CN104891833A - 适用于水泥基混凝土多种拌制方式的异形复合纤维材料 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种适用于水泥基混凝土与砂浆湿拌干拌多种拌制方式的异形复合纤维材料；所述纤维材料为高分子量聚乙烯改性高强高模量聚烯烃,纤维直径为0.2~1.35mm,纤维材料长度为6~70mm，纤维材料表面浸涂一层改性无机硅酸锂粘结剂，烘干后表面刻凹槽深5~200μm。所述的硅酸锂，采用通过硅酸钠经H-型阳离子交换树脂交换反应得到的硅溶胶，再与氢氧化锂起中和反应生成硅酸锂。所述的改性无机硅酸锂粘结剂，其PH12。本发明的优点在于，这种纤维材料，适用于水泥基混凝土与砂浆湿拌，或者干拌，甚至手工拌制的多种方式的搅拌，搅拌均匀，纤维耐腐蚀性好，可有效提高纤维材料自身在混凝土中的耐久性，能提高混凝土的耐火极限，提高建筑物安全性。

Description

适用于水泥基混凝土多种拌制方式的异形复合纤维材料

技术领域

本发明涉及一种高弹高模量聚烯烃纤维材料，尤其是涉及一种适用于水泥基混凝土与砂浆湿拌干拌多种拌制方式的异形复合纤维材料。

背景技术

水泥基材料至今仍是全世界用量最大的建筑材料，混凝土结构也是国家基本建设中最为广泛应用的结构形式，其在城市建设、水利、海港、交通、民用与工业等领域起着重要角色。

然而，混凝土在应用中出现了诸多问题，严重影响了混凝土耐久性，从而影响了建筑物寿命及安全性，给社会带来了极大地资源浪费及经济损失。所以，混凝土与混凝土结构耐久性，成为了当今混凝土工程中的重大课题。

为提高其耐久性，国际材料科学工作者与工程界开展了半个多世纪的探索与研究，国际上现已一致公认，在混凝土中掺入纤维材料可有助于其裂缝的减少。然而，现在的纤维材料存在诸多不足，如现有纤维必须在强制式搅拌机中才能够彻底分散均匀，甚至在搅拌机搅拌的情况下都分散不均匀，施工工艺要求苛刻，不能满足工程中各种不同的搅拌条件，更不能满足干拌以及手工拌制；再如纤维耐腐蚀性不好，不能与混凝土同寿命等问题。诸如此类施工工艺复杂、纤维在混凝土中分散性不好、纤维耐腐蚀性不好等问题，不仅没有起到应有的提高混凝土耐久性作用，反而会给工程带来新的问题。

发明内容

  本发明旨在克服现有技术的不足，提供一种适用于水泥基混凝土与砂浆湿拌干拌多种拌制方式的异形复合纤维材料；所述纤维材料为高分子量聚乙烯改性高强高模量聚烯烃,纤维直径为0.2~1.35mm,纤维材料长度为6~70mm，纤维材料表面浸涂一层改性无机硅酸锂粘结剂，烘干后表面刻凹槽5~200μm。

所述的硅酸锂，采用通过硅酸钠经H-型阳离子交换树脂交换反应得到的硅溶胶，再与氢氧化锂起中和反应生成硅酸锂。

所述的改性无机硅酸锂粘结剂，其PH>12。

  本发明的优点在于，这种纤维材料，适用于水泥基混凝土与砂浆湿拌，或者干拌，甚至手工拌制的的多种方式的搅拌，搅拌均匀，纤维耐腐蚀性好，可有效提高纤维材料自身在混凝土中的耐久性，且含有填料二氧化硅及助剂阻燃剂，能提高混凝土的耐火极限，提高建筑物安全性。

具体实施方式

下面通过具体的实施例对本发明进一步阐述，但不限制本发明。

所述改性无机硅酸锂粘结剂，为申请人申请的发明专利，申请号为201310207847.2，公布日2013.9.18。

改性无机硅酸锂粘结剂包括下述组分：

硅酸锂            10～25份

硅溶胶            60～75份

    改性粘合剂        10～15份

    其他助剂          0.6～3份，

其中，所述的硅酸锂为由氢氧化锂与硅溶胶在溶剂水中反应制得的硅酸锂，按硅酸锂 10～25份计，包括如下组分：

    去离子水          3～10份

    氢氧化锂          0.5～1.5份

    硅溶胶            5～12份

稳定剂            1～2份，

所述的改性粘合剂为有机氟和/或有机硅改性的丙烯酸乳液。

所述的硅溶胶为钠型硅溶胶。

所述的有机氟和/或有机硅改性的丙烯酸乳液为羟基含氟丙烯酸乳液、全氟烷基丙烯酸酯乳液、氟硅丙烯酸酯乳液、硅丙乳液中的一种或多种的组合。

所述的其他助剂包括增粘剂、消泡剂和防腐剂，按其他助剂0.6～3份计，包括以下组分：

增粘剂            0.3～2.3份

    消泡剂            0.2～0.4份

    防腐剂            0.1～0.3份。

所述的增粘剂选自纳米胶粉、无机凝胶粉、凹凸棒土中的一种或多种的组合。

所述的改性无机硅酸锂粘结剂的制备方法，包括如下步骤：

第一步：硅酸锂的制备：

将制备硅酸锂的各组分加入搅拌釜，充分搅拌反应，反应温度为40～45℃，再在常温下静止反应，制得硅酸锂溶液；

第二步：硅酸锂粘结剂的制备：

将硅酸锂及粘结剂的其他组分在搅拌釜中，在常温下搅拌30～60min过滤，制得改性无机硅酸锂粘结剂。

第一步的搅拌条件为900～1400rpm高速分散，时间为4～6小时，常温下的静置反应时间为96～120小时；第二步的搅拌条件为80～90rpm。

  纤维材料的制作：

   高分子量聚乙烯改性高强高模量聚烯烃母料，干燥至恒重，将物料加入到双螺杆挤出机，螺杆各区设定温度如下：

熔体经过过滤器过滤后，进入纺丝箱体喷丝，依次通过二级环吹风冷却装置，一级风速为0.5~1m/s，风温为30~35℃，二级风速为3~5m/s，风温为15~20℃，出冷却装置的纤维在60℃的热辊上牵伸8倍，再通过加热装置加热，然后在90℃的热辊上牵伸2.5倍，随后通过盛满改性无机硅酸锂粘结剂的恒温槽，温度为43℃，浸涂外表涂层后进入烘箱，根据牵引速度控制烘箱参数，使表面涂层烘干至80%出烘箱进入刻槽设备，根据牵伸速度控制刻槽速率参数，使其槽痕间距为0.5mm~2.4mm，刻槽深度5~200μm，根据纤维直径进行刻槽深度参数设置，随后再次进入烘箱，根据牵伸速率控制烘箱温度，保证纤维材料出烘箱时表面涂层已完全干燥，最后进入切断机得到要求长度纤维材料。

改性无机硅酸锂粘结剂PH>12，可有效提高纤维材料自身在混凝土中的耐久性；含有填料二氧化硅及助剂阻燃剂，能提高混凝土的耐火极限，提高建筑物安全性；其可添加各类纳米级颜料，能根据工程需求做成各种颜色。

纤维表面刻槽使纤维材料表面分布有规则的凹槽，凹槽不仅能起到储水作用，使混凝土起到内养护作用，减少早期养护过程中由于内外温差导致的温度裂缝，还能使水泥浆更好的填充到凹槽里，使纤维与混凝土间结合更加牢固，使纤维很难抽拔出，更好的阻止裂缝的产生，并能大幅提高混凝土力学性能，尤其是其抗折、抗冲击、抗震等性能。

生产过程中特定的长径比控制工艺及纤维成型后表面涂层工艺，使纤维在混凝土中更容易分散，不仅可以用于各种大型强制式搅拌机，也可适用于小型低搅速搅拌机械，甚至可以完全做到人工干拌。

纤维材料基本性能（以42mm材料为例）

在测试使用性能时以C30混凝土配合比为基准，采用两种拌制方式：

1、采用单卧轴强制式搅拌机，搅拌机功率2200W，转速48r/min，搅拌体积30L；

2、采用人工拌合,拌合体积30L；

纤维混凝土基本性能（以42mm材料为例，掺量2.5kg/m³）

。

Claims (2)

1.一种适用于水泥基混凝土多种拌制方式的异形复合纤维材料，其特征在于,所述纤维材料为高分子量聚乙烯改性高强高模量聚烯烃,纤维直径为0.2~1.35mm,纤维材料长度为6~70mm，纤维材料表面浸涂一层改性无机硅酸锂粘结剂，烘干后表面刻凹槽，槽痕间距为0.5mm~2.4mm，刻槽深度5~200μm。

2.如权利要求1所述的适用于水泥基混凝土多种拌制方式的异形复合纤维材料，其特征在于,所述的改性无机硅酸锂粘结剂，其PH>12。