一种水泥基复合材料用有机粗细复合纤维及其制备方法技术

本发明专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术方案存在的不足，提供一种水泥基复合材料用有机粗细复合纤维，即在水泥基复合材料中掺入聚丙烯或聚乙烯醇纤维，并同时掺入聚丙烯粗纤维，利用粗细纤维复合手段来提高水泥基复合材料抗裂能力、韧性、抗拉强度及抗冲磨等性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于水泥基复合材料用有机粗细复合纤维，涉及一种抗裂增韧的纤维。
技术介绍
现有的水泥基复合材料为提高抗裂性能，一般掺入单一的聚丙烯纤维或聚乙烯醇纤维，如为提高水泥基复合材料的韧性、抗拉强度及抗冲磨等性能，一般掺入钢纤维，这样单掺聚丙烯纤维或聚乙烯醇纤维的水泥基复合材料虽然能增强抗裂防渗性能，但是材料的韧性、抗拉强度及抗冲磨性能得不到有效提高，而单掺钢纤维的水泥基复合材料虽然能改善材料的韧性、抗拉强度及抗冲磨等性能，但是微细裂缝的改善不明显。近年来聚丙烯粗纤维用于混凝土中增强加筋，代替钢纤维，具有耐久性好、抗冲击性、抗弯强度和抗弯曲韧性与钢纤维相当的性能。目前，利用有机粗细纤维复合手段来提高水泥基复合材料抗裂能力、韧性、抗拉强度及抗冲磨等性能的技术方案还未见报道。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术方案存在的不足，提供一种水泥基复合材料用有机粗细复合纤维，即在水泥基复合材料中掺入聚丙烯或聚乙烯醇纤维，并同时掺入聚丙烯粗纤维，利用粗细纤维复合手段来提高水泥基复合材料抗裂能力、韧性、抗拉强度及抗冲磨等性能。聚丙烯或聚乙醇纤维和钢纤维都能提高水泥基复合材料性能，这三种纤维是成熟的技术手段。而本专利技术中，聚丙烯粗纤维是一种增韧增强材料，可提高水泥基复合材料的韧性、抗拉强度及抗冲磨爆裂的能力，可以代替钢纤维。基于水泥基复合材料自身具有多组分、多尺度、多层次的非均质结构特征，本专利技术将聚丙烯或聚乙烯醇纤维和聚丙烯粗纤维混合配制成粗细复合纤维，充分发挥各种纤维的尺度和性能效应，提高水泥基复合材料的抗裂，韧性，抗拉强度及抗冲磨等性能。本专利技术由下列合成纤维按重量比配置而成：聚丙烯或聚乙烯醇纤维5wt％-20wt％；聚丙烯粗纤维95wt％-80wt％。所述聚丙烯纤维的长度为5-20mm,直径5-100μm，断裂强度大于280MPa,初始模量大于3000MPa，断裂伸长率小于40％。所述聚乙烯醇纤维的长度为5-15mm,直径5-100μm，断裂强度大于1000MPa,初始模量大于20GPa，断裂伸长率小于10％。所述聚丙烯粗纤维的长度为20-60mm,直径大于100μm，断裂强度大于400MPa，初始模量大于4000MPa，断裂伸长率小于30％。本专利技术的生产方法是将上述质量百分比的聚丙烯纤维或聚乙烯醇纤维和聚丙烯粗纤维按照配比投放入搅拌机内，分别加入纤维质量比1wt％的浸润剂和2wt％的分散剂均匀搅拌3分钟，再进行烘干并分袋包装。本专利技术与现有技术相比具有以下优点：本专利技术是将上述有机粗细复合纤维替代单一纤维掺入水泥基复合材料中，这样既能提高水泥基复合材料的抗裂，韧性，抗拉强度及抗冲磨等性能，又能使复合纤维具有良好的分散性及与水泥基体的粘接力。这样配制而成的有机粗细复合纤维可大量的应用于铁路隧道，矿山、矿井坑道，地下防空洞，军事工程的坑道，水利工程交通洞、引水洞、导流洞，地下厂房洞室，工程边坡，地铁等工程的喷射支护，具有很高的推广价值。具体实施方式下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。制备实施例实施例1:聚丙烯纤维8wt％，长度19mm，聚丙烯粗纤维92wt％，长度45mm.其制备方法为：将上述质量百分比的聚丙烯纤维和聚丙烯粗纤维按照配比投放入搅拌机内，分别加入纤维质量比1wt％的浸润剂和2wt％的分散剂均匀搅拌3分钟，再进行烘干并分袋包装即成成品。实施例2:聚丙烯纤维10wt％，长度15mm，聚丙烯粗纤维90wt％，长度45mm.其制备方法为：将上述质量百分比的聚丙烯纤维和聚丙烯粗纤维按照配比投放入搅拌机内，分别加入纤维质量比1wt％的浸润剂和2wt％的分散剂均匀搅拌3分钟，再进行烘干并分袋包装即成成品。实施例3:聚丙烯纤维12wt％，长度12mm，聚丙烯粗纤维88wt％，长度30mm.其制备方法为：将上述质量百分比的聚丙烯纤维和聚丙烯粗纤维按照配比投放入搅拌机内，分别加入纤维质量比1wt％的浸润剂和2wt％的分散剂均匀搅拌3分钟，再进行烘干并分袋包装即成成品。实施例4:聚乙烯醇纤维8wt％，长度12mm，聚丙烯粗纤维92wt％，长度30mm.其制备方法为：将上述质量百分比的聚乙烯醇纤维和聚丙烯粗纤维按照配比投放入搅拌机内，分别加入纤维质量比1wt％的浸润剂和2wt％的分散剂均匀搅拌3分钟，再进行烘干并分袋包装即成成品。实施例5:聚乙烯醇纤维10wt％，长度12mm，聚丙烯粗纤维90wt％，长度45mm.其制备方法为：将上述质量百分比的聚乙烯醇纤维和聚丙烯粗纤维按照配比投放入搅拌机内，分别加入纤维质量比1wt％的浸润剂和2wt％的分散剂均匀搅拌3分钟，再进行烘干并分袋包装即成成品。实施例6:聚乙烯醇纤维12wt％，长度6mm，聚丙烯粗纤维88wt％，长度45mm.其制备方法为：将上述质量百分比的聚乙烯醇纤维和聚丙烯粗纤维按照配比投放入搅拌机内，分别加入纤维质量比1wt％的浸润剂和2wt％的分散剂均匀搅拌3分钟，再进行烘干并分袋包装即成成品。效果实施例为验证本专利技术的水泥基复合材料的抗裂性能、韧性，申请人通过对比单掺聚丙烯纤维、单掺聚乙烯醇纤维、单掺聚丙烯粗纤维、掺15wt％聚丙烯纤维和85wt％聚丙烯粗纤维、掺15wt％聚乙烯醇纤维和85wt％聚丙烯粗纤维、五种组别水泥砂浆塑性阶段的抗裂性能和水泥混凝土干燥收缩阶段的抗裂性能、韧性。其中聚丙烯纤维和聚乙烯醇纤维的长度均为12mm。聚丙烯粗纤维长度为30mm。表1C30纤维混凝土配合比(kg/m3)表2将表2的配方加入表1中，形成各对比例和实施例。水泥砂浆塑性阶段的抗裂试验依据CECS38:2004《纤维混凝土结构技术规程》里面的“纤维混凝土与砂浆收缩裂缝试验方法”实施，干燥收缩阶段的抗裂性能试验依据CCES01:2004《混凝土耐久性设计与施工指南》提出的“混凝土干燥收缩开裂圆环试验方法”实施，试验结果如下：表3根据美国材料试验协会ASTMC1018标准，纤维混凝土的弯曲韧性采用韧性系数(I5、I10、I20、I30)来评价，其中韧性系数I5、I10、I20、I30对于理想弹塑本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水泥基复合材料用有机粗细复合纤维，包含聚丙烯或聚乙烯醇纤维，以及聚丙烯粗纤维，其中，所述聚丙烯或聚乙烯醇纤维的质量百分比为5wt％‑20wt％；所述聚丙烯粗纤维的质量百分比为95wt％‑80wt％。

【技术特征摘要】
1.一种水泥基复合材料用有机粗细复合纤维，包含聚丙烯或聚乙烯
醇纤维，以及聚丙烯粗纤维，其中，所述聚丙烯或聚乙烯醇纤维
的质量百分比为5wt％-20wt％；所述聚丙烯粗纤维的质量百分比为
95wt％-80wt％。
2.如权利要求1所述的复合纤维，其特征在于：所述聚丙烯纤维的
长度为5-20mm,直径5-100μm，断裂强度大于280MPa,初始模量
大于3000MPa，断裂伸长率小于40％。
3.如权利要求1所述的复合纤维，其特征在于：所述聚乙烯醇纤维
的长度为5-15mm,直径5-100μ...

【专利技术属性】
技术研发人员：林英男，林建二，
申请(专利权)人：深圳市维特耐新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44