[发明专利]混凝土及砂浆用改性聚丙烯抗裂抗渗纤维

说明书

本发明涉及一种改性聚丙烯纤维及其制品，特别是一种混凝土及砂浆用改性聚丙烯抗裂抗渗纤维及其制品。

众所周知，混凝土或砂浆各类构件在硬化形成强度的过程中，由于水和水泥的水化作用形成新的水泥晶体，引起混凝土或砂浆构件体积的收缩，同时在早期固化过程中又可能因为混凝土或砂浆内自由水份透过减压与蒸发引起干缩。这种应力在某个时期大于混凝土或砂浆构件的抗拉强度从而导致制件内部引起微细裂缝，致使这些构件在后期使用中发生水份等渗漏，严重影响了了这些构件的使用寿命。

为了减少和阻止混凝土或砂浆构件的非结构裂缝的产生，提高其抗裂抗渗功能，国内外诸多研究人员进行了长期的对比试验，最初时在此类构件中加入了无机材料(如石棉纤维、玻璃纤维等)或金属材料(如钢纤维等)。然而，在实际使用中发现，无机纤维对环境污染严重，对人体有害；而且不论无机材料还是金属材料，耐酸碱性能较差，操作使用亦很不方便，施工成本增加较大，故其推广应用受到了极大限制。

英国专利1130612针对上述各种增强纤维的不足，试用了用裂膜PP纤维替代的方案。由于PP纤维具有优良的酸碱性，可以与水泥骨料粘合，从而表现出了增强效果，但该种裂膜PP纤维在水泥骨料中均匀分散性差，极易发生成团现象，使得混凝土或砂浆的细小裂纹仍然大量产生，从而严重影响了其在混凝土或砂浆中的使用价值。

美国专利61754在英国专利1130612的基础上进行了改进，即先将裂膜纤维与水泥高速并延长搅拌时间进行混和，以使其在水泥中得到较好的分散效果，然后再加入各种骨料进行搅拌使用，期望达到改善其在水泥骨料中的分散效果。然而这种方式并没有达到预期的效果，细小裂纹仍旧末得到根本消除，而且给正常施工带来了许多的不便，推广应用势必会带来很多无法解决的困难。

中国专利CN96116519，公开了一种水泥防裂用聚丙烯纤维，其能较好地增强水泥制品，其纤维截面为“Y”型，纤维未进行改性。

中国专利CN00106131.3公开了一种混凝土及砂浆用改性聚丙烯短纤维，该纤维截面为三叶型或圆弧型，由于其截面不同，几何形状方面的差异，其对混凝土及砂浆塑性干缩开裂的作用存在着明显差异。

本发明的目的就是提供一种能有效克服现有技术的缺陷，提高混凝土及砂浆性能的改性聚丙烯抗裂抗渗纤维。

本发明的另一目的就是要提供一种掺有改性聚丙烯抗裂抗渗纤维和其它添加剂的混凝土及砂浆。掺用了该种纤维材料后的各类混凝土及砂浆构件的非结构裂缝明显减少或消除，达到提高构件质量、延长其使用寿命的目的。

本发明的目的是这样实现的：

在本发明的混凝土及砂浆用改性聚丙烯抗裂抗渗纤维中，其纤维的横截面为“星”型，分枝夹角分为圆圈不等分角度，由110°、120°、130°三分枝夹角组成，单纤长度为5-21mm，单纤纤度12-25dtex，单纤强度280-370MPa，初始模量2700-3750MPa，极限拉伸15-60％，酸碱溶解度0.12-0.3％，抗酸碱强度300-380MPa，抗酸碱极限拉伸15-60％，纤维结晶度50-75％。

本发明的改性聚丙烯抗裂抗渗纤维的混凝土及砂浆，以混凝土及砂浆体积计，含有0.8-1.2Kg/m³的改性聚丙烯抗裂抗渗纤维。以混凝土体积计，含有0.9-1.2Kg/m³的改性聚丙烯抗裂抗渗纤维。以砂浆体积计，含有0.8-1.0Kg/m³的改性聚丙烯抗裂抗渗纤维。

本发明的混凝土及砂浆除含有改性聚丙烯抗裂抗渗纤维外，还含有以改性聚丙烯树脂总量计，还含有0.5-0.8％的无规增韧聚苯乙烯添加剂，含有1-1.5％的聚丙烯-聚乙烯嵌段共聚物添加剂，含有8-12％的乙烯/聚乙烯共聚物添加剂。

本发明具有产品制造简单，在现有德国barmag公司生产的FE1-42联合短程纺机组上采用“星”型喷丝板，该生产流水线熔触纺丝过程中即形成“星”形截面，在生产上纺丝成形容易，具有该形状的纤维有利于增强在混凝土及砂浆中的搅拌分散性。由于各种添加剂均在熔融纺丝过程中予以添加，并且在生产过程中进行良好的纤维表面处理，所以纤维在混凝土及砂浆中的乱向分布及分散性均得到很好的解决，纤维与骨料的啮合效果也明显得到改善和提高。

本发明为充分发挥聚丙烯纤维作为混凝土及砂浆增强纤维的作用，以抗裂抗渗短纤维代替传统的裂膜纤维，改善纤维在混凝土及砂浆中的分散均匀性，以不等角“星”型截面的异形化纤维取代裂膜纤维的扁平形式，以增大纤维与混凝土及砂浆间的接触面积，从而提高两者之间的啮合度。