CN113089160B - 一种基于海绵城市的间隔织物增强透水混凝土的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于海绵城市的间隔织物增强透水混凝土，间隔织物与混凝土复合而成。间隔织物是由上下两个面层和中间的间隔层构成；各组间隔纱间以一定距离间隔，形成间隔层。该种间隔织物中的上下面层可以起到增强透水混凝土的效果，防止透水混凝土开裂；该种间隔织物中的间隔层可以连接上下面层，间隔丝采用粗旦高模，可以起到更好的支撑作用，形成更好的整体增强效果，并形成排水效果更好的竖式排水带，提高了透水混凝土的透水性能。该种间隔织物增强透水混凝土，既具有更好的透水性能，还具有更好的强度，可提高透水性能20％以上，提高强度50％以上，属于高性能纺织品增强透水混凝土。

Description

一种基于海绵城市的间隔织物增强透水混凝土的制备方法
技术领域
本发明涉及高性能纤维增强复合材料，特别涉及一种基于海绵城市的间隔织物增强透水混凝土的制备方法。
背景技术
海绵城市，是新一代城市雨洪管理概念，是指城市能够像海绵一样，在适应环境变化和应对雨水带来的自然灾害等方面具有良好的弹性，也可称之为“水弹性城市”。海绵城市要求道路混凝土具有透水性，在下雨时不仅可以透水，方便“海绵”蓄水。
目前混凝土路面的透水性差，而且道路两侧管道的排水能力有限，汛期雨水不能够被即时排掉，容易导致城市内涝。并且混凝土也存在容易开裂破碎等缺点，需要增强。已经有现有技术关注混凝土的透水性，但是没有增强措施。例如在CN201710461590.1（一种透水混凝土）、CN201810644591.4（一种透水水泥混凝土及其制备方法）中通过调整混凝土组分配比赋予透水性能，没有额外的增强措施；在CN201710374266.6 （一种透水混凝土）中通过调整混凝土组分配比赋予透水性能，通过纤维提高混凝土的强度，但纤维不连续性导致其增强效果有限。现有技术也有采用织物增强混凝土的相关研究，但是并不涉及其透水性。在CN107675831、CN207466003、CN207469582中公布了一种三维多层-中空纤维增强砼毯，这三项已公布专利中显示其具有较好的机械性能，可以起到一定的增强作用，且其防水、防渗性能非常好，很明显无法起到透水作用；在CN202882222中也公布了一种立体网格增强织物，可用于增强混凝土，也无明显的透水性能；在CN204435579中公布的三维编织中空织物，用于增强发泡水泥保温板，起到增强效果，无明显透水性能；在间隔织物方面，也有其它专利（CN101519827）公布过经编间隔针织物，但针织物中丝线多以线圈形式存在，容易变行，对混凝土增强效果有限。
发明内容
本发明提供一种基于海绵城市的间隔织物增强透水混凝土及其制备方法。
一种间隔织物，间隔织物是由上下两个面层和中间的间隔层构成；上下两面层为经纱、纬纱按照平纹或斜纹组织规律交织而成，间隔长丝在上下两面层穿梭、交织，间隔长丝每4根为一组，各组间隔丝间以一定距离间隔，形成间隔层。
具体的，面层中长丝1为纬纱，长丝2为经纱，两者按照平纹或斜纹组织规律交织；面层5中长丝3每隔一定数量的长丝1，便会交织到另一个面层6的下一根长丝1，然后紧接着交织回原先面层5；在面层5中的长丝3从面层5交织到面层6再交织回面层5的同时，面层6中的长丝3对称性地从面层6交织到面层5再交织回面层6，形成间隔层，而且长丝3在上下两层交织的局部位置，形成4根连接上下面层的z向长丝；这四根z向长丝与透水混凝土中颗粒不形成完成贴合，从而使得每根z向长丝沿长丝表面形成一个排水通道，另外，这四根z向长丝间距较小，从而与透水混凝土形成一个透水性较优的排水带。
从z向视角观看，面层5和面层6中的长丝3在同一位置，且每隔一定数量长丝2，便有一组长丝3。
长丝1为织造过程中的纬纱，沿x、z方向等间距排列；
长丝2为织造过程中按照不同组织规律交织的经纱，沿y方向等间距排列；
长丝3为织造过程中的间隔纱，沿y方向等间距排列。
为确保面层织物结构不松散，间隔织物的面层中长丝1和长丝2的排列密度不宜稀疏，间距为1-20mm；
为保证透水性能，排水带的分布密度不宜太小，但又保证间隔织物中透水混凝土的整体性，排水带的分布密度又不宜过密，因此优选的排水带间距范围为3cm~30cm。
长丝1和长丝2选用高模长丝，优选POM、PET、UHMEPE长丝，以便使得面层具有较好的增强效果和抑制开裂的效果；
长丝3选用中空多孔粗旦高模长丝或内凹形截面粗旦高模长丝，优选POM、PET长丝，以便起到支撑上下两个面层的作用，更好地增强透水混凝土。
间隔织物的成型方法为：
（1) 经丝排列：首先，经丝2连续排列不少于4根，然后间隔丝3连续排列不少于2根，依此循环重复排列；
（2）经丝2的交织规律：经丝2与纬丝1按照平纹或斜纹组织规律交织；
（3）间隔丝3的交织规律：间隔丝3至少与3根纬丝1形成交联区，交联区间所间隔的纬纱根数不少于4根，交联区内间隔丝从一个面层交织到一个面层的纬纱，然后紧接着交织回初始面层；
（4）相邻间隔丝3的交织规律沿Z向上下对称，非交联区的间隔丝3按照平纹组织与纬丝1交织。
此处经丝2和纬丝1为高模实心长丝；间隔丝3为中空多孔状粗旦高模长丝，或内凹形截面粗旦高模长丝。
一种基于海绵城市的间隔织物增强透水混凝土的制备方法，上述间隔织物与混凝土复合而成。
一种基于海绵城市的间隔织物增强透水混凝土的制备方法，包括以下步骤：制备间隔织物；将织物上下两面整理平整；在织物间隔层浇注透水混凝土；脱模、养护即得成品。
该种间隔织物中的上下面层可以起到增强透水混凝土的效果，防止透水混凝土开裂；该种间隔织物中的间隔层可以连接上下面层，间隔丝采用粗旦高模，可以起到更好的支撑作用，形成更好的整体增强效果；间隔丝直径较粗且表面凹凸不平，不易与透水混凝土完全贴合，从而在纤维表面或者纤维内部形成一定大小的排水通道，另外在排列紧密的交联处局部区域，不少于4根的间隔丝之间的间距很小，一组间隔丝内很容易形成更多孔隙，从而形成排水效果更好的竖式排水带，提高了透水混凝土的透水性能。间隔织物中的间隔长丝采用中空多孔粗旦高模长丝或者内凹形截面粗旦高模长丝，与透水混凝土在长丝表面或内部形成排水通道，并在局部交联区域共同形成排水带，可有效提高透水混凝土的排水性能；间隔长丝采用的是粗旦高模长丝起到支撑上下两个面层的作用，有助于提高整体增强透水混凝土的效果；间隔织物的上下面层采用高模长丝，可有效增强透水混凝土的强度，抑制混凝土开裂。
该种间隔织物增强透水混凝土，既具有更好的透水性能，还具有更好的强度，可提高透水性能20%以上，提高强度50%以上，属于高性能纺织品增强透水混凝土。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为间隔织物增强混凝土示意图；
图2为间隔织物示意图；
图3为图2中虚线方框处不同角度的织物结构；
图4为经丝排列方式；
图5为间隔丝横截面、纵截面的剖面图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
图1是图2中间隔织物与透水混凝土复合而成，间隔织物的上下两面刚好是透水混凝土上下两面；
图2、3间隔织物是由上下两个面层和中间的间隔层构成；面层中长丝1为纬纱，长丝2为经纱，两者按照平纹或斜纹组织规律交织；面层5中长丝3每隔一定数量的长丝1，便会交织到另一个面层6的下一根长丝1，然后紧接着交织回原先面层5；在面层5中的长丝3从面层5交织到面层6再交织回面层5的同时，面层6中的长丝3对称性地从面层6交织到面层5再交织回面层6，形成间隔层，而且长丝3在上下两层交织的局部位置，形成4根连接上下面层的z向长丝；这四根z向长丝与透水混凝土中颗粒不形成完成贴合，从而使得每根z向长丝沿长丝表面形成一个排水通道，另外，这四根z向长丝间距较小，从而与透水混凝土形成一个透水性较优的排水带。
从z向视角观看，面层5和面层6中的长丝3在同一位置，且每隔一定数量长丝2，便有一组长丝3。
长丝1为织造过程中的纬纱，沿x、z方向等间距排列；
长丝2为织造过程中按照不同组织规律交织的经纱，沿y方向等间距排列；
长丝3为织造过程中的间隔纱，沿y方向等间距排列。
为确保面层织物结构不松散，图2中间隔织物的面层中长丝1和长丝2的排列密度不宜稀疏，间距为1-20mm；
为保证透水性能，排水带的分布密度不宜太小，但又保证间隔织物中透水混凝土的整体性，排水带的分布密度又不宜过密，因此优选的排水带间距范围为3cm~30cm。
长丝1和长丝2选用高模长丝，优选POM、PET、UHMEPE长丝，以便使得面层具有较好的增强效果和抑制开裂的效果；
长丝3选用中空多孔粗旦高模长丝或内凹形截面粗旦高模长丝，优选POM、PET长丝，以便起到支撑上下两个面层的作用，更好地增强透水混凝土。图5（a）、（b）展示了长丝3的剖面图，分别为内凹形截面、中空多孔状粗旦高模长丝。
间隔织物的成型方法为：
（1) 经丝排列：首先，经丝2连续排列不少于4根，然后间隔丝3连续排列不少于2根，依此循环重复排列；
（2）经丝2的交织规律：经丝2与纬丝1按照平纹或斜纹组织规律交织；
（3）间隔丝3的交织规律：间隔丝3至少与3根纬丝1形成交联区，交联区间所间隔的纬纱根数不少于4根，交联区内间隔丝从一个面层交织到一个面层的纬纱，然后紧接着交织回初始面层；
（4）相邻间隔丝3的交织规律沿Z向上下对称，非交联区的间隔丝3按照平纹组织与纬丝1交织。
此处经丝2和纬丝1为高模实心长丝；间隔丝3为中空多孔状粗旦高模长丝，或内凹形截面粗旦高模长丝。
一种基于海绵城市的间隔织物增强透水混凝土的制备方法，上述间隔织物与混凝土复合而成。
一种基于海绵城市的间隔织物增强透水混凝土的制备方法，包括以下步骤：制备间隔织物；将织物上下两面整理平整；在织物间隔层浇注透水混凝土；脱模、养护即得成品。
实施例1
长丝1、长丝2选择POM长丝，长丝3选择中空多孔粗旦高模PET长丝，长丝1和长丝2间距为2mm，排水带间距为5cm。
实施例2
长丝1、长丝2选择UHMEPE长丝，长丝3选择中空多孔粗旦高模POM长丝，长丝1和长丝2间距为5mm，排水带间距为10cm。
对比例1
不采用网格纺织品增强，单独浇注混凝土，其余与实施例1相同。
对比例2
长丝1和长丝2间距为25mm，其余与实施例1相同。
按照GB/50081-2002进行强度检测，GB/T25993-2010进行透水性性能检测。
28d抗压强度（MPa） 抗折强度（MPa） 透水系数（mm/s）
实施例1 35 3.8 1.5
实施例2 30 3.3 1.3
对比例1 19 2.5 1.0
对比例2 22 2.7 1.1
采用间隔织物与透水混凝土复合，既赋予提高了透水性能，又起到增强透水混凝土的效果。间隔织物中的间隔丝采用中空多孔粗旦高模长丝或者内凹形截面粗旦高模长丝，以便与透水混凝土形成排水通道；间隔丝每4根为一组，一组间隔丝内很容易形成排水带；各组间隔丝间以一定距离间隔，以便保证透水混凝土的完整性，不影响透水混凝土的整体强度。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (5)

1.一种用于增强透水混凝土的间隔织物，其特征在于，间隔织物是由上下两个面层和中间的间隔层构成；上下两面层为经纱、纬纱按照平纹或斜纹组织规律交织而成，间隔纱在上下两面层穿梭、交织，间隔纱每4根为一组，各组间隔纱间以一定距离间隔，形成间隔层，
间隔纱在上下两层交织的局部位置，形成4根连接上下面层的z向长丝；这四根z向长丝与透水混凝土形成一个排水带；
经纱沿y方向等间距排列；间隔纱沿y方向等间距排列；
面层中经纱和纬纱的排列密度不宜稀疏，间距为1-20mm；
经纱和纬纱选用高模长丝，间隔纱选用中空多孔粗旦高模长丝或内凹形截面粗旦高模长丝，其中中空多孔粗旦高模长丝中的多孔是指纤维的壁存在多个孔；
排水带间距范围为3cm~30cm。
2.根据权利要求1所述的间隔织物，经纱和纬纱优选POM、PET、UHMEPE长丝；间隔纱优选POM、PET长丝。
3.根据权利要求1或2所述的间隔织物，间隔织物的成型方法为：
（1)经纱排列：首先，经纱连续排列不少于4根，然后间隔纱连续排列不少于2根，依此循环重复排列；
（2）经纱的交织规律：经纱与纬纱按照平纹或斜纹组织规律交织；
（3）间隔纱的交织规律：间隔纱至少与3根纬纱形成交联区，交联区间所间隔的纬纱根数不少于4根，交联区内间隔丝从一个面层交织到一个面层的纬纱，然后紧接着交织回初始面层；
（4）相邻间隔纱的交织规律沿Z向上下对称，非交联区的间隔纱按照平纹组织与纬纱交织。
4.一种基于海绵城市的间隔织物增强透水混凝土，由权利要求1-3任一项所述的间隔织物与混凝土复合而成。
5.根据权利要求4所述的基于海绵城市的间隔织物增强透水混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：制备间隔织物；将织物上下两面整理平整；在织物间隔层浇注透水混凝土；脱模、养护即得成品。
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