[发明专利]用于混凝土全程抗裂的复合纤维

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种用于混凝土全程抗裂的复合纤维，属于水泥混凝土与砂浆用合成纤维领域。

【背景技术】

近年来，合成纤维混凝土在中国发展迅猛，以聚丙烯纤维为代表的合成纤维已广泛应用于公路、水利、市政以及工业与民用建筑等诸多领域，其对混凝土性能的改善已得到土木工程界的普遍肯定和认可。与此同时，合成纤维的应用技术和理论研究也有了较大的进展。

研究表明：合成纤维在混凝土中的作用主要有三种：阻裂、增强和增韧，这些作用主要取决于纤维本身的力学性能。一般认为，目前普遍应用的聚丙烯纤维对于阻止新拌混凝土早期收缩开裂有明显作用。但由于受材质和生产工艺的限制，聚丙烯纤维抗拉强度和弹性模量较低，不可能对硬化阶段混凝土抗拉强度再有帮助，因此，其阻裂作用在硬化阶段有所转弱，一旦出现过大的收缩，混凝土仍有可能出现开裂。从结构角度来看，低弹性模量的聚丙烯纤维在水泥混凝土硬化初期，对基体有明显的约束作用，但硬化后混凝土一旦开裂，如果承受持久的高应力，将产生较大的变形，因此低弹的聚丙烯纤维很难起到微筋材的作用。高弹模的纤维如：钢纤维、碳纤维、芳纤维等到虽然可以明显改善硬化混凝土的强度和韧性，但是这些纤维成本的居高不下使之不可能大规模地应用于建筑工程。因此开发性能更佳的纤维品种以提高纤维的弹性模量，同时降低造价，成为合成纤维混凝土重要的发展方向。

工程实践中已有混杂纤维应用的案例，所谓混杂纤维是将两种或多种纤维增强材料的合理组合加入到某一基材中，产生一种既能发挥不同纤维的优点，又能体现它们的协同协应的效果，目前通常采用杨氏弹性模量高的钢纤维和杨氏模量高的聚丙烯纤维的混杂，即将这两种纤维在工地现场分别投料，在混凝土中搅拌均匀形成混杂纤维体系。由于在使用过程中配比随意、计量复杂，难以形成优化而定型的混杂纤维产品，因此不便于对复合的纤维体系的性能作系统的研究。

混杂纤维增强混凝土的混杂效应机理及纤维混杂的优化设计迄今仍处于探索的初级阶段，因此，如何将不同种类的合成纤维通过优化组合，创造出一种能够在混凝土凝结硬化的不同阶段阻止混凝土开裂的新型纤维品种，以满足现代建筑工程对混凝土裂缝控制的较高要求仍在探索之中。

【发明内容】

本发明针对上述现有技术存在的问题，提出一种用于混凝土全程抗裂的复合纤维。

本发明由下列合成纤维按重量比配制而成：

高强高模类合成纤维15-50％；中强中模复合成纤维20～40％；低强低模合成纤维20-45％。

所述高强高模合成纤维的长度为5-12mm，抗拉强度大于1200MPa，弹性模量大于22GPa，断裂伸长率小于15％；选自碳纤维、凯芙拉芳纶纤维、高模量乙纶纤维、聚乙烯醇纤维中的任意一种。

所述中强中模类合成纤维的长度为5-20mm，抗拉强度500-1200MPa，弹性模量7-22GPa，断裂伸长率小于30％；选自聚丙烯腈纤维、聚酰胺纤维、低模乙纶纤维中的任意一种。

所述低强低模纤维的长度为5-38mm，抗拉强度小于500MPa，弹性模量3-7GPa，断裂伸长率小于40％；选自单丝聚丙烯纤维、网状聚丙烯纤维、尼龙纤维、聚乙烯纤维中的任意一种。

本发明的生产方法是将各组分用鼓风(机风速为5-15m/s)吹入滚筒搅拌机，拌匀后分袋包装。

本发明由三类不同弹性模量、不同抗拉强度、不同外形尺寸的纤维复合而成，掺入混凝土中可形成低强低模-中强中模-高强高模复合纤维阻裂体系，既可发挥各种单一纤维的优点，又能产生多种纤维复合的叠加效应，在混凝土凝结、硬化的不同时期阻止混凝土的塑性开裂及硬化开裂，达到层次抗裂、阶段抗裂、全面抗裂的效果，使混凝土结构的耐久性极大提高。

本发明具有如下技术性能：

1、提高混凝土的裂缝控制能力

本发明具有低强低模-中强中模-高强高模复合纤维阻裂体系，不仅可抑止混凝土的塑性开裂，对于硬化混凝土的开裂也能有效地控制。在混凝土拌合过程中掺入适量的复合纤维，混凝土塑性裂缝完全消除，硬化混凝土裂缝减少不低于70％。

2、提高混凝土的抗渗能力

本发明可有效抑止混凝土的原生裂缝，减少裂缝的数量和尺寸，避免了连通裂缝的产生，同时也提高了混凝土的密实性，从而可显著提高混凝土的抗渗性能。

3、提高混凝土抗冲击、抗磨损及抗震、抗碎能力

本发明由于具有高强、高模的特点，因此更容易吸收冲击能并增加混凝土介质的连续性，使混凝土形成更牢固的表面，抗冲击及抗震、抗碎能力大幅度提高。

4、提高混凝土的耐久性