一种砼用聚合物合成纤维的结构

申请号 CN200420042228.9 申请日 2004-07-23 公开(公告)号 CN2760027Y 公开(公告)日 2006-02-22
申请人 张洁; 发明人 张洁;
摘要 一种砼用 聚合物 合成 纤维 的结构,本实用新型的特点是以网状纤维和单丝纤维复合而成,二者混合的重量比分别为6-12%和88-94%。本实用新型中网状纤维和单丝纤维组成一种互补的复合加强筋纤维。网状纤维由于其直径细、截面呈矩形,在 混凝土 加强筋系统中,主要解决抗龟裂、抗渗、抗磨损;单丝纤维由于其直径粗、形状呈螺旋体,具有较强的握裹 力 ,主要用于增强混凝土的抗压强度、抗冲击、抗折能力。网状纤维和单丝纤维在混凝土中的有机配合,形成了混凝土纤维加强系统。从而保证所制成的混凝土制品成为具有高品质、高性能、高技术的三高混凝土建筑工程。
权利要求

1.一种砼用聚合物合成纤维,其特征在于,是以网状纤维和单丝纤维复合而成;所述的网状纤维是在长40-64mm、宽5mm-35mm的片状聚合材料上沿纤维纵向平行地切有若干切缝,使片状体成为有若干平行排列单纤维的集合体,片状体厚为0.05mm-0.1mm;所述的单丝纤维呈多根螺旋状集束,其单根截面直径为0.3mm-0.8mm、长度40-60mm。
2.根据权利要求1所述的纤维,其特征在于,所述网状纤维的片状体上完整切缝长为9-15mm,横向间隔为0.6-1.0mm;所述单丝纤维螺旋状集束的直径为3mm-8mm,每束的螺旋度为320°-540°,每束的单丝纤维数量为30-50根。

说明书全文

一种砼用聚合物合成纤维的结构

领域技术本发明属于混凝土中加入加强筋的结构及制备方法的改进。

技术背景人们经过大量的研究证明,在混凝土中适量加入单丝纤维有助于抑制混凝土收缩龟裂,提高混凝土的坚韧性和延展性及抗渗性,加强混凝土的抗冲击和耐磨能,防止混凝土筋的腐蚀,延长混凝土的使用寿命。最早使用的是钢丝纤维,后来又采用聚合物合成纤维。钢纤维作为混凝土加强筋,具有高强度、高弯曲弹性、高取向性等路用性能,但钢纤维与混凝土的粘附性能较差、握裹力较低,更重要的是耐腐蚀性差,加上金属的磨损系数小于混凝土,从而在路面磨损后使大量的钢丝纤维裸露(即凸尖现象),对车轮的磨损非常有害;另外钢丝纤维的材料成本和运输成本比较昂贵,使其在混凝土中的应用受阻。聚合物合成纤维的出现,使纤维在混凝土的应用得到了极大地发展。网状纤维丝结构(中国专利:99256121.3)解决了聚合物纤维在混凝土搅拌时无法均匀分布的问题。单丝纤维丝结构(中国专利:01246987.4)克服了钢纤维锈蚀、粘附性差、搅拌工艺复杂等缺陷;已得到了广泛地应用。然而,聚合物合成纤维还不能完全替代钢纤维,如:混凝土的抗压强度、抗冲击力等一些钢性指标,仍然无法突破钢纤维的领导地位。所以,如何研发一种新型聚合物合成纤维既能全面拥有钢纤维的优点又具备聚合物纤维的优点,即取钢纤维之长、补钢纤维之短的砼用聚合物纤维是人们研究的焦点。

发明内容

本实用新型的目的是设计一种砼用的聚合物合成纤维,使其能够替代钢丝纤维用于砼,又具有聚合物纤维的优点。
本实用新型是按以下技术方案实现。一种砼用的聚合物合成纤维,本实用新型的特点是以网状纤维和单丝纤维复合而成,二者混合的重量比分别为6-12%和88-94%。本实用新型的特点还在于,所述的网状纤维是在长40-64mm、宽5mm-35mm的片状聚合材料上沿纤维纵向平行地切有若干切缝,使片状体成为有若干平行排列单纤维的集合体,片状体厚为0.05mm-0.1mm;所述的单丝纤维呈多根螺旋状集束,其单根截面直径为0.3mm-0.8mm、长度40-60mm。本实用新型的特点还有,所述网状纤维的片状体上完整切缝长为9-15mm,横向间隔为0.6-1.0mm;所述单丝纤维螺旋状集束的直径为3mm-8mm,每束的螺旋度为320°-540°,每束的单丝纤维数量为30-50根。其中优化的螺旋度为360°-520°。
本实用新型所述的复合纤维在形成产品时,为网状纤维片状体与单丝纤维螺旋状集束按比例混合的整袋包装。这有利于在混合搅拌时,两种纤维能够被均匀分散再逐步分离,从而减少或阻止缠绕现象的发生。所述的复合纤维在商品形成时,采用可降解纸袋包装。这不仅利于运输和定量投料,更有利于避免缠绕现象发生,投放时无需打开包装袋,包装袋在搅拌时,将被撕拉成纤维丝。
本实用新型所述的复合纤维作为混凝土纤维加强筋的体积掺量,推荐值为1.8~4.5公斤/立方米。其掺量也是本申请的特征之一,因为掺量太小,起不到足够的加强作用,掺量太大,除成本过高外,其加强作用也不够明显。
按照本实用新型所述的复合纤维,当被投入混凝土搅拌机后,随着混凝土的搅拌,网状纤维的片状体和单丝纤维的螺旋状集束很容易被均匀分布,称为第一次分布;随着搅拌的进程,两种纤维受到泥、砂石料的不断冲击,网状纤维被横向拉开,张开的网状纤维会被砂浆包裹,之后被撕拉成独立的纤维丝,均匀分布于混凝土中,单丝纤维螺旋状集束在搅拌中会被砂石浆打散成独立的单丝螺旋纤维,并以三维方式均匀分布于混凝土中,称为第二次分布。因此本实用新型的结构使其在制砼时具有两次分布的作用。
本实用新型设计的砼用复合纤维具有以下优点。
①网状纤维和单丝纤维组成一种互补的复合加强筋纤维。网状纤维由于其直径细、截面呈矩形,在混凝土加强筋系统中,主要解决抗龟裂、抗渗、抗磨损;单丝纤维由于其直径粗、形状呈螺旋体,具有较强的握裹力,主要用于增强混凝土的抗压强度、抗冲击、抗折能力。网状纤维和单丝纤维在混凝土中的有机配合,形成了混凝土纤维加强系统。从而保证所制成的混凝土制品成为具有高品质、高性能、高技术的三高混凝土建筑工程。
②网状纤维的矩形截面和非光滑表面,使其在混凝土中具有非常高的握裹力,在砼加强筋系统中,主要承担混凝土的微观加强,也称为次要加强。(如:混凝土收缩形成的裂缝等)。单丝纤维的粗直径、螺旋状,在砼加强筋系统中承担混凝土的宏观加强,即是加强筋的加强主体(如:混凝土受外力的冲击,重车轴压、重物撞击等)。
③在复合纤维加强筋中,网状纤维的纤维丝结构采用0.05-0.1mm厚的片状聚合物材料制作,完整切缝呈有规律地交错分布。而单丝纤维的结构是精心设计而成,除了在直径、长度有很大改进外,并以30~50根单丝拧成直径为3-8mm的束状体;分散后,独立单丝呈螺旋状结构;束状体主要解决纤维在混凝土中搅拌时的第一次均匀分布;螺旋状结构在混凝土中具有立体多维承受能力,比已有技术的单方向承受能力具有更优设计,而且完全拥有钢纤维的优点。因此它既能像钢纤维一样抵御强外力冲击,又具有聚合物纤维那样较高的弹性模量
④所述的复合纤维在混凝土中的掺入,大大提高了混凝土的抗压强度、抗弯强度、抗冲击性,并降低了混凝土的剩余强度。在同等纤维体积掺量下,加入所述的复合纤维比加入钢纤维,混凝土的抗压强度提高11%,抗弯强度提高5%,抗冲击性提高50%,剩余强度降低了25%。因此可得出结论:采用本申请所设计的复合纤维加强筋,不仅可完全替代钢纤维,且在各项参数指标上还有较大提高。而且聚合物纤维具有体积轻、运输方便、使用非常简单、无需改变原混凝土混合料的设计,无需添加任何附属设备。是一种提高混凝土强度和结构增强的辅助措施,可防止先于混凝土初凝产生的塑性和沉降收缩裂缝,减少已硬化混凝土的收缩开缝,大大改善混凝土的抗冲击强度,提高抗弯、抗疲劳、抗渗性能,并能提高抗磨损能力及其韧性和耐久性。
附图及其说明附图1为本实用新型的网状纤维所呈片状体的结构示意图,附图2为图1中片状体被横向拉开形成网状结构的示意图,图中1为(聚合材料)片状体,2为切缝,3为(片状体被切割后形成的)网状纤维。
附图3为本实用新型的单丝纤维所呈螺旋状集束的结构示意图,附图4为图3中螺旋状集束被拆散后成独立的单丝纤维的示意图。

具体实施方式

由于本申请在前述中对技术方案的叙述较为详尽,故以下结合附图对技术方案的实施加以补充说明。
本实用新型所要求网状纤维与单丝纤维的复合比例,应在所述的范围内根据施工对象进行调整,一般来说,制备含有大骨料(石头)砂石浆铺设较厚的混凝土时,其中单丝纤维比例应大些;而制备含有小骨料砂浆铺设较薄的混凝土时,其中的网状纤维比例应大些。而网状纤维和单丝纤维的长度尺寸调整亦与此相同,混凝土厚时应长些,薄时则短些。
单丝纤维的形状是本申请的专有设计。图4示出了独立单丝纤维的形状。其螺旋度设计为,在规格长度内旋转320°~540°。旋转度的要求是保证成品在具有较强的抗压、抗折、抗冲击能力的同时具有很好的弹性模量。旋转度不够,丝的弹性模量度差;旋转度过大,丝的抗压、抗折、抗冲击性能减弱,同时纤维丝在混凝土搅拌时易缠绕结团,且产生打不开的现象。图3示出了单丝纤维的螺旋状集束。它的松紧度设计为60~80%,从而保证丝在混凝土搅拌时,既能完成(绳头的)第一次分布,同时又能很容易地被拆散,实现纤维丝的第二次分布。
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