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 产品介绍-》慕湖产品


4005

一、产品简介 Introduction

    聚酯纤维是以聚酯(聚对苯二甲酸乙二醇酯, PET )为主要原料,添加功能母科,通过塑化熔融、挤出、高倍率拉伸后,经特殊表面处理后加工而成,其外观为多根纤维单丝集聚而成的束状结构。

聚酯纤维(沥青混凝土抗裂纤维)

Polyester Fiber(Crack-resistant for Bitumen Concrete)

    聚酯纤维除具有普通聚合物纤维细度大、强度高、易分散的特点外,还具有突出的温度稳定性,在 -40 ℃ ~ 220 ℃ 的温度环境中不脆化,不变形,保持原有的强度。因而可广泛用于掺加到沥青混合料中进行抗裂增强,也可用于高强、喷射混凝土的抗裂防渗。

    作为高分子聚合物,并经过特殊的表面处理工艺,我公司生产的聚酯纤维和沥青有良好的亲和性,易于分散在其中。每吨沥青混合料掺加2.0kg 聚酯纤维后,将有 4 亿根以上纤维呈无序状均匀分布在混合料中, 从而提高其粘聚力,形成整体受力体系,大大改善了沥青路面的抗车辙性能、抗裂性能、耐久性、抗疲劳性能和高低温稳定性,达到提高公路质量和延长使用寿命的效果。

二、性能参数 Specification

原料 Material

聚酯 PET

纤维长度 Fiber Length

6,10,12,15 ㎜

纤维类型 Fiber Type

单丝

密度 Density

1.36 ± 0.04g/cm 3

纤维直径 Fiber Dia

0.02 ± 0.005 ㎜

熔点 Melting Point

> 250 ℃

拉拉强度 Tensile Strength

> 600MPa

燃点温度 Flame Point

> 560 ℃

断裂伸长率 Crack Elongation

30% ± 9%

耐酸碱性 Resistance to Acid, Alkali

强 Strong

耐热性 Heat Resistance

210 ℃ ,2h 后外形无变化 , 强度保持率 > 85% Remain85% strength after 2h in 210℃

三、聚酯纤维对沥青混合料的增强机理:

    聚酯纤维对沥青的吸附作用,使沥青的粘稠度和粘聚力增大,并在沥青受热软化时防止其产生较大变形,从而抵抗裂缝的形成和发展。

    纤维的高低温稳定性,在 -40 ℃ ~ +60 ℃ 的温度环境中性能无变化,从而补偿沥青混合料受热或遇冷而产生的变形。高于 500MPa 的抗拉强度,在混合料铺装初期和冷热收缩时能起到良好的增强抗裂作用。 30% 的断裂伸长率,保证纤维在混合料有一定变形量时仍保持足够强度;每方沥青混合料中超过 4 亿根纤维的均匀乱向分布,起到了加筋的作用,增加其韧性和抗弯折能力,改善疲劳特性。

四、主要用途 Main Usage

    新建沥青路面面层(尤适于高速公路面层);路面缺陷的修复和补强;旧沥青路面罩面(黑 + 黑);机场跑道;旧水泥路面罩面(白 + 黑);桥面、涵洞、隧道、防水路面;桥面铺装(钢结构或混凝土结构);高强、喷射混凝土工程的增强防裂。

五、使用说明 Applying Instruction

    1 、对于沥青混合料的抗裂增强

    用于高等级公路时,添加量不少于 2.0 ㎏ / 每吨沥青混合料;用于桥面铺装时,磨耗层用量 3.5kg/ 每吨沥青混合料、气膜层用量 2.0kg/ 每吨沥青混合料;重型车辆较多时,添加量应提高一个档次。

    配比设计:不改变原沥青混合料的配合比例。

    投料与施工工艺:聚酯纤维不必拆开内包装,可根据设计用量直接投入到骨料中,先干搅 30s 左右,然后再加入沥青湿拌 30s ,使纤维充分散开即可在工地摊铺,无需改变原拌和工艺和碾压工艺,不必增加任何辅助施工设备。

    2 、用于高强和喷射混凝土

    添加量:每立方米混凝土掺加 1.5kg 聚酯纤维

    混凝土级配:无需改变

    施工工艺:将水泥、骨料、添加剂和纤维(应拆袋后投入)一块加入拌和罐,加入水搅拌均匀即可使用,一般应延长搅拌时间 1min 。

    3 、包装: 每袋 1 ㎏,可根据用户要求改变包装型式和规格

    4 、储存: 应存放于干燥阴凉的库房内,远离火源,露天存放时必须做好防潮防晒处理。

六、对沥青混合料的主要增强作用

    防止出现早期裂纹,有效抵抗反射裂缝;改善高温稳定性,提高抗车辙性能;改善低温稳定性,提高抗低温收缩裂缝的能力;改善抗疲劳性能,提高抗疲劳载荷的能力;提高水稳定性;提高柔韧性、抗剥离性、抗磨耗性能;改善防渗性能,保证混凝土内部结构不受腐蚀。

[ 应用实例 1]

改性聚酯纤维混凝土

  冬季向道路、桥梁以及城市立交桥等撒除冰盐时,大量使用氯化钠和氯化钙,使得氯离子渗入混凝土中,引起钢筋的锈蚀破坏,很大程度上降低了路面、桥梁的耐久性。很多地下隧道由于防水性能差而造成隧道衬砌及附属设备遭受侵蚀性破坏。国内外大量的工程实际表明,耐久性不足问题已经给社会带来沉重的经济负担。混凝土的耐久性主要与其渗透性有关,故混凝土抗渗性能的提高成为专家们研究的焦点。许多工程通过掺加膨胀剂和一些憎水性有机材料,一定程度上改善了混凝土结构的抗渗性,但是只能在局部阶段并在一定条件下才能发挥作用,而且有些膨胀剂会对混凝土性能产生副作用。将合成纤维掺入到混凝土中,能够减少混凝土的原始缺陷,使得微、细观性能得以改善,早期抗裂能力增强,抗渗性、抗冻融性等耐久性性能得到明显的改善。
  众多合成纤维中,聚酯纤维具有较高的弹性模量和抗拉强度,力学性能及抗老化性能均好,在紫外线照射下强度不降低,但是聚酯纤维耐碱性极差,在硅酸盐水泥中会因化学降解而很快失去强度,这使它对水泥混凝土的增强应用受到限制。改性聚酯纤维解决了低耐碱性问题,成功地用于水泥混凝土中,使得混凝土的力学性能和耐久性能得以很大的提高和改善。本文就改性聚酯纤维混凝土的抗渗性能进行试验研究,并对增强机理进行了微观分析。

1 改性聚酯纤维混凝土的原材料及配合比
1 . 1 试验材料
水泥: P · C32.5 复合硅酸盐水泥。
粗骨料: 5 ~ 15mm 连续级配碎石,含泥量 <1.0 %。
细骨料:中砂,细度模数为 2.8 ,含水率 5 %,密度 266 0 ㎏ /m 3 。
掺合料:Ⅱ级硅灰。
纤维:改性聚酯纤维,单丝,白色,其性能参数见表 1 。

表 1 改性聚酯纤维性能参数

长度 /

直径/

密度 /
(g / ㎝ 3)

熔点 /

燃点/

抗拉强/
MPa

杨氏模量 /
GPa

耐碱性

延伸率 /%

安全性

1 8 ± 2

0.04

1.2

> 250

> 520

> 900

1 4 ~ 18

> 95%

1 3 ~ 30

无毒、性能稳定

1 . 2 混凝土配合比设计
  混凝土设计强度为 C30 ,试验分五组,改性聚酯纤维混凝土掺量分别为 0 、 0.6 %、 0.9 %、 1.2 %及掺 0.9 纤维和 5 %硅灰试验组。配合比见表 2 。

表 2 混凝土配合比 ㎏ / m 3

编号

水泥

聚酯纤维

硅灰

X0

465

560

1141

206

0

0

X1

465

560

1141

206

0.6

0

X2

465

560

1141

206

0.9

0

X3

465

560

1141

206

1.2

0

X4

414

560

1141

206

0.9

45.5

2 抗渗性能试验
2 . 1 试件制作
  试验依据 JTCE30-2005 《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》进行。试验分 5 组,每组 6 个试件。试件为一圆台体,顶面直径 175mm ,底面直径 185mm ,高 150mm 。

2 . 2 试验仪器
(1)HS-4 混凝土渗透仪;
(2)YE-200 液压式压力试验机,最大负荷 200t 。

2 . 3 试验方法及步骤
(1) 按表 2 配合比拌合混凝土,标准养护 28d 后进行试验;
(2) 取出试件,封蜡后置于渗透仪上,将水压在短时间 (10min 左右 ) 升至 1.0MPa ,检查每个试件周边均未发现渗水的情况下,稳定水压于 1.0MPa 直至 24h 。
(3) 从渗透仪上取下试件,在压力试验机上进行劈拉试验,而后量测渗水高度。

3 渗透试验结果
1.0MPa 水压作用 24h 后,素混凝土试件有 3 个已经完全渗水,而掺加纤维的 4 组试件除了掺加 0. 6 ㎏ /m 3 改性聚酯纤维有一个轻微渗水外,其余均未出现渗水状况。表 3 为抗渗试验结果。

表 3 试验组平均渗水高度

编号

X0

X1

X2

X3

X4

渗水高度 / ㎝

12.3

8.6

6.6

6.1

4.4

  从表 3 的试验结果可以看出,掺加改性聚酯纤维的混凝土试件的渗水高度明显下降。掺 0.6kg /m 3 改性聚酯纤维试验组的渗水高度下降了 30 %;掺 0. 9 ㎏ /m 3 改性聚酯纤维试验组的渗水高度下降了 46 %;掺 1.2kg /m 3 改性聚酯纤维试验组的渗水高度下降了 50 %;而在 0.9kg /m 3 纤维试验组中掺加硅灰后,渗透能力有更大的改善,渗透高度下降了 64 %。

4 机理分析
  
从试验结果可以看出,与普通混凝土相比,改性聚酯纤维混凝土的抗渗性能有了显著的提高。作为合成纤维的一种,改性聚酯纤维加入到水泥基体中,主要有以下三个作用: (1) 提高基体的抗拉强度; (2) 阻止基体中原有缺陷 ( 微裂缝 ) 的扩展并延缓新裂缝的出现; (3) 提高基体的变形能力。改性聚酯纤维混凝土抗渗性能的提高主要在于改性聚酯纤维的阻裂作用以及对界面过渡区的改善。
  混凝土由于塑性收缩、干燥收缩、温度收缩、碳化收缩等原因会在内部产生拉应力,当应力超过混凝土的抗拉强度时,便产生大量的微裂缝、裂缝。改性聚酯纤维直径为 3 0 ~ 60μm ,比重较小, 1g 改性聚酯纤维的根数可多达 4.9 万根,在体积率为 0.1 %的情况下,每 m 3 混凝土中有大约 5000 万根纤维,纤维在水泥基体中形成了交叉的网状支撑体系,起到承托集料的作用,在一定程度上阻止了粗、细集料的沉降,降低了混凝土表面的析水现象,有效阻止了由于混凝土表面失水造成的塑性期体积收缩,从而抑制了塑性裂缝的出现。 
   改性聚酯纤维能够限制新裂缝的生成,减少裂缝源的数量,对已有裂缝能够产生强有力的束缚作用,有效降低了裂缝尖端的应力强度因子,阻止了裂缝的进一步扩展,并使裂缝尺度变小,从而减少了混凝土内部出现贯通裂缝的概率,保证了混凝土基体内部的连续性和整体性。同时改性聚酯纤维独特的表面处理工艺使其可以和水泥基体紧密地结合在一起,极大地保持了混凝土整体强度。此外,改性聚酯纤维的掺入能够阻断混凝土中毛细管通道,使得水分的迁移变得困难。根据纤维间距理论,随着纤维掺量的增大,纤维的平均间距变小,对裂缝的细化作用更为显著,故抗渗性能随纤维掺量的增加而提高。
   在混凝土中掺入微硅灰后,由于硅灰的微粒充填效应、火山灰活性效应、流变效应等作用,减少了界面过渡区氢氧化钙的定向富集,降低了孔隙率,使孔径分布趋向小孔径范围,使得浆体更为密实,显著改善了水泥浆体与砂、石界面过渡区的结构以及纤维与水泥浆体的不均衡结构,提高了相互之间的粘结力,使聚酯纤维能更好地发挥其阻裂、增强、增韧作用,共同提高混凝土抗渗性能。纤维的掺入又能够改善微硅粉混凝土早期塑性收缩偏大易产生塑性收缩裂缝的缺点,所以,改性聚酯纤维和微硅粉共掺技术能更好地提高混凝土的抗渗性能。

5 结语
(1) 改性聚酯纤维解决了传统聚酯纤维的耐碱性差问题,成功地应用于硅酸盐水泥混凝土中,改善了混凝土的微观结构,提高力学性能和耐久性能。
(2) 掺 0.6kg /m 3 改性聚酯纤维试验组的渗水高度较素混凝土下降了 30 %,掺 0.9kg /m 3 改性聚酯纤维试验组的渗水高度下降了 46 %,掺 1.2kg /m 3 改性聚酯纤维试验组的渗水高度下降了 50 %。改性聚酯纤维混凝土的抗渗性能随纤维掺量的增加而提高。
(3) 掺入微硅灰后,在其叠加作用下,改性聚酯纤维混凝土的抗渗性能进一步提高,渗透高度下降了 64 %。

聚脂纤维的应用

  随着我国交通基础设施的大规模建设,特别是高速公路建设的飞速发展,沥青路面已占有越来越重要的位置,伴随着公路交通量的增大,通行载荷的增加,交通的渠化等等,对高等级沥青路面的工程质量和耐久性提出了更高的要求。为避免一般的沥青路面经常出现的早期破损,如车辙、开裂、坑槽等病害而影响其使用寿命,近年来,将工业化生产的高分子合成纤维作为加强材料应用于沥青混凝土中,已得到了我国交通业内及公路研究部门的普遍关注和广泛认同。
  聚酯纤维是我公司专为纤维增强沥青混凝土研发生产的防裂增强新材料,它是采用 100% 聚酯合成材料,经独特工艺加工而成的束状合成纤维,具有强度高、耐腐蚀、耐高温、化学稳定性强,与沥青握裹力强等优点 , 加入沥青混凝土中,经搅拌可形成数量巨大的纤维单丝的立体分布,起到加筋和桥接的作用 , 以有效的提高沥青混合料的力学性能,防止沥青混凝土的开裂。
一、 聚酯纤维的物化性能

原料成份

聚酯

纤维类型

单丝

当量直径

1 0 ~ 25μm

比重

1.3 6 ~ 1.38g / ㎝ 2

长度

6 ± 1 ㎜

颜色

自然色(白色)

抗拉强度

≥ 760MPa

熔点

> 24 0 ℃

断裂延伸率

≥ 15%

燃点

> 560 ℃

耐酸碱性

耐热性

220 ℃ 2 小时条件下,体积无变化

注:长度范围 3 ~ 50mm ,可根据客户要求生产
二、 聚酯纤维的功能
1 、改善沥青混凝土的高温稳定性
  由于聚酯纤维单丝的三维立体分布,同时与沥青具有很强的吸附性,且不缠绕,使沥青混凝土的粘聚力增加,粘稠度提高,再加上纵横交错的纤维单丝的加筋和桥接作用,降低了沥青的流动性能,使沥青混凝土在高温环境下的稳定性得到了很大提高。

2 、改善沥青混凝土的低温抗裂性:
  气温骤降和低温环境下(如北方冬季),一般沥青路面会发生收缩或来不及应力松弛而产生开裂。若将聚酯纤维加入到沥青混凝土中,使混合料内部具有大量均匀分布纵横交错的纤维单丝,使沥青混合料的弹性提高,使其具有良好的抗变形能力,在低温下仍保持柔韧性和较高的抗拉强度,有效的抵抗收缩应力,减少温缩裂缝,从而改善了沥青混凝土的低温抗裂性能。

3 、改善沥青混凝土的抗疲劳性能:
  聚酯纤维在混合料中均匀分布的加筋作用,使其劲度模量提高 1. 3 ~ 1.4 倍,疲劳特性改善。
  聚酯纤维可明显的改善沥青混凝土的水稳性,抗剥落性,耐磨性和耐久性,有效的抵抗反射裂缝的产生,从而大大的提高路面的质量,延长路面的使用寿命。
  聚酯纤维可有效的提高抗拉、抗压、抗剪切以及抗冲击强度。

4 、 聚酯纤维的主要应用领域

5 、聚酯纤维的建议掺加量:
  根据交通流量的大小,建议聚酯纤维的掺加量(以每吨沥青混合料为基准)
用于高等级公路

交通密度(昼夜交通量)

掺加量

< 3000

1 ~ 2 ㎏ /T

300 0 ~ 30000

2. 5 ~ 4 ㎏ /T

> 30000

4 ㎏ /T

用于桥面铺装

气膜层

2 ㎏ /T

磨耗层

3 ㎏ /T

三、聚酯纤维的施工及说明
  
加纤维沥青混凝土的施工方法与传统沥青混凝土的施工基本相同,分为进场材料检验、拌和设备的选型、拌和、运输、摊铺和碾压一个工序进行,但也存在区别,现对加纤维沥青混凝土与传统的沥青混凝土施工工艺的不同点进行介绍。

1 、加纤维沥青混凝土拌和设备的选取注意事项
( 1 )由于纤维的加入,须延长干拌、湿拌时间以使纤维均匀裹覆矿料,拌和设备的生产能力将下降 20%~30% ,尤其对于我国北方的一些省份,冬季气温很低,而通车时间往往定在冬季。这样客观上就确定了沥青面层完工,即必须在气温转冷前完成沥青表面层施工。拌和设备生产能力的下降导致施工周期延长。例如,有的施工单位铺筑普通沥青混凝土日产量为 2.4~ 2.7km (单幅单层),而铺筑加纤维沥青混凝土仅为 1.5~ 1.8 km (单幅单层),造成施工延期,天气变冷对于保证压实度和平整度十分不利,所以进行施工计划时须考虑拌和设备拌和能力或加快底基层、基层施工,为沥青面层施工留出充分、合理的施工时间。这些因素在进行施工计划时须考虑在内。
    ( 2 )对于传统的连续式拌和设备,须增加专门的纤维添加设备,并且由于纤维占混合料的比重很小,设备的精度将是影响拌和质量的一个重要方面,纤维掺加的不均匀还会导致混合料的用油量偏大或偏小,影响工程质量,所以,宜采用传统的间歇式拌和设备,采取人工方式投放纤维,这样经济性好、操作简便,应对投料工人进行严格要求,避免多投、漏投。
2 、 加纤维沥青混凝土拌和要求
     ( 1 )确定每盘热料仓的配合比,计算出每盘混合料的质量,根据目标配合比确定的纤维用量计算每盘混合料中须投放的纤维质量,然后按此质量对进场的纤维进行分装,包装袋采用市场上常见的聚乙烯塑料袋即可。分装过程中,保证称量的准确性。纤维的掺加如示意图;

     ( 2 )沥青混合料应按设计沥青用量进行试拌,试拌后取样进行马歇尔试验,并将其试验值与室内配合比试验结果进行比较,验证设计沥青用量的合理性,必要时可作适当调整;
     ( 3 )确定适宜的拌和时间。对于普通的沥青混合料,间歇式拌和设备每盘拌和时间为 30~60 秒,加入纤维后,会使拌和时间延长 10~15 秒,推荐的拌和时间为干拌 25~30 秒,湿拌 30 秒,以混合料拌和均匀,纤维和沥青混合料裹覆良好为准;
     ( 4 )确定适宜的拌和与出厂温度。沥青(均指石油沥青,下同)的加热温度宜为 130 ℃ ~ 160 ℃ ,加热不宜超过 6 小时,且当天加热宜当天用完,不宜多次加热,以免老化砂石加热温度为 140 ℃ ~ 170 ℃ ,矿分不加热。沥青混合料的出厂温度宜为 130 ℃ ~ 1 60 ℃ ,当使用改性沥青时,应比上述温度的高限再提高 10 ℃ ~ 15 ℃ ,纤维的掺加不必进行温度调整。
3 、压实注意事项
    压实程序分为初压、复压和终压三道工序。初压的目的是整平和稳定混合料,同时为复压创造有利条件,是压料的基础,因此要注意压实的平整性;复压的目的是使混合料密实、稳定、成型,混合料的密实程度取决于这一道工序,因此必须与初压紧密衔接,且一般采用重型压路机;终压的目的是消除轮迹,最后形成平整的压实面,因此这道工序不宜采用重型压路机在高温下完成,否则会影响平整度。
    初压时用 6~18 吨双轮压路机或 6~10 吨振动压路机(关闭震动装置)压两遍,初压后检查平整度、路拱,必要时予以修整。如在碾压时出现推移,可待温度稍低后再压;如出现裂纹,应检查原因及时采取措施纠正。
    复压时用 10~12 吨三轮压路机、 10 吨振动压路机或相应的轮胎压路进行,宜碾压 4~6 遍至稳定和无明显轮迹。
    终压时用 6~8 吨振动压路机(关闭震动装置)压 2~4 遍,以消除轮迹。
    加纤维后的沥青混合料粘稠度增大,应在上述普通沥青混合料碾压遍数基础上增加 1~2 遍,或者提高摊铺和碾压温度,压路机紧跟摊铺机,避免温度下降过多,才能达到预期的压实效果。
  加纤维沥青混凝土路面成型过程中一般不会形成油斑,颜色外观与普通沥青混凝土路面基本相同。



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