CN103619777A - 混凝土加强用连结线及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的混凝土加强用连结线，其是将多条丝并排地连结而构成的混凝土加强用连结线，其特征在于，由包含40～90重量％的聚乙烯和10～60重量％的聚丙烯的树脂组合物构成，其表面具有压花图样，且能够分离为200～2000dtex的单一的丝。由此，能够防止丝从固化混凝土的表面突出。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土加强用连结线。还涉及混凝土加强用连结线的制造方法以及利用该方法的混凝土表面的形成方法。
背景技术
固化的混凝土对于压缩的抵抗力强、耐火性优异，因此作为道路铺装的材料、建筑物的地面或外壁、隧道的内壁等土木建筑用材料广泛利用。然而，固化的混凝土具有对于压缩强且耐火性优异，而另一方面拉伸力弱、缺乏延展性、随着固化的进行或干燥等体积收缩等的特征。结果，因来自外部的拉伸力而使得混凝土产生变形，有时会发生破裂或混凝土片脱落。
为了解决这样的问题，使用在含有水泥、水、骨料等的流动状态的混凝土中混合丝（filament）而得到的加强混凝土。已知混合丝的混凝土与未混合丝的混凝土相比，韧性有飞跃性的改善。
在混凝土中混合的丝，已知根据其材料和尺寸等，固化时的混凝土的物性会发生变化，尝试了在混凝土中混合各种丝。其中，由合成树脂构成的丝、特别是聚丙烯丝在强度方面优异，廉价且容易操作，故而被广泛使用。
在实际的施工现场中，为了得到混合有丝的混凝土成形体，在含有水泥、水、骨料等的流动状态的混凝土中混合丝，使其固化。为了得到韧性优异的混凝土，在混凝土中混合的丝优选纤度大且长的丝。通过使用这样的丝，难以从固化的混凝土中抽出。然而，当丝的纤度增大时，丝变硬、刚性强。因此，当将纤度大的丝混合在流动状态的混凝土中时，出现在混凝土固化之前丝从混凝土的表面突出的问题。
作为对于该问题的处理方法，采用如下方法：在混凝土固化之前，通过填塞操作将从表面突出的丝从混凝土的表面压入其中，或者在混凝土固化后，将从表面突出的丝烧掉，或用砂浆层包覆表面。然而，这些方法除了将流动状态的混凝土进行浇注的操作以外，还另外需要填塞操作等操作，变得繁杂。
另一方面，专利文献1记载了长度为0.5～6mm的混凝土加强用的单丝。这样，通过缩短在混凝土中混合的单丝的长度（具体地为6mm以下），使得丝不从固化的混凝土的表面突出。作为这里所使用的单丝，例示了聚丙烯纤维，记载其直径为100μm以下。
然而，在使用专利文献1中记载的单丝作为混凝土加强用的丝的情况下，由于单丝的长度短，所以单丝与混凝土密合的面积小，得不到充分的混凝土加强效果。
通过在混凝土中混合纤度小的单丝，能够抑制丝从混凝土表面突出。然而，在单丝的纤度小的情况下，单丝容易相互缠绕，因此在混凝土中的分散性变差，结果，混凝土的强度就会变得不足。
因此，专利文献2记载了由将聚丙烯单轴拉伸连线带解纤得到的假捻线的短纤维构成的混凝土强化用聚丙烯纤维。此时，丝的纤度较小，记载了单线的纤度为5～100dr。这样，由于为多条纤维被适度解纤的连线形状，所以当与混凝土混合时具有适度的集束性和分散性。
然而，专利文献2中记载的连线状的聚烯烃丝是将纤度较低的聚烯烃丝捻起来得到的连线，因此，在混凝土中混合时，捻绕没有完全解开，有时混凝土以在混凝土中聚烯烃丝间残留着空间的状态固化。即，混凝土中的丝的分散性还说不上充分，有时混凝土加强效果不够。现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平08－49205号公报
专利文献2：日本特开平10－265246号公报
发明内容
发明所要解决的课题
本发明是为了解决上述课题而完成的，其目的在于提供一种能够防止丝从固化混凝土的表面突出、在混凝土中的分散性良好、且加强效果优异的混凝土加强用连结线及其制造方法。
用于解决课题的手段
上述课题通过提供下述混凝土加强用连结线而得到解决，该混凝土加强用连结线是将多条丝并排地（Side-by-Side）连结而构成的混凝土加强用连结线，其特征在于，由包含40～90重量％的聚乙烯和10～60重量％的聚丙烯的树脂组合物构成，在其表面具有压花图样，且能够分离为200～2000dtex的单一的丝。
此时，上述混凝土加强用连结线优选长度（L）为25～75mm。上述混凝土加强用连结线还优选厚度（T）为0.2～1.0mm。上述混凝土加强用连结线还优选将3～10条上述丝并排地连结而构成。另外，在上述混凝土加强用连结线中，优选以拉伸倍率8～25倍单轴拉伸而得到。
上述课题还可以通过提供下述混凝土加强用连结线的制造方法而解决，该制造方法的特征在于，包括：将包含聚乙烯和聚丙烯的树脂组合物从喷嘴挤出，得到多条丝并排地连结的未拉伸线的第一工序；对上述第一工序中得到的未拉伸线进行单轴拉伸，得到拉伸线的第二工序；对上述第二工序中得到的拉伸线进行压花加工的第三工序；和将上述第三工序中进行压花加工后的拉伸线切断为规定的长度的第四工序。
上述课题还通过提供下述混凝土表面的形成方法而解决，该混凝土表面的形成方法的特征在于，将混凝土加强用连结线加入到流动状态的混凝土中并进行搅拌，将所得到的混合物浇注后，使表面平整并使其固化。此时，在优选的实施方式中，上述表面为混凝土地面的上表面。
上述课题还通过提供混凝土地面而解决，该混凝土地面是将混凝土加强用连结线、水泥、水和骨料混合并固化而得到的。
发明的效果
本发明的混凝土加强用连结线能够防止丝从固化混凝土的表面突出。另外，本发明的混凝土加强用连结线在混凝土中的分散性良好，且加强效果优异。此外，根据本发明的制造方法，能够简便地得到这样的混凝土加强用连结线。
附图说明
图1是表示用于进行实施例的评价试验2的装置的图。
图2是表示进行实施例的评价试验2的状态的图。
具体实施方式
本发明的连结线是将多条丝并排地连结而构成的混凝土加强用连结线，由包含聚乙烯和聚丙烯的树脂组合物构成，在其表面具有压花图样，且能够分离成单一的丝。
本发明的连结线的最大的特征在于由包含聚乙烯和聚丙烯的树脂组合物构成。
仅由聚丙烯构成的丝硬、弯曲反弹应力大，而本发明的连结线以规定的比率配合有聚乙烯和聚丙烯，因此能够降低丝的弯曲反弹应力。因此，本发明的连结线，在用抹子或泥刀等将浇注后的固化中的混凝土的表面变得平整后，丝难以再从混凝土表面起来，不易变成突出的状态。
另外，本发明的连结线由于以规定的比率配合有聚乙烯和聚丙烯，所以丝之间的连结部（丝之间的边界、或丝之间形成的薄膜）容易裂开，在与流动状态的混凝土混合时，并排地连结的丝容易分离成单一的丝，容易从该裂开的连结部起毛。因此，水泥或骨料与丝充分缠结，能够辅助防止弄平整后的突出、以及锚定效果（从混凝土中脱出的难易度）。
作为上述树脂组合物所含的聚乙烯，可以列举高密度聚乙烯、直链状低密度聚乙烯、低密度聚乙烯等。这些之中，优选拉伸性良好且强度高的直链状低密度聚乙烯或高密度聚乙烯，更优选高密度聚乙烯。聚乙烯的熔体流动速率（以下，有时简称为MFR）（190℃、2160g负荷）优选为0.05～30g／10min，更优选为0.1～5g／10min。
作为上述树脂组合物所含的聚丙烯，可以列举丙烯均聚物、乙烯－丙烯嵌段共聚物或者无规共聚物等公知的聚丙烯。这些之中，作为要求高强度的混凝土加强用丝，优选丙烯均聚物，特别优选等规聚丙烯。聚丙烯的MFR（230℃、2160g负荷）优选为0.05～30g／10min，更优选为0.1～5g／10min。
上述树脂组合物中的聚乙烯的含量为40～90重量％，聚丙烯的含量为10～60重量％。当聚乙烯的含量小于40重量％、聚丙烯的含量超过60重量％时，弯曲反弹应力增大，丝在混凝土表面突出。聚乙烯的含量优选为45重量％以上，更优选为50重量％以上，进一步优选为55重量％以上。此时，聚丙烯的含量优选为55重量％以下，更优选为50重量％以下，进一步优选为45重量％以下。
另一方面，当聚乙烯的含量超过90重量％、聚丙烯的含量小于10重量％时，分离性降低。聚乙烯的含量优选为80重量％以下，更优选为75重量％以下，进一步优选为70重量％以下。此时，聚丙烯的含量优选为20重量％以上，更优选为25重量％以上，进一步优选为30重量％以上。
另外，在上述树脂组合物中，除了聚乙烯和聚丙烯之外，在不损害本发明的效果的范围内，还可以添加抗氧化剂、光稳定剂、紫外线吸收剂、中和剂、润滑剂、抗菌剂、阻燃剂、抗静电剂、无机填充材料、有机填充材料、颜料、增塑剂等添加剂。
本发明的连结线的制造方法包括：将包含聚乙烯和聚丙烯的树脂组合物从喷嘴挤出，得到多条丝并排地连结的未拉伸线的第一工序；对该第一工序中得到的未拉伸线进行单轴拉伸得到拉伸线的第二工序；对该第二工序中得到的拉伸线进行压花加工的第三工序；和将该第三工序中进行压花加工后的拉伸线切断为规定的长度的第四工序。
在第一工序中，将聚乙烯和聚丙烯以规定的配合比投入挤出机中进行熔融混炼，从喷嘴挤出丝，得到未拉伸线。此时得到的未拉伸线是多条丝并排地连结得到的。因此，第一工序中的挤出机的喷嘴以多个孔相互结合或者接近的方式构成。孔的数量增多时，不仅拉伸线容易重叠在一起而难以进行压花加工，而且在混合于混凝土中时难以分离成单一的丝。另外，孔的数量变少时，丝在混凝土中的分散性差。因此，孔的数量优选为3～10个，更优选为4～6个。孔的形状不限于圆形或椭圆形，也可以为三角形、四边形等多边形、Y形、星形等异形截面形状。
接着，在第二工序中，对第一工序中得到的未拉伸线进行单轴拉伸得到拉伸线。由此，能够使分子链在长度方向上取向，制成拉伸强度高且伸长率小的丝。另外，能够使得在宽度方向伸长困难，使丝的连结部容易裂开。具体而言，将从喷嘴挤出的未拉伸线冷却后，利用热辊式、热板式、热风烘箱式等的热拉伸机进行单轴拉伸，得到拉伸线。若拉伸倍率低，则丝无法获得强度，而且连结部容易在宽度方向伸长，连结部难以裂开。若拉伸倍率高，则拉伸中丝断裂，难以生产，因此优选的拉伸倍率为8～25倍，更优选为10～16倍。
另外，在第三工序中，对第二工序中得到的拉伸线实施压花处理，在其表面形成凹凸。具体而言，可以举出使拉伸线通过压花辊的方法等。接着，在第四工序中，将第三工序中进行压花加工后的拉伸线切断成规定的长度，得到本发明的连结线。本发明的连结线由于通过第三工序实施压花加工，所以通过在表面形成的凹凸，能够得到高的锚定效果，而且，在第三工序和第四工序中，丝之间的连结部损伤，成为一部分裂开的状态，在加入到混凝土中进行搅拌时，容易分离成单一的丝。
构成这样得到的本发明的连结线的单一的丝的纤度为200～2000分特（以下，有时简称为dtex）。在得到韧性优异的混凝土的情况或用作防止混凝土片脱落的情况下，在混凝土中混合的丝，每1条该丝的拉伸强度和拉伸弹性模量高、纤度大的丝较好。然而，当丝的纤度过大时，丝从混凝土的表面突出。另一方面，当纤度过小时，与混凝土混合时（或者，混合前的装入丝的袋中）丝会成为团状（所谓的被称为纤维球的现象），丝在混凝土中的分散性降低。构成连结线的单一的丝的纤度优选为400～1000dtex。
长度过长时容易形成纤维球，过短时得不到充分的锚定效果，因此本发明的连结线的长度方向的长度（L）优选为25～75mm，更优选为30～65mm。厚度过厚时弯曲反弹应力增高，过薄时丝在混凝土中的分散性降低，因此本发明的连结线的厚度（T）优选为0.2～1.0mm，更优选为0.4～0.8mm。另外，当宽度过宽时分离性降低，过窄时丝在混凝土中的分散性降低，因此本发明的连结线的宽度（W）优选为0.6～3.5mm，更优选为1.0～2.6mm。
此外，本发明的连结线为丝并排地优选连结3～10条、更优选连结4～6条的结构，即使单一丝显示50～300的高的长径比（L／（将截面积设为圆的面积时算出的直径（R））），在混凝土混合中也能够逐渐分离成单一的丝，由于丝在混凝土中的分散性良好，所以可以得到丝与混凝土的密合面积大的（加强效果高的）混凝土。另外，该连结线的弯曲反弹应力优选为80mN以下，更优选为60mN以下。
将本发明的连结线加入到包含水泥、水、骨料等的流动状态的混凝土中进行搅拌，将所得到的混合物浇注后使其固化，由此形成加强混凝土。本发明的混凝土为包含水泥、骨料和破碎物、水的混合物。作为该骨料，大多情况下使用粗骨料和细骨料（砂）两者，但仅使用细骨料的、所谓的砂浆也包括在本发明的混凝土中。
本发明的连结线通过丝并排地连结而构成，聚乙烯和聚丙烯以规定的比率配合，表面具有压花图样。因此，在与流动状态的混凝土混合时，分离成单一的丝，从裂开的连结部起毛。因此，水泥和骨料与丝充分缠结，能够辅助防止弄平整后的突出、和锚定效果。
另外，当在混凝土中混合的连结线的量增加时，成本升高，与此同时，混凝土的流动性下降，混凝土施工性变差。另一方面，当在混凝土中混合的连结线的量减少时，得不到充分的混凝土加强效果。因此，在混凝土中混合的连结线的量优选为2～10kg／m3。
另外，本发明的优选实施方式为将连结线加入到流动状态的混凝土中进行搅拌，将所得到的混合物浇注后，使表面平整并使其固化的混凝土表面的形成方法。通过这样操作，能够防止丝从固化的混凝土表面突出，能够形成外观良好的混凝土表面。
本发明的混合有连结线的混凝土所使用的场所没有特别限定，能够作为道路铺装的材料、建筑物的地面或外壁、隧道的内壁等土木建筑用材料广泛利用。例如，本发明的连结线适合用于形成混凝土地面的情况，能够防止丝从固化混凝土的表面突出，不需要花费除去从表面突出的丝的时间和劳动，混凝土地面的外观也不会受到损害。
实施例
下面，利用实施例进一步具体地说明本发明。
实施例1
［连结线的制作］
将高密度聚乙烯（密度0.95g／cm3、MFR1.0g／10min（190℃、2160g负荷），以下有时简称为PE）和聚丙烯（密度0.91g／cm3、MFR0.5g／10min（230℃、2160g负荷），以下有时简称为PP）以60：40的重量比混合得到混合物，将得到的混合物投入挤出机，从以彼此相接的方式在直线上配置有4个直径为1.2mm的圆形孔的喷嘴排出。从喷嘴排出的线在水槽中冷却后，使用热风式的拉伸装置以拉伸倍率12倍拉伸，得到4条丝并列地连结的连结线。并且，将所得到的拉伸线送入辊间距离调整为0.15mm的压花加工机，对拉伸线表面实施菱形图案的压花加工后将其切断，得到连结线。这样操作得到的连结线，宽度（W）为1.3mm，厚度（T）为0.42mm，纤度为3200dtex（每1条丝的纤度为800dtex）。
［评价试验1（最大点强度、断裂伸长率、拉伸弹性模量）］
按照JIS L1013对所得到的连结线的物性进行测量，结果，最大点强度为6～8cN／dtex，断裂伸长率为9～12％，拉伸弹性模量为8～11GPa。
［评价试验2（弯曲反弹应力）］
如图1所示，准备电子天秤2和具有夹持具4的支架5。将夹持具4以与电子天秤2的称量盘3平行的状态固定，与电子天秤2的称量盘3的上部的距离为5mm。接着，将连结线切割成长度50mm作为试验片1，以从夹持具4向下方垂直方向露出20mm的方式，用该夹持具4夹持。然后，如图2所示，将试验片1的下端缓慢放在电子天秤2的称量盘3的中央，静置1分钟。将在该状态下电子天秤2显示的负荷作为弯曲反弹应力（31mN）。结果表示在表1中。
［评价试验3（连结线的状态）］
（1）分离性
在上述评价试验2之后，按照以下的评价基准，评价在连结线的连结部是否存在裂开的部分，结果评价为A。结果表示在表1中。
A：连结部存在裂开的部分，揉搓连结线则分离成单一的丝。
B：存在在端部裂开的部分和没有裂开的部分，强烈揉搓连结线则分离成单一的丝。
C：连结部没有裂开的部分，即使强烈揉搓连结线，也基本上不分离成单一的丝。
（2）细毛
另外，在上述评价试验2之后，观察连结线的裂口是否有细毛，按照以下的评价基准进行评价，结果评价为A。结果表示在表1中。
A：有细毛。
B：略微有细毛。
C：没有细毛。
［评价试验4（附着试验）］
附着试验按照有关社团法人日本混凝土工学协会的JCI规定集（1977－2002）纤维加强混凝土的试验方法的基准“JCI－SF8纤维的附着试验方法”，测定最大拉拔负荷（N）和滑动量到3mm为止的负荷―滑动曲线下的面积（（N·mm）以下，有时称为拉拔能）。最大拉拔负荷为325N，拉拔能为642N·mm。结果表示在表1中。
［评价试验5（混凝土形成试验）］
在包含硅酸盐水泥、细骨料、粗骨料和AE（Air Entraining：引气）减水剂的混凝土材料（水水泥比（水的重量相对于水泥的重量的比例）：0.65）中，添加3kg／m3的将连结线切割成长度58mm的线，用混凝土混合机混合。然后，将添加有连结线的混凝土材料浇注在模架中后，使用泥刀将混凝土表面弄平整，目测观察表面的状态。评价基准如下，评价为A。评价结果表示在表1中。
A：没有丝的突出。
B：略微观察到有丝的突出。
C：由于突出的丝基本上没有分离所以显眼。
D：大量丝突出。
实施例2、3、比较例1～3
除了将PE与PP的配合比如表1所示进行变更以外，与实施例1同样操作制作连结线，进行评价试验2、3和5。将结果汇总表示在表1中。
比较例4
除了不进行压花加工（第三工序）以外，与实施例1同样操作制作连结线，进行评价试验2～4。结果表示在表1中。
[表1]
※表中，“-”表示未评价。
如表1所示，由包含40～90重量％的聚乙烯和10～60重量％的聚丙烯的树脂组合物构成的实施例1～3的连结线，弯曲反弹应力小，连结部的易裂程度和细毛的产生良好，在混凝土形成试验中丝的突出被抑制。相对于此，仅由聚乙烯构成的比较例1中，连结部难以裂开，在混凝土形成试验中，突出的丝基本上不分离所以显眼。另外，在聚丙烯的含量超过60重量％的比较例2和比较例3中，弯曲反弹应力大，在混凝土形成试验中大量的丝突出。另外，对实施例1和比较例4进行比较可知，通过对连结线实施压花处理，分离性良好，并且能够得到附着试验中的良好的锚定效果。
符号说明
1：试验片；2：电子天秤；3：称量盘；4：夹持具；5：支架。
Claims (9)
1.一种混凝土加强用连结线，其特征在于：
其是将多条丝并排地连结而构成的混凝土加强用连结线，由包含40～90重量％的聚乙烯和10～60重量％的聚丙烯的树脂组合物构成，其表面具有压花图样，且能够分离为200～2000dtex的单一的丝。
2.如权利要求1所述的混凝土加强用连结线，其特征在于：
长度L为25～75mm。
3.如权利要求1或2所述的混凝土加强用连结线，其特征在于：
厚度T为0.2～1.0mm。
4.如权利要求1～3中任一项所述的混凝土加强用连结线，其特征在于：
其是将3～10条所述丝并排地连结而构成的。
5.如权利要求1～4中任一项所述的混凝土加强用连结线，其特征在于：
其是以拉伸倍率8～25倍进行单轴拉伸而成的。
6.一种混凝土加强用连结线的制造方法，用于制造权利要求1～5中任一项所述的混凝土加强用连结线，该制造方法的特征在于，包括：
第一工序，将包含聚乙烯和聚丙烯的树脂组合物从喷嘴挤出，得到多条丝并排地连结的未拉伸线；
第二工序，对所述第一工序中得到的未拉伸线进行单轴拉伸，得到拉伸线；
第三工序，对所述第二工序中得到的拉伸线进行压花加工；和
第四工序，将所述第三工序中进行压花加工后的拉伸线切断为规定的长度。
7.一种混凝土表面的形成方法，其特征在于：
将权利要求1～5中任一项所述的混凝土加强用连结线加入到流动状态的混凝土中进行搅拌，将所得到的混合物浇注后，使表面平整并使其固化。
8.如权利要求7所述的混凝土表面的形成方法，其特征在于：
所述表面为混凝土地面的上表面。
9.一种混凝土地面，其特征在于：
其是将权利要求1～5中任一项所述的混凝土加强用连结线、水泥、水和骨料混合并使其固化而得到的。
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