防水混凝土的防水能力，减少钢筋锈蚀及由于裂缝导致内部结构的渗漏等病害发生，大大延长结构的使用寿命和维护保养周期。
2.根据权利要求1所述的中空多孔纤维在刚性自防水混凝土中的应用，其特征是中空多孔纤维在刚性自防水混凝土中的掺量范围控制在0.5kg～2kg/m3之间。
全文摘要
本发明公开了一种中空多孔纤维在刚性自防水混凝土中的应用，该中空多孔纤维为聚丙烯类增强纤维，该纤维截面具有中空并带有3～9个孔的结构，中空度大于20％，纤维的成空率大于98％，纤维直径20μm～50μm，强度＞500N/mm
文档编号C04B28/00GK1994952SQ20061000525
公开日2007年7月11日 申请日期2006年1月5日 优先权日2006年1月5日
发明者张海文, 何唯平 申请人:深圳市海川实业股份有限公司