專利名稱：一種新型高阻裂性能改性聚酯合成纖維混凝土及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種新型高阻裂性能改性聚酯合成纖維混凝土及其制備方法，尤其是一種新型高阻裂性能改性聚酯合成纖維混凝土及其制備方法。
背景技術：
從混凝土投入工程應用以來，其抗壓強度高、抗拉強度較底這是無可爭辯的事實。混凝土結構物的致命問題是在各個階段肯定會出現各種裂縫，裂縫產生的不可避免性，成因的復雜性和對工程的危害性，就一直是工程技術界研究的重要問題之一。
早在上世紀中葉，技術人員就在嘗試在混凝土中摻入細長的纖維材料或其它增強材料來提高混凝土的抗拉性能，改善混凝土的韌性。然而，提高了混凝土的強度或韌性，幾乎總會導致抗壓強度的降低。
加入聚丙烯等合成纖維對水泥混凝土阻裂效果不理想，聚酯纖維又因不耐堿無法用于帶堿性的水泥混凝土中，急需開發既適用于所有水泥混凝土，又具有高阻裂性能的新型合成纖維。
發明內容
本發明的目的在于提供一種新型高阻裂性能改性聚酯合成纖維混凝土及其制備方法，該一種新型高阻裂性能改性聚酯合成纖維混凝土及其制備方法本發明的技術方案為1、一種新型高阻裂性能改性聚酯合成纖維混凝土及其制備方法，其特征在于改性聚酯合成纖維摻入混凝土并攪拌，改性聚脂合成纖維與混凝土的摻入量1-3kg/m3。改性聚脂合成纖維與混凝土的摻入量1-1.2kg/m3。用于大面積素混凝土工程，其特征是最佳摻量為1.4kg/m3，本發明的優點在于本發明是在普通混凝土中添加改性聚酯合成纖維制備的混凝土，它明顯地提高和改善了混凝土的阻裂、防滲、耐久、抗沖擊、抗拉和抗疲勞等力學性能，幾乎沒有收縮期裂縫和塑性裂縫，表觀性好，且抗壓強度還能增加10％左右，從而明顯地提高工程結構的安全穩定性和耐久性。
下面從四個方面對本發明作進一步描述本發明的第一方面是涉及一種高阻裂性能的混凝土的制備方法。該方法是在混凝土中摻入一定量的改性聚酯合成纖維，利用改性聚酯合成纖維優異的抗堿性能、較高的抗拉強度和較低的變形延伸率，在普通水泥混凝土中增韌、增強的同時，能阻止粗細骨料的下沉，改善混凝土的泌水性，起到阻斷混凝土內部毛細管通道、降低混凝土表面水分的蒸發速度、實現了混凝土在硬化使用過程中，基本無塑性裂縫、干縮裂縫和結構性裂縫的產生與發展。本發明的第二方面是涉及由第一方面制備的混凝土被用于大體積素混凝土工程。大體積或構件較大、較厚的混凝土在施工和使用過程中產生各種形式的裂縫，破壞其整體性，危及到工程的安全使用和耐久性。因此，這類混凝土的防裂問題一直是困擾工程界的難題之一。本發明的混凝土的研究與工程實踐表明，很好地解決了這一問題。本發明的第三個方面是涉及由第一方面制備的混凝土用于大面積素混凝土工程。象港口工程的碼頭面層、飛機場混凝土跑道道面在施工和使用過程中發生斷板、掉邊掉角和裂縫等常見病。本發明的混凝土研究和工程應用證明能夠很好地解決大面積混凝土的常見病，抗拉伸性、抗彎曲性、抗彎韌性、抗沖擊性、抗疲勞性能優異。本發明的第四個方面是涉及由第一方面制備的混凝土具有力學性能優異、制備工藝簡單、綜合成本低廉和泵送、予拌、傳送帶、噴射等施工性能優良。
在混凝土中摻入改性聚酯合成纖維，能夠提高混凝土早期抗拉強度，有效的防止早期裂縫的出現。因改性聚酯纖維在材料生產技術方面的重要改進，以及特殊合成材料的突破，使其具有高強、高彈、低伸和抗老化能力，對酸、堿、紫外線等都有極高的耐受力。
由于混凝土自身有多相、多組分、多尺度層次的非均質結構特征，單一纖維增強阻裂作用是有限的，而混合纖維在混凝土中不同結構和不同性能層次上逐級阻裂與強化，充分發揮各個纖維的性能效應，并在不用尺度和性能層次上相互激發、相互補充，達到取長補短，造就高性能，以及提高抗裂增強能力，進而提高混凝土的耐久性。
(一)工程纖維對混凝土力學性能的影響試驗結果與分析(1)改性聚酯合成纖維混凝土抗折強度呈現正效應，改性聚酯纖維增強混凝土對混凝土抗折強度的提高有明顯作用，28天抗折強度最大可提高19％。
(2)混合纖維、改性聚酯合成纖維和鋼纖維混凝土抗折、抗壓強度均呈現正效應，混合纖維增強混凝土對混凝土抗折強度的提高有明顯作用，28天抗折強度最大可提高78％，抗壓強度最大可提高22％。
(二)改性聚酯合成纖維在混凝土中的阻裂作用(三)改性聚酯纖維對混凝土早期塑性收縮性能的影響根據纖維混凝土結構技術規程協會標準上的規定，對砂漿及混凝土干燥收縮裂縫測試方法進行試驗，比較不同摻量改性聚酯合成纖維不同對混凝土早期塑性收縮性能的影響。(四)改性聚酯合成纖維混凝土抗凍性能研究根據各種不同摻量、不同配合比的對比試驗，對改性聚酯纖維在混凝土中阻裂增強、抗滲、抗凍性能進行了研究，結果表明1、摻加了改性聚酯纖維0.7kg/m3，使混凝土的早期抗裂在數量上減少，在寬度和長度上細化，摻1.4kg/m3纖維混凝土早期抗裂能力可100％消除可見裂縫。2、改性聚酯纖維混凝土抗壓強度均呈現負效應，但強度降低值不大，對纖維混凝土抗折強度均呈現正效應，改性聚酯纖維增強混凝土對混凝土抗折強度的提高有明顯作用，28天抗折強度最大可提高19％。3、改性聚酯纖維混凝土抗凍融是聚丙烯纖維混凝土的1.83倍，是普通混凝土的3.2倍。纖維抗凍融等級大小和纖維抗拉強度、彈性模量、截面形狀、長度等物理力學指標有很大的影響。
結論在改性聚酯合成纖維混凝土中纖維能增加混凝土力學性能，當混凝土裂縫時纖維承受了混凝土構件在該處的拉應力，從而對宏觀裂縫起到阻裂作用，改性聚酯合成纖維4900萬根/kg以上，對抑制和阻止普通混凝土、特別是在惡劣環境下大體積大面積素混凝土工程及海洋工程初期因干縮和溫縮產生的裂縫作用顯著，使混凝土具有良好的抗裂、抗滲、防腐性能很好地解決了大體積、大面積素混凝土干塑、收縮、溫差裂縫裂紋等公認技術難題。
具體實施例方式
具有高阻裂性能的改性聚酯纖維強度高，彈性模量高，在水泥混凝土抗堿保留率達96-100％，分散性能好，在混凝土中形成均勻分布的三維支撐拉力體系，能夠有效地阻止混凝土在早期凝固階段骨料下沉，提高混凝土均質性，能降低早期混凝土中的拉應力，混凝土變形能力增強減少了微裂縫的產生，在凝固過程中能減少混凝土表面與內部的應力梯度，降低殘余拉應力。進而有效的控制混凝土塑性收縮和沉降引起的裂縫的產生，改善了混凝土抗裂、抗滲性能，提高了抗沖擊和抗凍融抗腐蝕能力。
鼎新機場坐落于內蒙古巴丹吉林沙漠深處的戈壁上，在中國環境條件最為惡劣地方之一。機場所在區域屬西北冷溫帶干旱區，具有夏季炎熱、冬季寒冷、降雨量小、蒸發量大、四季多風等典型的大陸沙漠氣候特征。多年氣象資料統計表明，當地極端最高氣溫為41.6℃，極端最低氣溫為-31.9℃；平均年溫差35.7℃，年最大溫差＞70℃；平均日溫差為15.5℃，最大日溫差達到了28℃；當地年均降水量為64.3mm，年均蒸發量則超過了2700mm；年均大風日達192天，揚沙日33天，浮塵日17天，最大凍深達1.2米。通過測試表明，夏季混凝土道面表面最高溫度可達70℃以上。該工程55萬多平米超大面積、共用17萬立方混凝土。跑道面層應用摻加超高強改性聚酯合成纖維的纖維混凝土。每立方混凝土摻入1.4kg纖維，機械攪拌90秒，纖維分布均勻，無成團并絲現象。改性合成纖維具有良好的施工工藝，混凝土和易性好，減少混凝土泌水現象，降低塑性狀態收縮率，混凝土表面沒有出現干縮裂縫和龜裂，有效增強了纖維混凝土的粘結力和抗阻裂性能，解決了混凝土在極其惡劣的環境下歷來施工存在的斷板、掉邊掉角、干縮裂縫和龜裂及脫皮等質量通病，所以能夠在完全不增加施工難度的前提下取得大大改善混凝土性能的顯著效果。
為海軍作戰艦艇消磁作業而建設的大型艦艇消磁站，是海軍特有的海防工程建設項目。海軍艦艇消磁工藝極其特殊，對工程建設的要求十分苛刻。消磁站的建設與一般軍事工程最大的區別是結構不能選用大量應用的普通混凝土和普通鋼材，只能選用低磁或無磁材料拌合的特殊混凝土。低磁無筋大體積混凝土不能直接套用《水運工程混凝土施工規范》中的大體積混凝土防裂措施，工程建成使用一定時間以后，也不可能象普通碼頭那樣進行頻繁的維護和大修。低磁大體積混凝土方塊是消磁站工程的主要受力構件，低磁大體積混凝土除需要遵循港口工程建設的有關規定及規范外，尚有從建筑材料、設計標準、磁性控制指標和施工控制等多方面的要求非常特殊，從而決定了必須使用高阻裂性能的纖維混凝土，以保證消磁站用塊體的予制質量和工程的整體質量，確保實現建設消磁碼頭的目標和任務。針對該工程192立方米的特大體積(4m×6m×8m)素混凝土塊體，在制作、安裝、使用過程中極易產生裂縫、裂紋等質量通病，影響塊體的整體強度和質量，進而喪失結構耐久性，在未達到設計使用年限便需要大修的實際，在大體積予制時摻入1.0kg/m3改性聚酯合成纖維收到了奇效，22萬方混凝土、一千多塊塊體予制質量優良，無一裂縫產生。
多項工程實踐表明，在普通混凝土中摻加一定量的改性聚酯合成纖維材料，從根本上解決了特大體積、超大面積素混凝土阻裂、抗滲、防腐蝕和耐候性等世界性技術難題。
權利要求
1.一種新型高阻裂性能改性聚酯合成纖維混凝土及其制備方法，其特征在于改性聚酯合成纖維摻入混凝土并攪拌，改性聚脂合成纖維與混凝土的摻入量1-3kg/m3。
2.根據權利要求1所述一種新型高阻裂性能改性聚酯合成纖維混凝土及其制備方法，其特征在于改性聚脂合成纖維與混凝土的摻入量1-1.2kg/m3。
3.根據權利要求1所述一種新型高阻裂性能改性聚酯合成纖維混凝土及其制備方法，用于大面積素混凝土工程，其特征是最佳摻量為1.4kg/m3。
全文摘要
本發明公開在普通混凝土中添加改性聚酯合成纖維制備的混凝土，它明顯地提高和改善了混凝土的阻裂、防滲、耐久、抗沖擊、抗拉和抗疲勞等力學性能，幾乎沒有收縮期裂縫和塑性裂縫，表觀性好，且抗壓強度還能增加10％左右，從而明顯地提高工程結構的安全穩定性和耐久性。
文檔編號C04B111/20GK101077834SQ20071005216
公開日2007年11月28日 申請日期2007年5月10日 優先權日2007年5月10日
發明者彭書成, 陳美蘭, 侯正昌 申請人:彭書成