CN102661036B

CN102661036B - 一种透水模板布及其制备方法

Info

Publication number: CN102661036B
Application number: CN201210150182.1A
Authority: CN
Inventors: 刘加平; 阳知乾; 刘建忠; 陈翠翠; 崔巩; 林玮
Original assignee: Sobute New Materials Co Ltd; Taizhou Jiangyan Bote New Materials Co Ltd
Current assignee: Sobute New Materials Co Ltd; China State Railway Group Co Ltd; Taizhou Jiangyan Bote New Materials Co Ltd
Priority date: 2012-05-15
Filing date: 2012-05-15
Publication date: 2015-05-20
Anticipated expiration: 2032-05-15
Also published as: CN102661036A

Abstract

本发明涉及一种透水模板布，由表面层、中间层和基层通过针刺的方式顺序复合而成，所述中间层为网格布，表面层和基层为无纺布，基层底面设有一个以上凹槽，所述凹槽至少一端与外部连通。制备方法：选取网格布，作为中间层，将长度为20-60mm的聚合物纤维制成纤维网，摊铺在中间层网格布上，再采用针刺工艺，形成基层无纺布和中间层网格布的复合体；对复合体的基层进行轧光处理后，再通过压辊热压在基层底部形成凹槽；通过静电纺丝使纳米纤维在复合体中间层的上表面上均匀地形成表面层；最后进行热处理，即得。本发明的透水模板布具有优良的透气、排水效果，使水泥混凝土的表面更致密，提高了耐久性，且适于工业化生产，易于推广。

Description

一种透水模板布及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种透水模板布及其制备方法，特别是涉及一种混凝土用透水模板布及其制备方法。

背景技术

混凝土是一种非常重要的建筑材料，目前正向高性能、功能化、高耐久性方向发展，改善混凝土表面质量是提高混凝土耐久性的途径之一。

常规的混凝土施工工艺，混凝土与模板的接触面相对封闭，混凝土浇筑入模后，除了水泥硬化及水分散失外，其他材料组成相对稳定。为满足混凝土的工作性，混凝土实际用水量远远高于水泥的水化作用所需的水量；此外，混凝土中有害气泡也会劣化其性能，多余的水分及气泡并不利于提高混凝土的性能，形成的水痕、孔洞及砂眼还会影响其表面性能。传统的改善混凝土外观质量的方法一般采用在模板内侧涂刷脱模剂；脱模后，继续在混凝土表面重新抹素浆或者涂料。但这种方法存在一些不足：多余水分不能排出，形成大量宏观孔隙与毛细孔；混凝土在搅拌及振捣的过程中，将产生大量气泡，无法排出大部分的的气泡，将造成混凝土表面孔隙多，侵蚀介质容易渗入到混凝土内部，导致钢筋锈蚀、碳化等问题，影响混凝土质量及结构耐久性；养护不便，传统模板浇注混凝土使养护困难，尤其在恶劣条件及结构件侧面或顶部等位置更是如此。

透水模板布具有排出多余水分与气泡、提高混凝土表面质量及提高耐久性等作用，在近些年得到了开发与应用。透水模板布作为一种新技术材料，它又称为渗透可控混凝土模板衬垫，一般由过滤层和透水层复合而成，它安装在混凝土模板内侧，可以确保多余水分和空气排出，而水泥颗粒及胶凝物被截留在透水模板布内侧的混凝土表面，使得结构体表面形成一层富含水化硅酸钙的致密硬化层，降低混凝土表层孔隙率，有效减少混凝土的蜂窝、麻面；提高混凝土的表面强度和密实度，有效阻止有害介质的侵入，使混凝土的抗碳化、抗氯离子腐蚀、抗微生物侵蚀等的能力增强。同时，透水模板布具有保水性，可改善混凝土初期养护条件。因此使用透水模板布，可提高混凝土密实性，对改善混凝土结构表面性能，提高混凝土耐久性、降低工程维护费用等具有重要意义。透水模板布可重复使用多次，用于桥梁、码头、水库、水坝、预制构件等混凝土施工领域，施工简单，可适用于钢模板、木模板、塑料模板等各种模板。

专利ZL200520097998.8、ZL200510019411.6公开了一种透水保湿非织造布模板衬，通过使用高吸水纤维或喷洒亲水整理剂的方式提高模板布的保湿功能，实现较好的养护；专利ZL 200720088626.8、ZL 200720088625.3分别通过采用纤维素纤维及中空纤维的保湿功能提高其养护能力。这几个专利都是通过提高透水模板布的亲水保湿能力，来提高其养护能力，但是过好的亲水保湿性并不利于排出更多水分。

专利CN200810020830.5公开了一种多功能混凝土模板垫衬，由面向模板的排水排气层及面向混凝土的过滤层组成，排水排气层为厚度为0.5-2.0mm的网格形排水体，而过滤层是孔径为0.15-0.20mm的纺粘长丝土工织物，实际应用时需要真空辅助脱水；专利CN200620101576.8公开的多功能模板布，它由平均孔径为30-35μm的聚丙烯纤维面层及亲水性聚丙烯纤维无纺布底层组成，但未提及如何实现聚丙烯纤维的亲水；专利CN202081653U公开了一种受控渗透模板布，由无纺布底层结构层与纤维面层组成，且底层表面的孔径大于纤维面层的孔径（28-32μm）；专利CN202117327U发明的透水模板布上、下各是一层致密的、具有平均孔径为2-30μm的立体交叉微网孔结构的无纺布，而中间层无纺布是一层蓬松状的无纺布。上述专利中透水模板布孔径过大（数百μm）或分布不均匀，水泥浆体容易渗出且堵塞孔洞，影响重复使用次数，同时造成混凝土表面微观结构的差异，形成色差等问题。

专利ZL 200320109580.5公开一种复合微孔膜透气、透水混凝土模板衬垫，排气、排水层由纤维材料或塑料网组成，而透气、透水隔离层是高分子聚合物薄膜材料，但并未对微孔尺寸进行界定。专利ZL 200820067825.5发明了一种混凝土结构施工用相变材料保温型模板衬布，它由纤维基础层、相变材料层及纤维致密层组成。其特点是调节混凝土表面温度。专利ZL 200920084146.3描述了一种对混凝土具有养护功能的模板，具体方案是使用螺杆、螺母将塑料制成的网状骨架支撑层固定在模板上，然后在将渗透性好的过滤层贴附在骨架支撑层上。此专利只是发明了一种模板的固定方式，并未对过滤层的特征作具体描述，且螺母的存在将会影响过滤层的平整性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种透水模板布，使其应用于混凝土时具有优良的排水效果，并且孔洞不容易被堵塞，可多次重复利用，使混凝土的表面层更为致密。

本发明的技术方案为：一种透水模板布，由表面层、中间层和基层通过针刺的方式顺序复合而成，所述中间层为网格布，所述表面层和基层为无纺布，所述基层底面设有一个以上凹槽，所述凹槽至少一端与外部连通。

所述表面层无纺布的纤维直径为20-3000nm，无纺布的孔径为200-2000nm，厚度为20-100μm。

所述基层无纺布的纤维直径为5-50μm，无纺布的孔径为5-50μm，厚度为0.5-3.0mm。

本发明的透水模板布，其表面层的纤维材料为可以进行湿法静电纺丝的聚合物，如聚乙烯醇、聚丙烯腈、聚乙烯醇缩丁醛、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚碳酸酯、聚对苯二甲酰对苯二胺、聚苯乙烯、聚醚醚酮、聚酰亚胺、聚乙烯吡咯烷酮、聚己内酯、纤维素、甲壳素、壳聚糖及明胶等。

中间层、基层的组成材料选自聚丙烯纤维、聚乙烯纤维、聚乙烯醇纤维、聚酯纤维、聚酰胺纤维、芳纶纤维、玻璃纤维和玄武岩纤维中的一种或二种以上以任意比例组成的混合物，其中中间层使用聚合物长丝、基层使用聚合物长度为20-60mm短纤维。

作为优选，所述凹槽的宽度为基层厚度的5-50%，凹槽的深度为基层厚度的5-30%，在此范围内不易发生形变。

当凹槽为两个或两个以上时，优选相邻两个凹槽之间的中心距为凹槽宽度的2-10倍。此范围内能保证基层与模板间有足够的接触面积。

本发明的透水模板布，其制备方法是：

（1）选取网格布，作为中间层，将长度为20-60mm的聚合物纤维制成纤维网，摊铺在中间层网格布上，再采用针刺工艺，形成基层无纺布和中间层网格布的复合体；

（2）对步骤（1）复合体的基层进行轧光处理后，再通过压辊热压在基层底部形成凹槽；

（3）将步骤（1）复合体的中间层作为静电纺丝系统的接受层，通过静电纺丝技术制备纳米纤维，纳米纤维在中间层上均匀堆积形成表面层；

（4）将步骤（3）得到的复合体进行热处理，即得。

作为优选，在步骤（4）的热处理后对基层上的凹槽进行疏水处理，从而更有利于排水。疏水处理可采用喷涂法：用合适浓度的疏水涂层剂直接喷涂在凹槽处，然后烘干、成卷。所用的疏水涂层剂可采用聚有机硅氧烷类及液态硅橡胶。

步骤（1）中将聚合物纤维制成纤维网的方法是：将聚合物纤维经梳理机或开松机在中间层网格布上交叉叠铺制成纤维网，或者是直接由气流成网机制成纤维网。

步骤（1）中针刺工艺中的针刺密度为2-6针/mm²，针刺深度以穿透复合体后再增加2mm为宜。

步骤（3）中的静电纺丝技术为制备纳米纤维的常用手段，是本领域的公知技术。

步骤（4）热处理的目的是去除静电纺丝过程中残留的溶剂，并且消除针刺、轧光、形成凹槽等工序中产生的应力，以提高尺寸稳定性。热处理温度为50-230℃，时间为2-5min。热处理温度因聚合物种类不同而存在差异，一般为低于熔点峰值30℃以上。

本发明所述混凝土用透水模板布具有以下特点：

1、中间层网格布的存在可增加透水模板布的强度，如梯形撕破强力与刺破强力。在施工应用过程中不容易被损坏，从而提高重复使用的可能性；

2、表面层上分布的纳米纤维直径及孔径可以使混凝土表面结构更为致密与均匀，减少色差，表面质量提高，实现更好的抗介质渗入侵蚀能力；同时纳米级别的孔不容易被微米级别的胶凝材料颗粒堵塞，避免再生利用的操作，可增加重复使用次数；

3、表面层上的纳米孔与基层的微米孔，能更好地形成孔隙负压与芯吸作用，从而更有利于混凝土表面多余水分与宏观气泡的排出。

4、表面疏水性的凹槽起导流作用，可以作为多余水分与气泡合理的排出与扩散通道，水分与气泡更容易且迅速排出。为了更好地排水，常规透水模板布在粘贴安装使用时，需要在模板四周预留5cm的材料，而本发明的产品可缩减至3cm，减少材料损耗。

附图说明

图1为本发明的透水模板布的结构示意图。

其中，1-表面层，2-中间层，3-基层，4-凹槽。

具体实施方式

本发明的透水模板布的结构示意图见图1。下面用实施例进一步描述本发明，但所述实施例仅用于说明本发明而不是限制本发明。

以市售的透水模板布（商品名为Zemdrain）作为参考样，标记为A。该产品过滤层孔径约为20μm，底部未设有凹槽。

实施例1

采用聚丙烯网格布作为中间层，将30mm长的聚丙烯短纤维经梳理机在摊开的聚丙烯网格布上交叉叠铺制成纤维网，再采用针刺工艺对其进行针刺和穿刺，针刺密度为6针/mm²，针刺深度以穿透复合体后再增加2mm为准，使无纺布基层的孔径为30μm，厚度为1.5mm，接着对基层进行轧光处理后，再通过压辊热压形成凹槽，凹槽宽度为基层厚度的30%即0.45mm，高度为基层厚度的30%即0.45mm，相邻两个凹槽的中心距为4.5mm；将前述步骤形成的复合体中间层另一面，作为静电纺丝系统的接收层，使聚乙烯醇纳米纤维均匀地形成表面层，纳米纤维的直径大小与表面层孔径尺寸分别为300nm、800nm，厚度约为50μm。将上述含有表面层、中间层和基层的透水模板布进行热处理，热处理温度为135℃，时间为1.5min。

对热处理后的透水模板布的基层凹槽处进行疏水处理。用DowCorning公司的MH-1109以5%的质量浓度直接喷涂在凹槽处，然后烘干、成卷，形成最终产品，标记为B。

实施例2

采用玻璃纤维网格布作为中间层，将30mm长的聚酰胺66短纤维直接由气流成网机制成纤维杂乱排列的纤维网并摊铺在中间层玻璃纤维网格布上，再采用针刺工艺对其进行针刺和穿刺，针刺密度为3针/mm²，针刺深度以穿透复合体后再增加2mm为准，使无纺布基层的孔径为15μm，厚度为3.0mm，接着对基层进行轧光处理后，再通过压辊热压形成凹槽，凹槽宽度为基层厚度的5%即0.15mm，高度为基层厚度的30%即0.90mm，相邻两个凹槽的中心距为1.2mm；将前述步骤形成的复合体中间层另一面，作为静电纺丝系统的接收层，使聚酰胺纳米纤维均匀地形成表面层，纳米纤维的直径大小与表面层孔径尺寸分别为400nm、1000nm，厚度约为80μm。再将上述含有表面层、中间层和基层的透水模板布进行热处理，温度为180℃，时间为0.5min。

对热处理后的透水模板布的基层凹槽处进行疏水处理。用WACKER公司的产品Finish CT 25E以12%的质量浓度直接喷涂在凹槽处，然后烘干、成卷，形成最终产品，标记为C。

实施例3

采用芳纶纤维网格布作为中间层，将45mm长的聚酯短纤维经梳理机在摊开的芳纶纤维网格布上交叉叠铺制成纤维网，再采用针刺工艺对其进行针刺和穿刺，针刺密度为2针/mm²，针刺深度以穿透复合体后再增加2mm为准，使无纺布基层的孔径为20μm，厚度为2.0mm，接着对基层进行轧光处理后，再通过压辊热压形成凹槽，凹槽宽度为基层厚度的40%即0.8mm，高度为基层厚度的20%即0.4mm，相邻两个凹槽的中心距为4mm。将前述步骤形成的复合体中间层另一面，作为静电纺丝系统的接收层，使聚对苯二甲酸乙二醇酯纳米纤维均匀地形成表面层，纳米纤维的直径大小与表面层孔径尺寸分别为500nm、950nm，厚度约为20μm。再将上述含有表面层、中间层和基层的透水模板布进行热处理，热处理温度为220℃，时间为1.8min。

对热处理后的透水模板布的基层凹槽处进行疏水处理。用上海统帅有机硅材料有限公司的HT-18-31液体透明硅橡胶以7%的质量浓度直接喷涂在凹槽处，然后烘干、成卷，形成最终产品，标记为D。

实施例4

采用玄武岩网格布作为中间层，将35mm长的聚乙烯醇短纤维经梳理机在摊开的玄武岩网格布上交叉叠铺制成纤维网，再采用针刺工艺对其进行针刺和穿刺，针刺密度为2针/mm²，针刺深度以穿透复合体后再增加2mm为准，使无纺布基层的孔径为40μm，厚度为0.5mm。接着对基层进行轧光处理后，再通过压辊热压形成凹槽，凹槽宽度为基层厚度的45%即0.225mm，高度为基层厚度的10%即0.05mm，相邻两个凹槽的中心距为1.125mm。将前述步骤形成的复合体中间层另一面，作为静电纺丝系统的接收层，使聚丙烯腈纳米纤维均匀地形成表面层，纳米纤维的直径大小与表面层孔径尺寸分别为300nm、800nm，厚度为60μm。再将上述含有表面层、中间层和基层的透水模板布进行热处理，热处理温度为180℃，时间为5min。

对热处理后的透水模板布的基层凹槽进行疏水处理。用DowCorning公司的MH-1109以5%的质量浓度直接喷涂在凹槽处，然后烘干、成卷，形成最终产品，标记为E。

实施例5

采用聚酯纤维网格布作为中间层，将38mm长的聚丙烯腈短纤维经梳理机在摊开的聚酯纤维网格布上交叉叠铺制成纤维网，再采用针刺工艺对其进行针刺和穿刺，针刺密度为5针/mm²，针刺深度以穿透复合体后再增加2mm为准，使无纺布基层的孔径为35μm，厚度为1.8mm。接着对基层进行轧光处理后，再通过压辊热压形成凹槽，凹槽宽度为基层厚度的30%即0.54mm，高度为基层厚度的20%即0.36mm，相邻两个凹槽的中心距为2.16mm。将前述步骤形成的复合体中间层另一面，作为静电纺丝系统的接收层，使聚甲基丙烯酸甲酯纳米纤维均匀地形成表面层，纳米纤维的直径大小与表面层孔径尺寸分别为450nm、750nm，厚度为70μm。再将上述含有表面层、中间层和基层的透水模板布进行热处理，热处理温度为140℃，时间为4min。

对热处理后的透水模板布的基层凹槽进行疏水处理。用WACKER公司的产品FinishCT 27E以10%的质量浓度直接喷涂在凹槽处，然后烘干、成卷，形成最终产品，标记为F。

性能测试：

（1）混凝土表面改善效果

测试方法：将透水模板布A、B、C、D、E、F分别进行应用，观察使用后混凝土的表面情况，并与未使用透水模板布的混凝土表面进行比较。

（2）排水量测试

测试方法：参考JT/T 736-2009附录A透水模板布排水能力试验。

（3）表面强度测试

测试方法：参考JGJ/T 23-2011回弹法检测混凝土抗压强度技术规程。

（4）临界孔径测试

测试方法：参考GB/T21650压汞法和气体吸附法测定固体材料孔径分布和孔隙度，孔径越小，表明混凝土材料越致密，抗腐蚀介质渗透也能力越强。

（5）氯离子扩散系数测试

测试方法：参考GB/T 50082-2009普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法，数值越小，表明氯离子在混凝土材料中的扩散能力越差，耐久性越好。

性能测试结果见下表：

上述测试结果表明，本发明的透水模板布在排水能力、提高混凝土表面致密度及表面强度等方面均具有较大优势。

Claims

1.一种透水模板布，其特征在于，由表面层、中间层和基层通过针刺的方式顺序复合而成，所述中间层为网格布，表面层和基层为无纺布，基层底面设有一个以上凹槽，所述凹槽至少一端与外部连通；

所述凹槽的宽度为基层厚度的5-50％，凹槽的深度为基层厚度的5-30％；

当凹槽为两个或两个以上时，相邻两个凹槽之间的中心距为凹槽宽度的2-10倍。

2.根据权利要求1所述一种透水模板布，其特征在于，所述表面层无纺布由直径为20-3000nm的纳米纤维制成，表面层无纺布孔径为200-2000nm，厚度为20-100μm。

3.根据权利要求1所述一种透水模板布，其特征在于，所述基层无纺布由直径为5-50μm的纤维制成，基层无纺布孔径为5-50μm，厚度为0.5-3.0mm。

4.根据权利要求1所述一种透水模板布，其特征在于，表面层的纤维材料选自聚乙烯醇、聚丙烯腈、聚乙烯醇缩丁醛、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚碳酸酯、聚对苯二甲酰对苯二胺、聚苯乙烯、聚醚醚酮、聚酰亚胺、聚乙烯吡咯烷酮、聚己内酯、纤维素、甲壳素、壳聚糖或明胶中的任意一种。

5.根据权利要求1所述一种透水模板布，其特征在于，中间层及基层的组成材料选自聚丙烯纤维、聚乙烯纤维、聚乙烯醇纤维、聚酯纤维、聚酰胺纤维、芳纶纤维、玻璃纤维和玄武岩纤维中的一种或二种以上以任意比例组成的混合物。

6.权利要求1至5中任一项所述透水模板布的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)选取网格布，作为中间层，将长度为20-60mm的聚合物纤维制成纤维网，摊铺在中间层网格布上，再采用针刺工艺，形成基层无纺布和中间层网格布的复合体；

(2)对步骤(1)复合体的基层进行轧光处理后，再通过压辊热压在基层底部形成凹槽；

(3)将步骤(2)处理后得到的复合体的中间层上表面作为静电纺丝系统的接受层，通过静电纺丝使纳米纤维在中间层的上表面上均匀地形成表面层；

(4)将步骤(3)得到的复合体进行热处理，即得。

7.根据权利要求6所述透水模板布的制备方法，其特征在于，在步骤(4)的热处理后对基层上的凹槽进行疏水处理。

8.根据权利要求6或7所述透水模板布的制备方法，其特征在于，步骤(4)中热处理的温度为50-230℃，时间为2-5min。