專利名稱：一種砼用聚合物合成纖維的結(jié)構(gòu)的制作方法
技術領域：
領域技術本發(fā)明屬于混凝土中加入加強筋的結(jié)構(gòu)及制備方法的改進。
背景技術：
人們經(jīng)過大量的研究證明，在混凝土中適量加入單絲纖維有助于抑制混凝土收縮龜裂，提高混凝土的堅韌性和延展性及抗?jié)B性，加強混凝土的抗沖擊和耐磨能力，防止混凝土鋼筋的腐蝕，延長混凝土的使用壽命。最早使用的是鋼絲纖維，后來又采用聚合物合成纖維。鋼纖維作為混凝土加強筋，具有高強度、高彎曲彈性、高取向性等路用性能，但鋼纖維與混凝土的粘附性能較差、握裹力較低，更重要的是耐腐蝕性差，加上金屬的磨損系數(shù)小于混凝土，從而在路面磨損后使大量的鋼絲纖維裸露(即凸尖現(xiàn)象)，對車輪的磨損非常有害；另外鋼絲纖維的材料成本和運輸成本比較昂貴，使其在混凝土中的應用受阻。聚合物合成纖維的出現(xiàn)，使纖維在混凝土的應用得到了極大地發(fā)展。網(wǎng)狀纖維絲結(jié)構(gòu)(中國專利99256121.3)解決了聚合物纖維在混凝土攪拌時無法均勻分布的問題。單絲纖維絲結(jié)構(gòu)(中國專利01246987.4)克服了鋼纖維銹蝕、粘附性差、攪拌工藝復雜等缺陷；已得到了廣泛地應用。然而，聚合物合成纖維還不能完全替代鋼纖維，如混凝土的抗壓強度、抗沖擊力等一些鋼性指標，仍然無法突破鋼纖維的領導地位。所以，如何研發(fā)一種新型聚合物合成纖維既能全面擁有鋼纖維的優(yōu)點又具備聚合物纖維的優(yōu)點，即取鋼纖維之長、補鋼纖維之短的砼用聚合物纖維是人們研究的焦點。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是設計一種砼用的聚合物合成纖維，使其能夠替代鋼絲纖維用于砼，又具有聚合物纖維的優(yōu)點。
本實用新型是按以下技術方案實現(xiàn)。一種砼用的聚合物合成纖維，本實用新型的特點是以網(wǎng)狀纖維和單絲纖維復合而成，二者混合的重量比分別為6-12％和88-94％。本實用新型的特點還在于，所述的網(wǎng)狀纖維是在長40-64mm、寬5mm-35mm的片狀聚合材料上沿纖維縱向平行地切有若干切縫，使片狀體成為有若干平行排列單纖維的集合體，片狀體厚為0.05mm-0.1mm；所述的單絲纖維呈多根螺旋狀集束，其單根截面直徑為0.3mm-0.8mm、長度40-60mm。本實用新型的特點還有，所述網(wǎng)狀纖維的片狀體上完整切縫長為9-15mm，橫向間隔為0.6-1.0mm；所述單絲纖維螺旋狀集束的直徑為3mm-8mm，每束的螺旋度為320°-540°，每束的單絲纖維數(shù)量為30-50根。其中優(yōu)化的螺旋度為360°-520°。
本實用新型所述的復合纖維在形成產(chǎn)品時，為網(wǎng)狀纖維片狀體與單絲纖維螺旋狀集束按比例混合的整袋包裝。這有利于在混合攪拌時，兩種纖維能夠被均勻分散再逐步分離，從而減少或阻止纏繞現(xiàn)象的發(fā)生。所述的復合纖維在商品形成時，采用可降解紙袋包裝。這不僅利于運輸和定量投料，更有利于避免纏繞現(xiàn)象發(fā)生，投放時無需打開包裝袋，包裝袋在攪拌時，將被撕拉成纖維絲。
本實用新型所述的復合纖維作為混凝土纖維加強筋的體積摻量，推薦值為1.8～4.5公斤/立方米。其摻量也是本申請的特征之一，因為摻量太小，起不到足夠的加強作用，摻量太大，除成本過高外，其加強作用也不夠明顯。
按照本實用新型所述的復合纖維，當被投入混凝土攪拌機后，隨著混凝土的攪拌，網(wǎng)狀纖維的片狀體和單絲纖維的螺旋狀集束很容易被均勻分布，稱為第一次分布；隨著攪拌的進程，兩種纖維受到水泥、砂石料的不斷沖擊，網(wǎng)狀纖維被橫向拉開，張開的網(wǎng)狀纖維會被砂漿包裹，之后被撕拉成獨立的纖維絲，均勻分布于混凝土中，單絲纖維螺旋狀集束在攪拌中會被砂石漿打散成獨立的單絲螺旋纖維，并以三維方式均勻分布于混凝土中，稱為第二次分布。因此本實用新型的結(jié)構(gòu)使其在制砼時具有兩次分布的作用。
本實用新型設計的砼用復合纖維具有以下優(yōu)點。
①網(wǎng)狀纖維和單絲纖維組成一種互補的復合加強筋纖維。網(wǎng)狀纖維由于其直徑細、截面呈矩形，在混凝土加強筋系統(tǒng)中，主要解決抗龜裂、抗?jié)B、抗磨損；單絲纖維由于其直徑粗、形狀呈螺旋體，具有較強的握裹力，主要用于增強混凝土的抗壓強度、抗沖擊、抗折能力。網(wǎng)狀纖維和單絲纖維在混凝土中的有機配合，形成了混凝土纖維加強系統(tǒng)。從而保證所制成的混凝土制品成為具有高品質(zhì)、高性能、高技術的三高混凝土建筑工程。
②網(wǎng)狀纖維的矩形截面和非光滑表面，使其在混凝土中具有非常高的握裹力，在砼加強筋系統(tǒng)中，主要承擔混凝土的微觀加強，也稱為次要加強。(如混凝土收縮形成的裂縫等)。單絲纖維的粗直徑、螺旋狀，在砼加強筋系統(tǒng)中承擔混凝土的宏觀加強，即是加強筋的加強主體(如混凝土受外力的沖擊，重車軸壓、重物撞擊等)。
③在復合纖維加強筋中，網(wǎng)狀纖維的纖維絲結(jié)構(gòu)采用0.05-0.1mm厚的片狀聚合物材料制作，完整切縫呈有規(guī)律地交錯分布。而單絲纖維的結(jié)構(gòu)是精心設計而成，除了在直徑、長度有很大改進外，并以30～50根單絲擰成直徑為3-8mm的束狀體；分散后，獨立單絲呈螺旋狀結(jié)構(gòu)；束狀體主要解決纖維在混凝土中攪拌時的第一次均勻分布；螺旋狀結(jié)構(gòu)在混凝土中具有立體多維承受能力，比已有技術的單方向承受能力具有更優(yōu)設計，而且完全擁有鋼纖維的優(yōu)點。因此它既能像鋼纖維一樣抵御強外力沖擊，又具有聚合物纖維那樣較高的彈性模量。
④所述的復合纖維在混凝土中的摻入，大大提高了混凝土的抗壓強度、抗彎強度、抗沖擊性，并降低了混凝土的剩余強度。在同等纖維體積摻量下，加入所述的復合纖維比加入鋼纖維，混凝土的抗壓強度提高11％，抗彎強度提高5％，抗沖擊性提高50％，剩余強度降低了25％。因此可得出結(jié)論采用本申請所設計的復合纖維加強筋，不僅可完全替代鋼纖維，且在各項參數(shù)指標上還有較大提高。而且聚合物纖維具有體積輕、運輸方便、使用非常簡單、無需改變原混凝土混合料的設計，無需添加任何附屬設備。是一種提高混凝土強度和結(jié)構(gòu)增強的輔助措施，可防止先于混凝土初凝產(chǎn)生的塑性和沉降收縮裂縫，減少已硬化混凝土的收縮開縫，大大改善混凝土的抗沖擊強度，提高抗彎、抗疲勞、抗?jié)B性能，并能提高抗磨損能力及其韌性和耐久性。
附圖及其說明附


圖1為本實用新型的網(wǎng)狀纖維所呈片狀體的結(jié)構(gòu)示意圖，附圖2為
圖1中片狀體被橫向拉開形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的示意圖，圖中1為(聚合材料)片狀體，2為切縫，3為(片狀體被切割后形成的)網(wǎng)狀纖維。
附圖3為本實用新型的單絲纖維所呈螺旋狀集束的結(jié)構(gòu)示意圖，附圖4為圖3中螺旋狀集束被拆散后成獨立的單絲纖維的示意圖。
具體實施方式
由于本申請在前述中對技術方案的敘述較為詳盡，故
以下結(jié)合附圖對技術方案的實施加以補充說明。
本實用新型所要求網(wǎng)狀纖維與單絲纖維的復合比例，應在所述的范圍內(nèi)根據(jù)施工對象進行調(diào)整，一般來說，制備含有大骨料(石頭)砂石漿鋪設較厚的混凝土時，其中單絲纖維比例應大些；而制備含有小骨料砂漿鋪設較薄的混凝土時，其中的網(wǎng)狀纖維比例應大些。而網(wǎng)狀纖維和單絲纖維的長度尺寸調(diào)整亦與此相同，混凝土厚時應長些，薄時則短些。
單絲纖維的形狀是本申請的專有設計。圖4示出了獨立單絲纖維的形狀。其螺旋度設計為，在規(guī)格長度內(nèi)旋轉(zhuǎn)320°～540°。旋轉(zhuǎn)度的要求是保證成品在具有較強的抗壓、抗折、抗沖擊能力的同時具有很好的彈性模量。旋轉(zhuǎn)度不夠，絲的彈性模量度差；旋轉(zhuǎn)度過大，絲的抗壓、抗折、抗沖擊性能減弱，同時纖維絲在混凝土攪拌時易纏繞結(jié)團，且產(chǎn)生打不開的現(xiàn)象。圖3示出了單絲纖維的螺旋狀集束。它的松緊度設計為60～80％，從而保證絲在混凝土攪拌時，既能完成(繩頭的)第一次分布，同時又能很容易地被拆散，實現(xiàn)纖維絲的第二次分布。
權利要求1.一種砼用聚合物合成纖維，其特征在于，是以網(wǎng)狀纖維和單絲纖維復合而成；所述的網(wǎng)狀纖維是在長40-64mm、寬5mm-35mm的片狀聚合材料上沿纖維縱向平行地切有若干切縫，使片狀體成為有若干平行排列單纖維的集合體，片狀體厚為0.05mm-0.1mm；所述的單絲纖維呈多根螺旋狀集束，其單根截面直徑為0.3mm-0.8mm、長度40-60mm。
2.根據(jù)權利要求1所述的纖維，其特征在于，所述網(wǎng)狀纖維的片狀體上完整切縫長為9-15mm，橫向間隔為0.6-1.0mm；所述單絲纖維螺旋狀集束的直徑為3mm-8mm，每束的螺旋度為320°-540°，每束的單絲纖維數(shù)量為30-50根。
專利摘要一種砼用聚合物合成纖維的結(jié)構(gòu)，本實用新型的特點是以網(wǎng)狀纖維和單絲纖維復合而成，二者混合的重量比分別為6－12％和88－94％。本實用新型中網(wǎng)狀纖維和單絲纖維組成一種互補的復合加強筋纖維。網(wǎng)狀纖維由于其直徑細、截面呈矩形，在混凝土加強筋系統(tǒng)中，主要解決抗龜裂、抗?jié)B、抗磨損；單絲纖維由于其直徑粗、形狀呈螺旋體，具有較強的握裹力，主要用于增強混凝土的抗壓強度、抗沖擊、抗折能力。網(wǎng)狀纖維和單絲纖維在混凝土中的有機配合，形成了混凝土纖維加強系統(tǒng)。從而保證所制成的混凝土制品成為具有高品質(zhì)、高性能、高技術的三高混凝土建筑工程。
文檔編號C04B16/06GK2760027SQ200420042228
公開日2006年2月22日 申請日期2004年7月23日 優(yōu)先權日2004年7月23日
發(fā)明者張潔 申請人:張潔