CN101117279A - 一种水分散型纤维及其制备方法 - Google Patents

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赵欣平
何唯平
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    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
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    • C04B40/00—Processes, in general, for influencing or modifying the properties of mortars, concrete or artificial stone compositions, e.g. their setting or hardening ability
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Abstract

本发明公开了一种水分散型纤维，按重量份包括以下组分：纤维60～80份；硬度为0.02～1.50mmol/L的水20～40份；分散剂0.1～0.5份；消泡剂0.1～0.6份；防霉杀菌剂0.1～0.4份。本发明能实现纤维在混凝土中均匀的分散，而且不会降低和损害纤维的各项性能，混凝土整体性能优良，能满足工程质量要求；纤维分散液安全性高，贮存时间长，可以现拌现用，也可以拌好贮存备用；同时该分散液使用安全，不会影响工人的健康，另外添加准确且节省拌和混凝土水的用量。

Description

一种水分散型纤维及其制备方法
【技术领域】
本发明涉及一种水分散型纤维，尤其是一种用于混凝土增强的纤维在水中形成的分散液及其制备方法。
【背景技术】
混凝土是当代应用最广泛、用量最大的建筑材料，但它抗拉强度低、易开裂、脆性大、变形性能差不利于抗震、自重大等弱点限制了其应用范围，影响工程质量。因此，轻质、高强、改善脆性一直是混凝土的发展方向。采用纤维增强是混凝土改性的一个重要途径，纤维材料的掺入可大大提高混凝土的抗拉强度、抗裂、抗疲劳性能、断裂韧性及变形性能。近20年来，纤维混凝土的发展很快，工程中常用的纤维主要有石棉、玻璃纤维、聚乙烯纤维、聚丙烯、尼龙、碳纤维、钢纤维、聚丙烯腈纤维、聚乙烯醇纤维、聚酯纤维等。
根据纤维弹性模量高低可将纤维混凝土分为低弹模纤维混凝土和高弹模纤维混凝土。低弹模纤维包括有机纤维、尼龙、聚丙烯、聚乙烯等，低弹模纤维只能提高混凝土的韧性、抗冲击性能、抗热爆性能等与韧性有关的物理性能；高弹模纤维包括钢纤维、玻璃纤维、碳纤维等，高弹模纤维不仅具有低弹模纤维的上述性能，还能使混凝土的抗拉强度和刚性有较大的提高。虽然聚合物纤维增强混凝土在工程建设领域已经得到了广泛应用，比如在道路、桥梁、建筑物挡墙、堤坝加固等方面的应用，但如何实现纤维在混凝土中的均匀分散一直是困绕人们的难题，这是因为大部分纤维为非极性分子，而水是极性分子，所以纤维在水中较难均匀分散。纤维在混凝土中分散不均匀不仅会影响混凝土的强度和韧性，使混凝土出现不同部位机械强度不均匀，导致混凝土整体力学性能下降，而且一段时间之后混凝土局部出现开裂、剥落、塌陷等现象，从而埋下一定安全隐患。同时，在生产和使用上述纤维时，由于纤维丝较短，在空气中易漂移和悬浮，被人体吸入后直接影响人体的身体健康，易得各类职业病。
目前，聚合物纤维增强混凝土都是采用在混凝土搅拌过程中直接添加纤维的做法，这样做容易造成纤维在混凝土中分散不均匀，而且整个搅拌分散过程费时、费力。  国外一些发达国家，如美国、日本、德国，为了使纤维在混凝土中分散均匀，曾一度采用短纤维，因为短纤维容易实现均匀分散，但短纤维不能很好的改善混凝土的机械性能，所以这种方法不久就被淘汰了。在英国，曾用C8～C18烷基磷酸碱金属处理纤维后再添加到混凝土中，这样做使纤维的分散性大大提高，但在混凝土试样检测时，我们却发现经烷基磷酸碱金属处理过的纤维出现老化，韧性降低现象。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种水分散型纤维及其制备方法，该纤维克服了上述缺点，实现纤维均匀分散。
一种水分散型纤维，按重量份包括以下组分：纤维60～80份；硬度为0.02～1.50mmol(水的硬度单位，对吗？请证实)/L的水20～40份；分散剂0.1～0.5份；消泡剂0.1～0.6份；防霉杀菌剂0.1～0.4份。
纤维是聚丙烯纤维、尼龙(酰胺纤维)、聚酯和聚乙烯纤维、芳纶纤维、聚丙烯腈纤维、聚乙烯醇纤维中的一种。
分散剂是阴离子分散剂或阳离子分散剂，阴离子分散剂是油酸钠、羧酸盐、硫酸酯盐和磺酸盐中的至少一种；阳离子分散剂是烷基季铵盐、氨基丙胺二油酸酯和季铵盐中的至少一种。
消泡剂是脂肪酸低级醇酯、高级醇、高级脂肪酸、高级脂肪酸金属皂和聚丙二醇中的至少一种。
防霉杀菌剂是五氯苯酚及其钠盐、邻苯基苯酚和双硫代氨基甲酸酯中的至少一种。
水分散型纤维的制备方法：先往水中依次加入分散剂、消泡剂，再加入纤维丝，高速分散0.5～1小时后，再加入杀菌剂，搅拌10分钟后即得该分散液。
本发明能实现纤维在混凝土中均匀的分散，而且不会降低和损害纤维的各项性能，混凝土整体性能优良，能满足工程质量要求；纤维分散液安全性高，贮存时间长，可以现拌现用，也可以拌好贮存备用；同时该分散液使用安全，不会影响工人的健康，另外添加准确且节省拌和混凝土水的用量。
【具体实施方式】
实施例1：
水分散型纤维，由以下几种组分混合而成：
组分名称                                含量(g)
                                               
聚乙烯醇纤维                            600
水(硬度0.02～1.50mmol/L)                293
BYK-130(分散剂)                         1
NOPCO-8034(消泡剂)                      6
NOPCO N-96(防霉杀菌剂)                  2
纤维分散液的制各方法：先往水中依次加入分散剂、消泡剂，再加入纤维丝，高速分散0.5～1小时后，加入杀菌剂，搅拌10分钟后即得该分散液。纤维分散液混合均匀后，再和预先拌制好的混凝土混合搅拌30分钟。制得的混凝土性能如表1和表2。
表1   混凝土长期性能和耐久性试验报告表
  检验项目   单位   基准砼   芳纶纤维砼   备注
抗冻性 ％   强度损失率重量损失率   8.50.33   00   按GBJ85-85规范进行-慢炼法
  D50   ％   单项评定   合格   合格
  抗渗性   cm   渗透高度   13.8   10.6 按GBJ82-85规范进行
干缩 ×10-4   28d   3.12   2.92
  60d   5.02   4.17
表2    混凝土物理力学性能试验报告
检验项目 单位 基准砼   芳纶纤维砼
  0.7   1.0   1.3   1.6   2.0
  拌合物容重   Kg/m3   2375   2375   2375   2375   2375   2375
  塌落度   Cm   2.2   2.0   1.8   1.6
  立方体抗压强度(7d)   Mpa   15.40   17.50   17.27   16.89   17.24   16.28
  劈裂抗拉强度(7d)   Mpa   0.39   0.83   0.76   0.76   0.79   1.01
  抗折强度(7d)   Mpa   2.38   3.66   3.01   3.30   3.53   3.25
  弹性模量(7d)   Mpa   3.64   3.95   3.86   3.72   3.75   3.72
实施例2：
水分散型纤维，由以下几种组分混合而成：
组分名称                        含量(g)
聚丙烯纤维                      700
水(硬度0.02～1.50mmol/L)        400
BYK-130(分散剂)                 5
NOPCO-8034(消泡剂)              1
NOPCO N-96(防霉杀菌剂)          4
制备方法同实例1，纤维分散液混合均匀后，再和预先拌制好的混凝土混合搅拌30分钟。制得的混凝土性能如表3和表4。
表3    混凝土长期性能和耐久性试验报告表
  检验项目   单位   基准砼   聚丙烯纤维砼   备注
抗冻性 ％   强度损失率重量损失率   8.50.33   00   按GBJ85-85规范进行-慢炼法
  D50   ％   单项评定   合格   合格
  抗渗性   cm   渗透高度   13.8   10.6 按GBJ82-85规范进行
干缩 ×10-4   28d   3.12   2.92
  60d   5.02   4.17
表4    混凝土物理力学性能试验报告
  检验项目   单位   基准砼   聚丙烯纤维砼
  0.7   1.0   1.3   1.6   2.0
  拌合物容重   Kg/m3   2375   2375   2375   2375   2375   2375
  塌落度   Cm   2.2   2.0   1.8   1.6
  立方体抗压强度(7d)   Mpa   15.40   17.50   17.27   16.89   17.24   16.28
  劈裂抗拉强度(7d)   Mpa   0.39   0.83   0.76   0.76   0.79   1.01
  抗折强度(7d)   Mpa   2.38   3.66   3.01   3.30   3.53   3.25
  弹性模量(7d)   Mpa   3.64   3.95   3.86   3.72   3.75   3.72
实施例3：
水分散型纤维，包括以下几种组分：
组分名称                            含量(g)
聚丙烯腈纤维                        800
水(硬度0.02～1.50mmol/L)            200
BYK-130(分散剂)                     3
NOPCO-8034(消泡剂)                  3
NOPCO N-96(防霉杀菌剂)              1
制备方法同实例1，纤维分散液混合均匀后，再和预先拌制好的混凝土混合搅拌30分钟。制得的混凝土性能如表5和表6。
表5    混凝土长期性能和耐久性试验报告表
  检验项目   单位   基准砼   聚丙烯腈纤维砼   备注
抗冻性 ％   强度损失率重量损失率   8.50.33   00   按GBJ85-85规范进行-慢炼法
  D50   ％   单项评定   合格   合格
  抗渗性   cm   渗透高度   13.8   10.6 按GBJ82-85规范进行
干缩 ×10-4   28d   3.12   2.92
  60d   5.02   4.17
表6    混凝土物理力学性能试验报告
检验项目 单位 基准砼   聚丙烯腈纤维砼
  0.7   1.0   1.3   1.6   2.0
  拌合物容重   Kg/m3   2375   2375   2375   2375   2375   2375
  塌落度   Cm   2.2   2.0   1.8   1.6
  立方体抗压强度(7d)   Mpa   15.40   17.50   17.27   16.89   17.24   16.28
  劈裂抗拉强度(7d)   Mpa   0.39   0.83   0.76   0.76   0.79   1.01
  抗折强度(7d)   Mpa   2.38   3.66   3.01   3.30   3.53   3.25
  弹性模量(7d)   Mpa   3.64   3.95   3.86   3.72   3.75   3.72

Claims (6)

1.一种水分散型纤维，按重量份包括以下组分：纤维60～80份；硬度为0.02～1.50mmol/L的水20～40份；分散剂0.1～0.5份；消泡剂0.1～0.6份；防霉杀菌剂0.1～0.4份。
2.根据权利要求1所述的水分散型纤维，其中，纤维是聚丙烯纤维、尼龙(酰胺纤维)、聚酯和聚乙烯纤维、芳纶纤维、聚丙烯腈纤维、聚乙烯醇纤维中的一种。
3.根据权利要求1所述的水分散型纤维，其中，分散剂是阴离子分散剂或阳离子分散剂，阴离子分散剂是油酸钠、羧酸盐、硫酸酯盐和磺酸盐中的至少一种；阳离子分散剂是烷基季铵盐、氨基丙胺二油酸酯和季铵盐中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的水分散型纤维，其中，消泡剂是脂肪酸低级醇酯、高级醇、高级脂肪酸、高级脂肪酸金属皂和聚丙二醇中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的水分散型纤维，其中，防霉杀菌剂是五氯苯酚及其钠盐、邻苯基苯酚和双硫代氨基甲酸酯中的至少一种。
6.制备权利要求1所述的水分散型纤维的方法：先往水中依次加入分散剂、消泡剂，再加入纤维丝，高速分散0.5～1小时后，再加入杀菌剂，搅拌10分钟后即得该分散液。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN103449747A (zh) * 2013-07-05 2013-12-18 广东粤盛特种建材有限公司 一种多功能复合纤维防裂材料及其制配方法
CN113186738A (zh) * 2021-04-19 2021-07-30 海宁市格林纺织助剂有限公司 一种分散性强的纺织染色助剂及化料装置

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