CN100999393A - 一种中空多孔纤维在抹灰水泥基材料中的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种中空多孔纤维在抹灰水泥基材料中的应用，该中空多孔纤维为聚丙烯类增强纤维，该纤维截面具有中空并带有3～9个孔的结构，中空度大于20％，纤维的成空率大于98％，纤维直径20μm～50μm，强度＞500N/mm2，弹性模量＞3500N/mm2，延伸率为15～30％，长度6～25mm，纤维根数76～200百万/kg，密度＞0.70g/cm3，应用于内外墙抹灰、天面找平层、地坪、水池批荡、停车场细石混凝土磨耗层、泡沫混凝土等抹灰水泥基材料中，可提高抹灰水泥基材料的抗裂性能、保温节能性能，还可提高其抗火灾爆裂的性能。

Description

一种中空多孔纤维在抹灰水泥基材料中的应用
【技术领域】
本发明涉及一种中空多孔纤维的应用，特别涉及的是该纤维在抹灰水泥基材料中的应用。
【背景技术】
目前，我国大量推广的新型轻质墙体材料，如加气混凝土、轻质砖、空心砌块等几乎都有易裂、抗渗不足的严重缺陷，以致严重损害了它们的优越性、影响了材料的推广和应用。按一定配比在水泥基材料中加入合成纤维则可阻止其开裂，从而在一定程度上弥补这些材料的不足。当前，用于水泥砂浆抹灰加入的抗裂防渗纤维主要有实心的合成纤维、石棉纤维、玻璃纤维等。
【发明内容】
本发明的目的是将中空多孔纤维应用到抹灰水泥基材料中，使抹灰水泥基材料具有更加显著的抗裂效果和保温节能效果，同时，还兼具提高工民建筑的抗火灾爆裂的性能。
一种中空多孔纤维在抹灰水泥基材料中的应用，该中空多孔纤维为聚丙烯类增强纤维，该纤维截面具有中空并带有3～9个孔的结构，中空度大于20％，纤维的成空率大于98％，纤维直径20μm～50μm，强度＞500N/mm2，弹性模量＞3500N/mm2，延伸率为15～30％，长度6～25mm，纤维根数76～200百万/kg，密度＞0.70g/cm3，应用于内外墙抹灰、天面找平层、地坪、水池批荡、停车场细石混凝土磨耗层、泡沫混凝土等抹灰水泥基材料中，可提高抹灰水泥基材料的抗裂性能、保温节能性能，还可提高其抗火灾爆裂的性能。
中空多孔纤维在抹灰水泥基材料中的掺量范围控制在0.5kg～2kg/m3之间。
在本发明中，将中空多孔纤维应用到抹灰水泥基材料中，使抹灰水泥基材料具有更加显著的抗裂效果和保温节能效果，同时，还兼具提高工民建筑的抗火灾爆裂的性能。
【具体实施方式】
下面就本材料在工民建中的应用前景与现有技术纤维的比较陈述如下：
1.与普通聚丙烯纤维的比较
抗裂效果更加显著。试验测定，普通的聚丙烯纤维在相同的试验条件下，抗裂性能仅仅提高52％左右，而本发明的多孔聚丙烯纤维抗裂性能可提高97％。这是因为，本发明的多孔聚丙烯纤维较之于普通的聚丙烯纤维来讲，具有更高的抗裂强度和弹性模量，这使得砂浆在凝结硬化过程中可以吸收更多的能量，更好的抵抗由于塑性收缩、温度变化产生的拉力影响。同时，多孔纤维可以更好的锁住砂浆混凝土中的水分，更高程度的加大砂浆混凝土的水化，从而全面提高砂浆混凝土的整体性能。
2.与石棉纤维的比较
因石棉纤维可致癌，禁用已是大势所趋(见《实用混凝土大全》P266科学出版社，冯乃谦主编)。而本发明所提供的聚丙烯纤维无毒、无害，可做服装用纺织纤维。
3.与玻璃纤维的比较
与玻璃纤维的比较：水泥水化生成的高碱度液相会对玻璃纤维化学侵蚀，导致玻璃纤维失去抗拉强度并使之变脆(见《实用混凝土大全》P953科学出版社，冯乃谦主编)。本发明提供的聚丙烯纤维具有良好的耐酸碱性，在98℃下受到PH12强碱作用，持续12个月后强度仅下降10％。
4、与聚丙烯腈纤维的比较
本发明提供的多孔聚丙烯纤维同聚丙烯腈纤维比较，最大优势是经济上的差异。基于原材料的原因，腈纶纤维的工程效果要高于普通聚丙烯纤维，但是本发明的多孔聚丙烯纤维，在工程应用效果上完全可以和聚丙烯腈纤维相比，但是成本却可以大大降低。
使用本发明所述的多孔纤维混凝土施工，可以达到以下有益效果：
1、提高混凝土的防裂性能
混凝土中掺入多孔纤维后，在混凝土内部形成三维交错的支撑网络。由于多孔纤维的弹性模量高于已有的塑性水泥基材，且直径细，纤维间距小，因此掺入混凝土后有助于抑制混凝土早期塑性收缩变形，减少了细微裂缝产生和扩展的可能，从而提高了混凝土的防裂性能。
另外，混凝土或砂浆中加入多孔纤维，既降低了混凝土的收缩能力，又提高了混凝土的粘聚性，从而有效阻止了混凝土的离析和内部水分的迁移，减少了由于水泥浆体塑性收缩而产生开裂的可能性。随着纤维掺量的增加，收缩的能量被分散到具有高抗拉强度而弹性模量较低的纤维上，混凝土的韧性增强，混凝土细微裂缝受到抑制，开裂随之减少，。
2、提高混凝土的防渗性、防冻性能
均匀分布于混凝土中的多孔纤维起了“承托”作用，降低了混凝土表面的析水与集料的离析，从而使混凝土中微孔含量大大降低；多孔纤维的掺入减少了混凝土中的初始原生裂隙，产生了明显的阻裂效应，使纤维混凝土的抗渗能力大大提高；掺入多孔纤维的过程中为混凝土内部引入了空气，使混凝土抗冻性能得以改善。
3、提高混凝土的防火抗爆性能
对于混凝土材料的结构，通常在火灾发生后的30分钟内混凝土层就会发生***或崩塌。如果采用添加了多孔纤维的混凝土建造材料，火灾发生后，多孔纤维在温度达到170℃时软化，达到200℃时液化。多孔纤维液化后，混凝土中就会留下大量孔道，这些孔道可以释放混凝土中由于水蒸气膨胀而产生的压力，这样就减少了混凝土发生***或崩塌的可能。当温度达到170℃时多孔纤维的原材料聚合物就会溶解，这样，在混凝土表层就会空出更多的孔道，可以进一步缓解混凝土内部的水蒸气压力，减少混凝土发生***或崩塌的可能。
下面结合两个实例详细描述本发明的实施方式：
实施例1：提高混凝土的抗裂性能的对比实验
为了验证多孔纤维混凝土的抗裂防渗效果，分别对普通混凝土和多孔纤维混凝土进行了对比试验，情况如下：
试件1：普通混凝土试件
1)混凝土标号C25。
2)混凝土配合比参照《普通混凝土配合比设计规程，JGJ55-2000》，无其它外加剂。
3)搅拌制度：细集料+水泥+纤维+粗集料干拌1分钟，加水后湿拌2分钟。
试件2：多孔纤维混凝土试件
1)混凝土的配合比及拌制工艺同上。
2)在混凝土中加入掺量为2kg/m3的聚丙烯多孔纤维。
3)搅拌制度：适当延长搅拌时间，使纤维分散均匀。
试验过程：
参照美国ACI-544“纤维增强混凝土性能测试”报告中给出的砂浆及混凝土干燥收缩裂缝测试方法进行。
步骤为：
试件成型于914mm×610mm×19mm的木模，模板底部衬有聚乙烯薄膜，以减小底模对试件收缩变形的影响。木模的周围钉有一圈金属网，用于限制收缩变形。混凝土拌制好后，浇注并流满整个木模，用刮刀刮平试件表面后，开启电风扇和碘钨灯，风速约为4.5m/s～5.5m/s的电风扇位于试模边约150mm处，连续吹24h；三只1000W碘钨灯位于试模上方约1.5m处，光照4h。试验结果评定：根据裂缝宽度把裂缝分为四级，每一级对应着一个权值，用每级宽度的裂缝长度分别乘以其相应的权值，再相加起来得到的总和称为开裂指数，据此衡量开裂程度。
试验结果：
    开裂指数
  试件1     1029
  试件2     30
试验结果表明，在混凝土中加入多孔纤维，可显著提高混凝土的抗裂性能。试件2的抗裂性能比试件1提高了97％。
实施例2：提高混凝土的防火抗爆性能
为了验证多孔纤维混凝土的防火防爆效果，分别对普通混凝土和多孔纤维混凝土进行了对比试验，情况如下：
试件1：普通混凝土试件
1)混凝土标号C25。
2)混凝土配合比参照《普通混凝土配合比设计规程，JGJ55-2000》，无其它外加剂。
3)在28天养护期后进行试验。
4)搅拌制度：细集料+水泥+纤维+粗集料干拌1分钟，加水后湿拌2分钟。
试件2：多孔纤维混凝土试件
1)混凝土的配合比同上；
2)在混凝土中加入掺量为2kg/m3的聚丙烯多孔纤维。
3)搅拌制度：拌合方法同上，适当延长搅拌时间，使纤维分散均匀。
试验过程：将两组试件在1200℃的条件下耐热120分钟，观测两个试件的破坏情况。
试验结果：未加多孔中空纤维的混凝土试件表面出现大面积的爆裂剥落情况，且出现了大量的裂纹，其使用功能已严重受损；而掺加的多孔中空纤维的混凝土试件表面有发黄的烧后痕迹，仅出现少量的裂纹，未发现有爆裂剥落的情况出现，火烧对其使用性能有所减弱，但仍可有效地担当热阻，继续为内层提供热防护。

Claims (2)

1、一种中空多孔纤维在抹灰水泥基材料中的应用，其特征是：该中空多孔纤维为聚丙烯类增强纤维，该纤维截面具有中空并带有3～9个孔的结构，中空度大于20％，纤维的成空率大于98％，纤维直径20μm～50μm，强度＞500N/mm2，弹性模量＞3500N/mm2，延伸率为15～30％，长度6～25mm，纤维根数76～200百万/kg，密度＞0.70g/cm3，应用于内外墙抹灰、天面找平层、地坪、水池批荡、停车场细石混凝土磨耗层、泡沫混凝土等抹灰水泥基材料中，可提高抹灰水泥基材料的抗裂性能、保温节能性能，还可提高其抗火灾爆裂的性能。
2、根据权利要求1所述的中空多孔纤维在抹灰水泥基材料中的应用，其特征是：中空多孔纤维在抹灰水泥基材料中的掺量范围控制在0.5kg～2kg/m3之间。
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PB01 Publication
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Assignee: Shanghai KNP Chemical Co., Ltd.

Assignor: Haichuan Industry Co., Ltd., Shenzhen

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Contract record no.: 2008440000397

Denomination of invention: Application of hollow porous fiber in plastering cement substrate material

License type: General permission

Record date: 20081124

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Name of requester: SHANGHAI QIPENG CHEMICAL CO., LTD.

Effective date: 20081124

C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Open date: 20070718