專(zhuān)利名稱：聚丙烯粗纖維的制造方法及聚丙烯粗纖維和有機(jī)納米材料復(fù)合在噴射混凝土中的應(yīng)用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明公開(kāi)一種噴射混凝土的實(shí)現(xiàn)方法，特別是一種在鐵路隧道、礦山礦井坑道、水利工程交通洞、引水洞、地下廠房洞室、工程邊坡、地鐵等工程應(yīng)用中的聚丙烯粗纖維的制造方法及聚丙烯粗纖維和有機(jī)納米材料復(fù)合在噴射混凝土中的應(yīng)用方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的建筑工程中，如鐵路隧道、礦山礦井坑道、水利工程交通洞、引水洞、地下廠房洞室、工程邊坡、地鐵等工程應(yīng)用中，通常會(huì)采用到噴射混凝土工藝作為工程支護(hù)?，F(xiàn)有技術(shù)中，普通常規(guī)的做法是采用摻鋼纖維的噴射混凝土，但是其存在一定的缺點(diǎn)，如鋼纖維價(jià)格高會(huì)導(dǎo)致加大工程造價(jià)，且存在回彈率高(常規(guī)鋼纖維噴射回彈率為25% -30% ),一次噴層薄(通常只有5mm左右)，噴射時(shí)粉塵大(粉塵質(zhì)量濃度每立方米通常達(dá)到 270mg)，同時(shí)，由于混凝土中含有鋼纖維，導(dǎo)致噴射施工過(guò)程中容易損壞施工設(shè)備，容易結(jié)團(tuán)堵管等，影響安全支護(hù)的及時(shí)性，影響施工進(jìn)度，而且其在抗裂、抗?jié)B、防火等性能也不足，以及鋼纖維抗腐蝕性差，長(zhǎng)期耐久性也不理想。而另一種現(xiàn)有的施工方法掛鋼絲網(wǎng)噴射混凝土也存在施工麻煩，影響安全支護(hù)的及時(shí)性，影響施工進(jìn)度的問(wèn)題，以及存在抗腐蝕性差，長(zhǎng)期耐久性不理想的不足。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述提到的現(xiàn)有技術(shù)中的噴射混凝土中的采用鋼纖維作為骨料容易產(chǎn)生的工程造價(jià)高、回彈率高、一次噴層薄、噴射時(shí)粉塵大等缺點(diǎn)，本發(fā)明提供一種新的聚丙烯粗纖維和有機(jī)納米材料復(fù)合在噴射混凝土中的應(yīng)用方法，其采用聚丙烯粗纖維和有機(jī)納米材料作為骨料用于代替鋼絲網(wǎng)或鋼纖維，節(jié)約工程造價(jià)，提高施工進(jìn)度，提高或改善粗纖維噴射混凝土的防裂、抗?jié)B、抗折、韌性、抗疲勞、抗沖擊性以及抗凍融、耐火防爆裂性能。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案是一種聚丙烯粗纖維的制造方法，該方法包括下述步驟a)聚丙烯粗纖維是將聚丙烯樹(shù)脂及其各組份投入到雙螺桿擠出機(jī)喂料倉(cāng)，b)在溫度為200_230°C和壓力為65_85Mpa下進(jìn)行融煉，c)經(jīng)模頭由噴絲板擠出，進(jìn)入恒溫浴槽冷卻至20-25 °C，d)然后進(jìn)入第一七輥牽伸機(jī)進(jìn)行牽伸，e)進(jìn)入恒溫浴箱加溫至170°C -190°C左右，接著進(jìn)入第二七輥牽伸機(jī)進(jìn)行二次牽伸，f)再進(jìn)入恒溫箱加溫至170-190°c左右，出來(lái)后進(jìn)行再次牽伸，定型，g)再次進(jìn)行加溫至120-125°C，將溫度為120-130°C的圓絲送入軋花機(jī)進(jìn)行花型軋制，使其單纖維直徑或等效直徑為0. 5 I. 3mm，冷卻后形成粗纖維束；h)在完成拉伸后，對(duì)粗纖維束噴灑百分比濃度為3. 0% 5. 0%的常規(guī)聚丙烯紡絲用油劑后進(jìn)行熱定型，i)再對(duì)纖維進(jìn)行表面壓痕處理，j)對(duì)帶有花型的長(zhǎng)絲進(jìn)行短切，經(jīng)計(jì)量后進(jìn)行包裝入庫(kù)，k)最后按30mm 50mm的長(zhǎng)度要求切斷、定量包裝。一種采用如上述的制造方法生產(chǎn)的聚丙烯粗纖維和有機(jī)納米材料復(fù)合在噴射混凝土中的應(yīng)用方法，該方法為按沙子、石子、聚丙烯粗纖維、水泥、有機(jī)納米材料、水的投料順序進(jìn)行投料，攪拌均勻后即成噴射混凝土，其中，沙子、石子、聚丙烯粗纖維、水泥、有機(jī)納米材料、水的重量比為沙子900份 1226份，石子80份 820份，聚丙烯粗纖維3 14份，水泥350份 516份，有機(jī)納米材料8 60份，水208份 312份。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案進(jìn)一步還包括
所述的聚丙烯粗纖維呈魚(yú)骨形。所述的有機(jī)納米材料包括硅鐵粉、多環(huán)磺酸鈉、速凝劑和石英粉，各組份按配比混合為粉狀，各組分的重量比為硅鐵粉6. 5份 21份，多環(huán)磺酸鈉0. 76份 2. I份，速凝劑4份 5. 5份，石英粉I份-8份。所述的沙子、石子、聚丙烯粗纖維、水泥、有機(jī)納米材料、水的重量比為沙子920份 1206份，石子691份 816份，聚丙烯粗纖維3. 5 13. 5份，水泥356份 508份，有機(jī)納米材料9 58份，水215份 301份。所述的沙子、石子、聚丙烯粗纖維、水泥、有機(jī)納米材料、水的重量比為沙子932份 1190份，石子699份 811份，聚丙烯粗纖維4 13份，水泥368份 499份，有機(jī)納米材料11 55份，水221份 293份。所述的沙子、石子、聚丙烯粗纖維、水泥、有機(jī)納米材料、水的重量比為沙子943份 1182份，石子705份 806份，聚丙烯粗纖維4. 5 12. 5份，水泥379份 492份，有機(jī)納米材料16 47份，水227份 287份。所述的沙子、石子、聚丙烯粗纖維、水泥、有機(jī)納米材料、水的重量比為沙子956份 1167份，石子712份 794份，聚丙烯粗纖維5 12份，水泥389份 486份，有機(jī)納米材料16 47份，水231份 278份。所述的沙子、石子、聚丙烯粗纖維、水泥、有機(jī)納米材料、水的重量比為沙子970份 1152份，石子723份 789份，聚丙烯粗纖維5. 5 11. 5份，水泥395份 480份，有機(jī)納米材料17 44. 8份，水234份 262份。所述的沙子、石子、聚丙烯粗纖維、水泥、有機(jī)納米材料、水的重量比為沙子985份 1145份，石子729份 781份，聚丙烯粗纖維5. 8 10份，水泥410份 478份，有機(jī)納米材料18 44. I份，水236份 259份。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明能大幅降低噴射混凝土的回彈率、提高工程的施工進(jìn)度、縮短工程周期、減少工程材料浪費(fèi)、降低工程造價(jià)、延長(zhǎng)噴射施工設(shè)備的使用年限、提高或改善粗纖維噴射混凝土的防裂、抗?jié)B、抗折、韌性、抗疲勞、抗沖擊性以及抗凍融、耐火防爆裂性能等，同時(shí)，本發(fā)明還能提高噴射混凝土工程質(zhì)量和耐久性，特別能對(duì)巖爆發(fā)生頻率高的工程提供的支護(hù)作用效果明顯。本發(fā)明中采用的聚丙烯粗纖維是針對(duì)鋼纖維的用途進(jìn)行研制的，它的截面形狀及比表面積和鋼纖維相似，聚丙烯粗纖維比重為0. 95kg/cm3，鋼的比重為7. 8kg/cm3,同樣體積摻量下，鋼纖維重量是聚丙烯粗纖維重量的8. O倍。因此，采用聚丙烯粗纖維代替鋼纖維可較大幅度降低成本，同時(shí)與鋼纖維比較，聚丙烯粗纖維的重量很輕，減少了材料運(yùn)輸與混凝土拌合的工作量。本發(fā)明中采用的聚丙烯粗纖維的表面經(jīng)過(guò)特別處理，所以聚丙烯粗纖維表面具有親和性，與水泥基體有極好的親和力和握裹力，在混凝土中分散性好，和易性佳，纖維不會(huì)結(jié)團(tuán)，加上纖維間隔有壓痕呈不平狀態(tài)，提高了纖維與混凝土的黏結(jié)力和摩擦力，這樣混凝土在破壞的過(guò)程中聚丙烯粗纖維不易被拔出，纖維不易脫離混凝土基體，纖維混凝土抗彎韌性也提高。同鋼纖維相比，聚丙烯粗纖維減少了泵送設(shè)備、軟管和噴嘴的磨損，聚丙烯粗纖維具有很強(qiáng)的抗堿性能，不像鋼纖維存在生銹的問(wèn)題。本發(fā)明中，采用聚丙烯粗纖維作為骨料做成的混凝土在火災(zāi)后，纖維具有阻止混凝土膨脹爆裂的效用；且當(dāng)它燃燒時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生氮?dú)?、硫、氯氣等有害氣體(合成纖維可以提高混凝土抗高溫爆裂的機(jī)理是高溫融化了纖維，形成氣體散失的通道，混凝土內(nèi)部的溫度及氣體壓力明顯減小，使混凝土抵抗膨脹爆裂的能力和耐火性增強(qiáng))。研究證明，采用聚 丙烯粗纖維的噴射混凝土的早期抗彎韌性及能量吸收能力高于鋼纖維混凝土和鋼絲網(wǎng)混凝土，即在各種纖維中，聚丙烯粗纖維對(duì)早齡期混凝土韌性和能量吸收能力的改善效果最為顯著，當(dāng)隧道巖石變形大時(shí)用聚丙烯粗纖維噴射混凝土代替鋼纖維混凝土和鋼絲網(wǎng)混凝土是最合適的選擇，特別是對(duì)巖爆發(fā)生頻率高的工程提供的支護(hù)作用效果明顯。聚丙烯粗纖維具有很好的抗腐蝕性，用于惡劣環(huán)境下比鋼纖維更合適，聚丙烯粗纖維的使用是安全的，不會(huì)給人帶來(lái)任何傷害?？傊郾┐掷w維用于濕噴射混凝土，代替鋼絲網(wǎng)或鋼纖維，具有耐久性好、抗彎曲韌性與鋼纖維混凝土相當(dāng)，施工時(shí)輕且安全和減少了纖維混凝土噴射中對(duì)設(shè)備的磨損等優(yōu)點(diǎn)。下面將結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。


圖I為本發(fā)明中聚丙烯粗纖維結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明實(shí)施工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式本實(shí)施例為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式，其他凡其原理和基本結(jié)構(gòu)與本實(shí)施例相同或近似的，均在本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。本發(fā)明中保護(hù)一種聚丙烯粗纖維的制造方法，其步驟如下I)聚丙烯粗纖維是將聚丙烯樹(shù)脂及其各組份投入到雙螺桿擠出機(jī)喂料倉(cāng)，m)在溫度為200_230°C和壓力為65_85Mpa下進(jìn)行融煉，n)經(jīng)模頭由噴絲板擠出，進(jìn)入恒溫浴槽冷卻至20-25 °C，0)然后進(jìn)入第一^t輥牽伸機(jī)進(jìn)行牽伸，p)進(jìn)入恒溫浴箱加溫至170°C -190°C左右，接著進(jìn)入第二七輥牽伸機(jī)進(jìn)行二次牽伸，q)再進(jìn)入恒溫箱加溫至170-190°C左右，出來(lái)后進(jìn)行再次牽伸，定型，
r)再次進(jìn)行加溫至120_125°C，將溫度為120_130°C的圓絲送入軋花機(jī)進(jìn)行花型軋制，使其單纖維直徑或等效直徑為0. 5 I. 3mm，冷卻后形成粗纖維束；s)在完成拉伸后，對(duì)粗纖維束噴灑百分比濃度為3. 0% 5. 0%的常規(guī)聚丙烯紡絲用油劑后進(jìn)行熱定型，t)再對(duì)纖維進(jìn)行表面壓痕處理，u)對(duì)帶有花型的 長(zhǎng)絲進(jìn)行短切，經(jīng)計(jì)量后進(jìn)行包裝入庫(kù)，V)最后按30mm 50mm的長(zhǎng)度要求切斷、定量包裝。本發(fā)明中，按沙子(本實(shí)施例中的沙子采用常規(guī)的混凝土用沙子，通常沙子的細(xì)度模數(shù)為2. 4-2. 8)、石子(本實(shí)施例中的沙子采用常規(guī)的混凝土用米石，米石的超徑小于5%，遜徑小于10% )、聚丙烯粗纖維、水泥、有機(jī)納米材料、水的投料順序進(jìn)行投料，攪拌均勻后即成噴射混凝土，其中，沙子、石子、聚丙烯粗纖維、水泥、有機(jī)納米材料、水的重量比為沙子900份 1226份，石子80份 820份，聚丙烯粗纖維3 14份，水泥350份 516份，有機(jī)納米材料8 60份，水208份 312份。本實(shí)施例中，聚丙烯粗纖維為將聚丙烯及其各組分投入到雙螺桿擠出機(jī)喂料倉(cāng)后，在溫度為200-230°C和壓力為65-85Mpa下進(jìn)行融煉，經(jīng)模頭由噴絲板擠出，進(jìn)入恒溫浴槽冷卻至20-25°C，然后進(jìn)入第一七輥牽伸機(jī)進(jìn)行牽伸，進(jìn)入恒溫浴箱加溫至170°C -190°C左右，接著進(jìn)入第二七輥牽伸機(jī)進(jìn)行二次牽伸，再進(jìn)入恒溫箱加溫至170-190°C左右，出來(lái)后進(jìn)行再次牽伸，定型，再次進(jìn)行加溫至120-125°C，將溫度為120-130°C的圓絲送入軋花機(jī)進(jìn)行花型軋制，使其單纖維直徑或等效直徑為0. 5 I. Omm,冷卻后形成粗纖維束；再次進(jìn)行加溫至120-125°C，將溫度為120-130°C的圓絲送入軋花機(jī)進(jìn)行花型軋制，使其單纖維直徑或等效直徑為0. 5 I. 0mm，冷卻后形成粗纖維束；再對(duì)纖維進(jìn)行表面壓痕處理，對(duì)帶有花型的長(zhǎng)絲進(jìn)行短切，經(jīng)計(jì)量后進(jìn)行包裝入庫(kù)，最后按30mm 50mm的長(zhǎng)度要求切斷、定量包裝。聚丙烯粗合成纖維由100%聚丙烯制成，其單纖維直徑或等效直徑為0. 5-1. 3mm,其抗拉強(qiáng)度為大于或等于450Mpa，彈性模量大于或等于5000Mpa，斷裂伸長(zhǎng)率為15% -30%，耐堿性能為95%以上。聚丙烯粗纖維是以優(yōu)質(zhì)的100%聚丙烯原膠為原料，經(jīng)上述特殊的生產(chǎn)工藝生產(chǎn)的聚丙烯粗纖維再進(jìn)行表面處理，請(qǐng)參看附圖1，本實(shí)施例中，聚丙烯粗纖維采用魚(yú)骨形，即聚丙烯粗纖維為粗細(xì)間隔設(shè)置形式，其同水泥基料有極強(qiáng)的結(jié)合力。當(dāng)聚丙烯粗纖維摻入混凝土后，通過(guò)攪拌、在混凝土中分散均勻、縱橫交錯(cuò)、亂向分布、相互搭接成為一張三維網(wǎng)狀撐托系統(tǒng)，在混凝土中起到一種純物理的加筋增強(qiáng)作用，同時(shí)，均勻分布在混凝土中的大量纖維，由于魚(yú)骨形的纖維表面呈凹凸?fàn)?，在混凝土之間握裹力極強(qiáng)，故可降低回彈率，降低粉塵濃度，可以有效地提高混凝土的密實(shí)度和抗?jié)B透能力，提高了混凝土的斷裂韌性，從而提高了混凝土的抗拉強(qiáng)度。當(dāng)纖維混凝土受到拉伸和沖擊力作用時(shí)，均勻分布且數(shù)目巨大的聚丙烯粗纖維起到吸收能量和分擔(dān)拉力的加強(qiáng)筋作用。因此，聚丙烯粗纖維混凝土具有抗沖擊及抗震的能力。本實(shí)施例中，有機(jī)納米材料包括硅鐵粉、多環(huán)磺酸鈉、速凝劑和石英粉，各組份按配比混合為粉狀，各組分的重量比為硅鐵粉6. 5份 21份，多環(huán)磺酸鈉0. 76份 2. I份，速凝劑4份 5. 5份，石英粉I份-8份。施工中根據(jù)工程強(qiáng)度要求，結(jié)合水泥標(biāo)號(hào)確定使用不同牌號(hào)的添加材料。采用機(jī)械研磨法進(jìn)行細(xì)化的納米材料，顆粒尺寸小，約(10±5)nm ；比表面積大,體積百分比(指在一立方米的膠凝材料中納米材料所占的體積的本分比)達(dá)到30 % 40 %，它在粉碎的過(guò)程中顆粒與沖擊板及顆粒間的碰撞能量大部分轉(zhuǎn)化成顆粒的內(nèi)能和表面能，致使顆粒比表面積和比表面能增大，其力學(xué)性能發(fā)生明顯變化，使其強(qiáng)度、硬度、抗老化性、耐久性等性能指標(biāo)成倍提高。有機(jī)納米材料摻入水泥，加快了水泥誘導(dǎo)期和加速期的水化反應(yīng)，使汽-液-固三相通過(guò)飽和度達(dá)到相應(yīng)的濃度梯度，改善了水泥凝固的三維結(jié)構(gòu)；同時(shí)改善水泥混凝土的堆積密度，既減表面水又減間隙水，使膠團(tuán)產(chǎn)生聚合再聚合的作用。本發(fā)明采用的有機(jī)納米材料減水率為28% -33%，粘結(jié)力為3. 89Mpa(純水泥0. 8Mpa)。常規(guī)噴射混凝土的噴射回彈率為30% -40%，而本發(fā)明中摻入有機(jī)納米材料，噴射回彈率9%左右，一次噴層厚度可以達(dá)到350mm-1000mm，粉塵濃度降低30% -50%。利用本發(fā)明制造噴射混凝土?xí)r，其采用普通硅酸鹽42. 5#的水泥時(shí)，28天強(qiáng)度為18Mpa左右，慘入有機(jī)納米材料后，28天強(qiáng)度可提聞到40Mpa以上。本發(fā)明中的新型復(fù)合材料中兩種材料(即聚丙烯粗纖維和有機(jī)納米材料)的組合配比是聚丙烯粗纖維6-8公斤，有機(jī)納米材料20-41. 9公斤，有機(jī)納米材料的摻量為水泥用量的5% _10%，使用時(shí)分別單獨(dú)摻加到每立方噴射混凝土中。
配制噴射混凝土?xí)r，采用強(qiáng)制式的機(jī)械攪拌設(shè)備，按沙子、石子、聚丙烯粗纖維、水泥、有機(jī)納米材料、水的投料順序進(jìn)行投料，把攪拌時(shí)間控制比平時(shí)延長(zhǎng)10-30秒，適當(dāng)增加減水劑用量來(lái)調(diào)節(jié)噴射混凝土的坍落度以達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)噴射的施工要求。觀察至出機(jī)口纖維分散均勻再裝車(chē)運(yùn)送至施工地點(diǎn)噴射應(yīng)用。下面將以幾種具體的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體說(shuō)明實(shí)施例一本實(shí)施例中，配制強(qiáng)度等級(jí)為CF30的噴射混凝土，采用標(biāo)號(hào)為P. 042. 5R普通硅酸鹽水泥，水膠比為0. 48，砂率為60%，坍落度為14_18cm，采用沙子900份，石子680份，聚丙烯粗纖維3份，水泥350份，有機(jī)納米材料8份，水208份，將物料按照順序投入強(qiáng)制式的機(jī)械攪拌設(shè)備中，至攪拌均勻，采用本實(shí)施例配比生產(chǎn)的噴射混凝土，噴射回彈率為7%左右，一次噴層厚度可以達(dá)到500mm以上，粉塵濃度降低為30%，其采用普通硅酸鹽42. 5#的水泥時(shí)，28天強(qiáng)度可達(dá)到45Mpa以上。實(shí)施例二 本實(shí)施例中，配制強(qiáng)度等級(jí)為CF30的噴射混凝土，采用標(biāo)號(hào)為P. 042. 5R普通硅酸鹽水泥，水膠比為0. 48，砂率為60%，坍落度為14_18cm，采用沙子942份，石子691份，聚丙烯粗纖維4份，水泥221份，有機(jī)納米材料11份，水260份，將物料按照順序投入強(qiáng)制式的機(jī)械攪拌設(shè)備中，至攪拌均勻，采用本實(shí)施例配比生產(chǎn)的噴射混凝土，噴射回彈率為7%左右，一次噴層厚度可以達(dá)到500mm以上，粉塵濃度降低為35%，其采用普通硅酸鹽42. 5#的水泥時(shí)，28天強(qiáng)度可達(dá)到45Mpa以上。實(shí)施例三本實(shí)施例中，配制強(qiáng)度等級(jí)為CF30的噴射混凝土，采用標(biāo)號(hào)為P. 042. 5R普通硅酸鹽水泥，水膠比為0. 48，砂率為60%，坍落度為14_18cm，采用沙子987份，石子701份，聚丙烯粗纖維5份，水泥388份，有機(jī)納米材料13份，水230份，將物料按照順序投入強(qiáng)制式的機(jī)械攪拌設(shè)備中，至攪拌均勻，采用本實(shí)施例配比生產(chǎn)的噴射混凝土，噴射回彈率為8%左右，一次噴層厚度可以達(dá)到500mm以上，粉塵濃度降低為35%，其采用普通硅酸鹽42. 5#的水泥時(shí)，28天強(qiáng)度可達(dá)到45Mpa以上。實(shí)施例四本實(shí)施例中，配制強(qiáng)度等級(jí)為CF30的噴射混凝土，采用標(biāo)號(hào)為P. 042. 5R普通硅酸鹽水泥，水膠比為0. 48，砂率為60%，坍落度為14-18cm，采用沙子1026份，石子712份，聚丙烯粗纖維6份，水泥413份，有機(jī)納米材料16份，水235份，將物料按照順序投入強(qiáng)制式的機(jī)械攪拌設(shè)備中，至攪拌均勻，采用本實(shí)施例配比生產(chǎn)的噴射混凝土，噴射回彈率為6. 5%左右，一次噴層厚度可以達(dá)到500mm以上，粉塵濃度降低為38%，其采用普通硅酸鹽42. 5#的水泥時(shí)，28天強(qiáng)度可達(dá)到45Mpa以上。實(shí)施例五本實(shí)施例中，配制強(qiáng)度等級(jí)為CF30的噴射混凝土，采用標(biāo)號(hào)為P. 042. 5R普通硅酸鹽水泥，水膠比為0. 48，砂率為60%，坍落度為14-18cm，采用沙子1055份，石子716份，聚丙烯粗纖維7份，水泥427份，有機(jī)納米材料21份，水240份，將物料按照順序投入強(qiáng)制式的機(jī)械攪拌設(shè)備中，至攪拌均勻，采用本實(shí)施例配比生產(chǎn)的噴射混凝土，噴射回彈率為6. 7%左右，一次噴層厚度可以達(dá)到500mm以上，粉塵濃度降低為39%，其采用普通硅酸鹽42. 5#的水泥時(shí)，28天強(qiáng)度可達(dá)到45Mpa以上。實(shí)施例六本實(shí)施例中，配制強(qiáng)度等級(jí)為CF30的噴射混凝土，采用標(biāo)號(hào)為P. 042. 5R普通硅酸鹽水泥，水膠比為0. 48，砂率為60%，坍落度為14-18cm，采用沙子1076份，石子719份，聚丙烯粗纖維8份，水泥439份，有機(jī)納米材料25份，水255份，將物料按照順序投入強(qiáng)制式的機(jī)械攪拌設(shè)備中，至攪拌均勻，采用本實(shí)施例配比生產(chǎn)的噴射混凝土，噴射回彈率為7. 5 %左右，一次噴層厚度可以達(dá)到500mm以上，粉塵濃度降低為40 %， 其采用普通硅酸鹽42. 5#的水泥時(shí)，28天強(qiáng)度可達(dá)到45Mpa以上。實(shí)施例七本實(shí)施例中，配制強(qiáng)度等級(jí)為CF30的噴射混凝土，采用標(biāo)號(hào)為P. 042. 5R普通硅酸鹽水泥，水膠比為0. 48，砂率為60%，坍落度為14-18cm，采用沙子1089份，石子720份，聚丙烯粗纖維9份，水泥448份，有機(jī)納米材料35份，水267份，將物料按照順序投入強(qiáng)制式的機(jī)械攪拌設(shè)備中，至攪拌均勻，采用本實(shí)施例配比生產(chǎn)的噴射混凝土，噴射回彈率為7. 5%左右，一次噴層厚度可以達(dá)到500mm以上，粉塵濃度降低為40%，其采用普通硅酸鹽42. 5#的水泥時(shí)，28天強(qiáng)度可達(dá)到45Mpa以上。實(shí)施例八本實(shí)施例中，配制強(qiáng)度等級(jí)為CF30的噴射混凝土，采用標(biāo)號(hào)為P. 042. 5R普通硅酸鹽水泥，水膠比為0. 48，砂率為60%，坍落度為14-18cm，采用沙子1120份，石子750份，聚丙烯粗纖維10份，水泥459份，有機(jī)納米材料43份，水273份，將物料按照順序投入強(qiáng)制式的機(jī)械攪拌設(shè)備中，至攪拌均勻，采用本實(shí)施例配比生產(chǎn)的噴射混凝土，噴射回彈率為8 %左右，一次噴層厚度可以達(dá)到500mm以上，粉塵濃度降低為40 %，其采用普通硅酸鹽42. 5#的水泥時(shí)，28天強(qiáng)度可達(dá)到45Mpa以上。實(shí)施例九本實(shí)施例中，配制強(qiáng)度等級(jí)為CF30的噴射混凝土，采用標(biāo)號(hào)為P. 042. 5R普通硅酸鹽水泥，水膠比為0. 48，砂率為60%，坍落度為14-18cm，采用沙子1159份，石子781份，聚丙烯粗纖維11份，水泥471份，有機(jī)納米材料48份，水289份，將物料按照順序投入強(qiáng)制式的機(jī)械攪拌設(shè)備中，至攪拌均勻，采用本實(shí)施例配比生產(chǎn)的噴射混凝土，噴射回彈率為8. 2%左右，一次噴層厚度可以達(dá)到500mm以上，粉塵濃度降低為45%，其采用普通硅酸鹽42. 5#的水泥時(shí)，28天強(qiáng)度可達(dá)到45Mpa以上。實(shí)施例十本實(shí)施例中，配制強(qiáng)度等級(jí)為CF30的噴射混凝土，采用標(biāo)號(hào)為P. 042. 5R普通硅酸鹽水泥，水膠比為0. 48，砂率為60%，坍落度為14-18cm，采用沙子1173份，石子789份，聚丙烯粗纖維12份，水泥483份，有機(jī)納米材料50份，水296份，將物料按照順序投入強(qiáng)制式的機(jī)械攪拌設(shè)備中，至攪拌均勻，采用本實(shí)施例配比生產(chǎn)的噴射混凝土，噴射回彈率為8. 5%左右，一次噴層厚度可以達(dá)到500mm以上，粉塵濃度降低為45%，其采用普通硅酸鹽42. 5#的水泥時(shí)，28天強(qiáng)度可達(dá)到45Mpa以上。
實(shí)施例i^一 本實(shí)施例中，配制強(qiáng)度等級(jí)為CF30的噴射混凝土，采用標(biāo)號(hào)為P. 042. 5R普通硅酸鹽水泥，水膠比為0. 48，砂率為60%，坍落度為14-18cm，采用沙子1195份，石子802份，聚丙烯粗纖維13份，水泥496份，有機(jī)納米材料55份，水305份，將物料按照順序投入強(qiáng)制式的機(jī)械攪拌設(shè)備中，至攪拌均勻，采用本實(shí)施例配比生產(chǎn)的噴射混凝土，噴射回彈率為8. 6%左右，一次噴層厚度可以達(dá)到500mm以上，粉塵濃度降低為45%，其采用普通硅酸鹽42. 5#的水泥時(shí)，28天強(qiáng)度可達(dá)到45Mpa以上。實(shí)施例十二 本實(shí)施例中，配制強(qiáng)度等級(jí)為CF30的噴射混凝土，采用標(biāo)號(hào)為P. 042. 5R普通硅酸鹽水泥，水膠比為0. 48，砂率為60%，坍落度為14-18cm，采用沙子1211份，石子814份，聚丙烯粗纖維13. 5份，水泥505份，有機(jī)納米材料58份，水307份，將物料按照順序投入強(qiáng)制式的機(jī)械攪拌設(shè)備中，至攪拌均勻，采用本實(shí)施例配比生產(chǎn)的噴射混凝土，噴射回彈率為8. 8%左右，一次噴層厚度可以達(dá)到500mm以上，粉塵濃度降低為50%，其采用普通硅酸鹽42. 5#的水泥時(shí)，28天強(qiáng)度可達(dá)到45Mpa以上。實(shí)施例十三本實(shí)施例中，配制強(qiáng)度等級(jí)為CF30的噴射混凝土，采用標(biāo)號(hào)為P. 042. 5R普通硅酸鹽水泥，水膠比為0. 48，砂率為60%，坍落度為14-18cm，采用沙子1226份，石子820份，聚丙烯粗纖維14份，水泥516份，有機(jī)納米材料60份，水312份，將物·料按照順序投入強(qiáng)制式的機(jī)械攪拌設(shè)備中，至攪拌均勻，采用本實(shí)施例配比生產(chǎn)的噴射混凝土，噴射回彈率為9%左右，一次噴層厚度可以達(dá)到500mm以上，粉塵濃度降低為50%，其采用普通硅酸鹽42. 5#的水泥時(shí)，28天強(qiáng)度可達(dá)到45Mpa以上。本發(fā)明涉及應(yīng)用于鐵路隧道、礦山礦井坑道、水利工程交通洞、引水洞、地下廠房洞室、工程邊坡、地鐵等工程噴射支護(hù)新型材料，是由聚丙烯粗纖維和有機(jī)納米材料復(fù)合而成。采用本發(fā)明，可以實(shí)現(xiàn)如下好處I、本發(fā)明解決上述工程常規(guī)施工方法用摻鋼纖維噴射混凝土回彈率高、一次噴層薄、粉塵大、噴射施工過(guò)程中損壞設(shè)備、容易結(jié)團(tuán)堵管、影響施工進(jìn)度的不足，使噴射滑潤(rùn)不堵管、支護(hù)及時(shí)、在保障施工安全性的同時(shí)提高施工進(jìn)度。2、本發(fā)明解決常規(guī)施工方法用摻鋼纖維噴射混凝土一次噴射厚度偏薄、回彈率高、粉塵大、圍巖粘結(jié)強(qiáng)度較差、混凝土支護(hù)效果不理想、加大工程造價(jià)、造成工程材料浪費(fèi)的不足，常規(guī)噴射回彈率為25% _30%，摻入聚丙烯粗纖維和有機(jī)納米材料復(fù)合材料回彈率為6 % -8 %，噴射厚度可達(dá)500mm以上，粉塵濃度降低50 %，28天抗壓強(qiáng)度可達(dá)45Mpa以上，圍巖粘結(jié)強(qiáng)度高，混凝土韌性指數(shù)I5大于3，混凝土不掉塊。3、本發(fā)明解決用鋼纖維抗腐蝕性差，長(zhǎng)期耐久性不理想的技術(shù)問(wèn)題，聚丙烯粗纖維和有機(jī)納米材料復(fù)合材料具有很強(qiáng)的抗堿性能，不像鋼纖維存在生銹的問(wèn)題。4、本發(fā)明采用聚丙烯粗纖維和有機(jī)納米材料復(fù)合材料代替了部分水泥，減少了水化熱(指水泥發(fā)生水化反應(yīng)時(shí)所產(chǎn)生的熱量)，有利于混凝土早期塑性收縮裂縫的控制，有利于工程的耐久性。5、改善混凝土堆積密度，提高噴射混凝土的抗?jié)B能力，使抗?jié)B等級(jí)可達(dá)到S8以上。本發(fā)明主要應(yīng)用于鐵路隧道、礦山礦井坑道、水利工程交通洞、引水洞、地下廠房洞室、工程邊坡、地鐵等工程應(yīng)用的噴射支護(hù)復(fù)合新型工程材料，解決常規(guī)施工方法摻鋼纖維噴射混凝土回彈率高、一次噴層薄、粉塵大、噴射施工過(guò)程中損壞設(shè)備、容易結(jié)團(tuán)堵管、影響施工進(jìn)度等的不足，解決用鋼纖維抗腐蝕性差，長(zhǎng)期耐久性不理想的不足.用于代替代替鋼絲網(wǎng)或鋼纖維，節(jié)約工程造價(jià)，提高施工進(jìn)度，提高或改善粗纖維噴射混凝土的防裂、抗?jié)B、抗折、韌性、抗疲勞，抗沖擊性以及抗凍融、耐火防爆裂性能。本發(fā)明能大幅降低噴射混凝土的回彈率、提高工程的施工進(jìn)度、縮短工程周期、減少工程材料浪費(fèi)、降低工程造價(jià)、延長(zhǎng)噴射施工設(shè)備的使用年限、提高或改善粗纖維噴射混凝土的防裂、抗?jié)B、抗折、韌性、抗疲勞、抗沖擊性以及抗凍融、耐火防爆裂性能等，同時(shí)，本發(fā)明還能提高噴射混凝土工程質(zhì)量和耐久性，特別能對(duì)巖爆發(fā)生頻率高的工程提供的支護(hù)作用效果明顯。本發(fā)明中采用的聚丙烯粗纖維是針對(duì)鋼纖維的用途進(jìn)行研制的，它的截面形狀及比表面積和鋼纖維相似，聚丙烯粗纖維比重為0. 95kg/cm3，鋼的比重為7. 8kg/cm3,同樣體積摻量下，鋼纖維重量是聚丙烯粗纖維重量的8. 0倍。因此，采用聚丙烯粗纖維代替鋼纖維可較大幅度降低成本，同時(shí)與鋼纖維比較，聚丙烯粗纖維的重量很輕，減少了材料運(yùn)輸與混 凝土拌合的工作量。本發(fā)明中采用的聚丙烯粗纖維的表面經(jīng)過(guò)特別處理，所以聚丙烯粗纖維表面具有親和性，與水泥基體有良好的親和力和握裹力，在混凝土中分散性好，和易性佳，纖維不會(huì)結(jié)團(tuán)，加上纖維間隔有壓痕呈不平狀態(tài)，提高了纖維與混凝土的黏結(jié)力和摩擦力，這樣混凝土在破壞的過(guò)程中聚丙烯粗纖維不易被拔出，纖維不易脫離混凝土基體，纖維混凝土抗彎韌性也提高。同鋼纖維相比，聚丙烯粗纖維減少了泵送設(shè)備、軟管和噴嘴的磨損，聚丙烯粗纖維具有很強(qiáng)的抗堿性能，不像鋼纖維存在生銹的問(wèn)題。本發(fā)明中，采用聚丙烯粗纖維作為骨料做成的混凝土在火災(zāi)后，纖維具有阻止混凝土膨脹爆裂的效用；且當(dāng)它燃燒時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生氮?dú)狻⒘?、氯氣等有害氣體(合成纖維可以提高混凝土抗高溫爆裂的機(jī)理是高溫融化了纖維，形成氣體散失的通道，混凝土內(nèi)部的溫度及氣體壓力明顯減小，使混凝土抵抗膨脹爆裂的能力和耐火性增強(qiáng))。研究證明，采用聚丙烯粗纖維的噴射混凝土的早期抗彎韌性及能量吸收能力高于鋼纖維混凝土和鋼絲網(wǎng)混凝土，即在各種纖維中，聚丙烯粗纖維對(duì)早齡期混凝土韌性和能量吸收能力的改善效果最為顯著，當(dāng)隧道巖石變形大時(shí)用聚丙烯粗纖維噴射混凝土代替鋼纖維混凝土和鋼絲網(wǎng)混凝土是最合適的選擇，特別是對(duì)巖爆發(fā)生頻率高的工程提供的支護(hù)作用效果明顯。聚丙烯粗纖維具有很好的抗腐蝕性，用于惡劣環(huán)境下比鋼纖維更合適，聚丙烯粗纖維的使用是安全的，不會(huì)給人帶來(lái)任何傷害。總之，聚丙烯粗纖維用于濕噴射混凝土，代替鋼絲網(wǎng)或鋼纖維，具有耐久性好、抗彎曲韌性與鋼纖維混凝土相當(dāng)，施工時(shí)輕且安全和減少了纖維混凝土噴射中對(duì)設(shè)備的磨損等優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求
1. 一種聚丙烯粗纖維的制造方法，其特征是所述的方法包括下述步驟 A、聚丙烯粗纖維是將聚丙烯樹(shù)脂及其各組份投入到雙螺桿擠出機(jī)喂料倉(cāng)， B、在溫度為200-230°C和壓力為65-85Mpa下進(jìn)行融煉， C、經(jīng)模頭由噴絲板擠出，進(jìn)入恒溫浴槽冷卻至20-25°C， D、然后進(jìn)入第一七輥牽伸機(jī)進(jìn)行牽伸， E、進(jìn)入恒溫浴箱加溫至170°C-190°C左右，接著進(jìn)入第二七輥牽伸機(jī)進(jìn)行二次牽伸， F、再進(jìn)入恒溫箱加溫至170-190°C左右，出來(lái)后進(jìn)行再次牽伸，定型， G、再次進(jìn)行加溫至120-125°C，將溫度為120-130°C的圓絲送入軋花機(jī)進(jìn)行花型軋制，使其單纖維直徑或等效直徑為0. 5 I. 3mm，冷卻后形成粗纖維束； H、在完成拉伸后，對(duì)粗纖維束噴灑百分比濃度為3.0% 5. 0%的常規(guī)聚丙烯紡絲用油劑后進(jìn)行熱定型， I、再對(duì)纖維進(jìn)行表面壓痕處理， J、對(duì)帶有花型的長(zhǎng)絲進(jìn)行短切，經(jīng)計(jì)量后進(jìn)行包裝入庫(kù)， K、最后按30mm 50mm的長(zhǎng)度要求切斷、定量包裝。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的聚丙烯粗纖維的制造方法，其特征是所述的聚丙烯粗纖維呈魚(yú)骨形。
3.一種采用如權(quán)利要求I所述的制造方法生產(chǎn)的聚丙烯粗纖維和有機(jī)納米材料復(fù)合在噴射混凝土中的應(yīng)用方法，其特征是所述的方法為按沙子、石子、聚丙烯粗纖維、水泥、有機(jī)納米材料、水的投料順序進(jìn)行投料，攪拌均勻后即成噴射混凝土，其中，沙子、石子、聚丙烯粗纖維、水泥、有機(jī)納米材料、水的重量比為沙子900份 1226份，石子680份 820份，聚丙烯粗纖維3 14份，水泥350份 516份，有機(jī)納米材料8 60份，水208份 312 份。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的聚丙烯粗纖維和有機(jī)納米材料復(fù)合在噴射混凝土中的應(yīng)用方法，其特征是所述的有機(jī)納米材料包括硅鐵粉、多環(huán)磺酸鈉、速凝劑和石英粉，各組份按配比混合為粉狀，各組分的重量比為硅鐵粉6. 5份 21份，多環(huán)磺酸鈉0. 76份 2. I份，速凝劑4份 5. 5份,石英粉I份_8份。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的聚丙烯粗纖維和有機(jī)納米材料復(fù)合在噴射混凝土中的應(yīng)用方法，其特征是所述的沙子、石子、聚丙烯粗纖維、水泥、有機(jī)納米材料、水的重量比為沙子920份 1206份，石子691份 816份，聚丙烯粗纖維3. 5 13. 5份，水泥356份 508份，有機(jī)納米材料9 58份，水215份 301份。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的聚丙烯粗纖維和有機(jī)納米材料復(fù)合在噴射混凝土中的應(yīng)用方法，其特征是所述的沙子、石子、聚丙烯粗纖維、水泥、有機(jī)納米材料、水的重量比為沙子932份 1190份，石子699份 811份，聚丙烯粗纖維4 13份，水泥368份 499份，有機(jī)納米材料11 55份，水221份 293份。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的聚丙烯粗纖維和有機(jī)納米材料復(fù)合在噴射混凝土中的應(yīng)用方法，其特征是所述的沙子、石子、聚丙烯粗纖維、水泥、有機(jī)納米材料、水的重量比為沙子943份 1182份，石子705份 806份，聚丙烯粗纖維4. 5 12. 5份，水泥379份 492份，有機(jī)納米材料16 47份，水227份 287份。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的聚丙烯粗纖維和有機(jī)納米材料復(fù)合在噴射混凝土中的應(yīng)用方法，其特征是所述的沙子、石子、聚丙烯粗纖維、水泥、有機(jī)納米材料、水的重量比為沙子956份 1167份，石子712份 794份，聚丙烯粗纖維5 12份，水泥389份 486份，有機(jī)納米材料16 47份，水231份 278份。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的聚丙烯粗纖維和有機(jī)納米材料復(fù)合在噴射混凝土中的應(yīng)用方法，其特征是所述的沙子、石子、聚丙烯粗纖維、水泥、有機(jī)納米材料、水的重量比為沙子970份 1152份，石子723份 789份，聚丙烯粗纖維5. 5 11. 5份，水泥395份 480份，有機(jī)納米材料17 44. 8份，水234份 262份。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的聚丙烯粗纖維和有機(jī)納米材料復(fù)合在噴射混凝土中的應(yīng)用方法，其特征是所述的沙子、石子、聚丙烯粗纖維、水泥、有機(jī)納米材料、水的重量比為沙子985份 1145份，石子729份 781份，聚丙烯粗纖維5. 8 10份，水泥410份 478份，有機(jī)納米材料18 44. I份，水236份 259份。
全文摘要
一種聚丙烯粗纖維的制造方法及聚丙烯粗纖維和有機(jī)納米材料復(fù)合在噴射混凝土中的應(yīng)用方法，該方法為按沙子、石子、聚丙烯粗纖維、水泥、有機(jī)納米材料、水、外加劑的投料順序進(jìn)行投料，攪拌均勻后即成噴射混凝土，其中，沙子、石子、聚丙烯粗纖維、水泥、有機(jī)納米材料、水的重量比為沙子900份～1226份，石子680份～820份，聚丙烯粗纖維3～14份，水泥350份～516份，有機(jī)納米材料8～60份，水208份～312份?？傊捎镁郾┐趾铣衫w維和有機(jī)納米材料復(fù)合材料可明顯提高或改善粗纖維噴射混凝土的防裂、抗?jié)B、抗折、韌性、抗疲勞，抗沖擊性以及抗凍融、耐火防爆裂性能。
文檔編號(hào)D02J3/00GK102797051SQ201210249608
公開(kāi)日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2012年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月18日
發(fā)明者林英男 申請(qǐng)人:林英男