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企業(yè)動(dòng)態(tài)
超高性能混凝土用POM纖維
時(shí)間:2020-12-11    來(lái)源:張紅 徐潔    分享:
POM纖維(共聚甲醛纖維)以其出眾的綜合性能正在受越來(lái)越多人的關(guān)注。尤其是在我國(guó)超高性能混凝土(UHPC)發(fā)展方興未艾之時(shí),國(guó)產(chǎn)POM纖維的出現(xiàn)真是生逢其時(shí)。




編前語(yǔ):

在2020中國(guó)混凝土展上,一批堅(jiān)持自主創(chuàng)新的企業(yè)推出的新產(chǎn)品新技術(shù)受到了業(yè)內(nèi)外的廣泛關(guān)注。由于展會(huì)展期時(shí)間較短,許多專(zhuān)業(yè)觀(guān)眾無(wú)法詳細(xì)了解這些信息。為此,協(xié)會(huì)在展會(huì)后將不定期繼續(xù)發(fā)布有關(guān)參展產(chǎn)品和技術(shù)介紹,以供感興趣的用戶(hù)參考和對(duì)接。




POM纖維(共聚甲醛纖維)以其出眾的綜合性能正在受越來(lái)越多人的關(guān)注。尤其是在我國(guó)超高性能混凝土(UHPC)發(fā)展方興未艾之時(shí),國(guó)產(chǎn)POM纖維的出現(xiàn)真是生逢其時(shí)。



閃亮登場(chǎng)的POM纖維有六大優(yōu)異性能



聚甲醛是一種綜合性能優(yōu)良的工程塑料,根據(jù)其聚合方式不同可分為共聚甲醛和均聚甲醛,同均聚甲醛相比,共聚甲醛具有良好的熱穩(wěn)定性能和加工性能。

混凝土用高性能POM纖維是在通用POM纖維生產(chǎn)技術(shù)的基礎(chǔ)上,對(duì)切片制備、擠出牽伸、后處理等工藝再次優(yōu)化提升并應(yīng)用獨(dú)有技術(shù)對(duì)纖維進(jìn)行表面處理以后得到的面向特種混凝土行業(yè)的成品纖維。其具有強(qiáng)度高、模量高、尺寸穩(wěn)定、握裹力好、分散性佳和耐堿性強(qiáng)的六大特點(diǎn)。

一、耐久無(wú)銹蝕

混凝土用POM纖維繼承了常規(guī)共聚甲醛高強(qiáng)高模、耐有機(jī)溶劑和鹽溶液、耐強(qiáng)堿腐蝕及耐候特性,具有優(yōu)秀的物理機(jī)械性能。且天然耐堿,經(jīng)測(cè)試應(yīng)用POM纖維的混凝土中長(zhǎng)期強(qiáng)度保持率超過(guò)99%,此性能優(yōu)于絕大多數(shù)常見(jiàn)有機(jī)合成纖維;與金屬纖維相比完全沒(méi)有銹蝕風(fēng)險(xiǎn)。

超高性能混凝土(UHPC)用POM纖維

二、性能優(yōu)異

POM纖維斷裂強(qiáng)度高于大部分常見(jiàn)纖維,同樣直徑規(guī)格下能有超過(guò)30%以上的強(qiáng)度提升,與其他纖維相比,其使用可靠性更佳,可以輕松制得超過(guò)10GPa彈性模量的產(chǎn)品是POM纖維的另一個(gè)特性,產(chǎn)品的剛性和抗變形能力得到進(jìn)一步的提升,這對(duì)纖維混凝土綜合韌性的表現(xiàn)至關(guān)重要。

三、使用溫度寬

POM纖維玻璃化轉(zhuǎn)變溫度低至-45℃,同時(shí)標(biāo)準(zhǔn)熱變形溫度達(dá)到90℃以上,兼顧冷熱環(huán)境下的長(zhǎng)期使用,為制品提供了極寬的使用溫度范圍。而其他常見(jiàn)纖維材料,不是低溫下嚴(yán)重發(fā)脆就是高溫時(shí)嚴(yán)重變形。

四、填充均勻密實(shí)

POM纖維相比其他常見(jiàn)有機(jī)合成纖維具有更好的分散性及更低的引氣性,可直接加入混凝土混合物中制備拌合物。有機(jī)合成纖維加入混凝土具有一定的引氣性和對(duì)砂漿流動(dòng)的負(fù)面影響,反映了實(shí)際施工操作的難度。在低水膠比體系中,POM纖維具有比聚丙烯纖維(已標(biāo)準(zhǔn)化)更低的引氣性,改善了由于纖維帶入少量空氣而對(duì)混凝土力學(xué)性能造成的負(fù)面影響;同時(shí),因?yàn)榫哂懈叩募庸ち鲃?dòng)性,也能改善混凝土攪拌效果、減少攪拌時(shí)間。

五、分散均勻

POM纖維具有比常規(guī)材料更大的比重,在攪拌時(shí)不會(huì)漂浮在水層表面,帶來(lái)更佳的分散性表現(xiàn)。除了密度大能在施工攪拌時(shí)提供更佳的水中沉降速度以外,POM纖維的高剛度和硬挺度保證了其使用中不易卷曲結(jié)團(tuán),這在混凝土應(yīng)用中能顯著提高拌合物及成品的綜合力學(xué)性能。

POM纖維非常好的分散性

六、后期維護(hù)成本低

POM纖維的加入為混凝土提供了較高的基體韌性,阻止了混凝土凝結(jié)過(guò)程中由于收縮不均產(chǎn)生的局部微裂紋的擴(kuò)展,有效防止混凝土的早期開(kāi)裂發(fā)生,并且阻止水?dāng)y帶氯離子通過(guò)表面縫隙滲入,大大延長(zhǎng)了混凝土的使用壽命。目前行業(yè)內(nèi)混凝土路面通用的設(shè)計(jì)壽命為10-30年(JTG D40),則30年內(nèi)應(yīng)完成整個(gè)結(jié)構(gòu)的替換。按照早期開(kāi)裂試驗(yàn)結(jié)果開(kāi)裂比2.5倍估算,添加POM纖維可以以大約7%的物料成本增加換取70%的維護(hù)成本降低。

POM纖維可廣泛應(yīng)用于多種混凝土的性能改善及增強(qiáng),且便于針對(duì)特種混凝土的需要做橫向及縱向梯度式的產(chǎn)品布局。與常見(jiàn)的有機(jī)合成纖維相比,POM纖維的強(qiáng)度好,為常用有機(jī)合成纖維的2~3倍。耐摩擦磨損性?xún)?yōu)異,靜摩擦系數(shù)低于0.3,動(dòng)摩擦系數(shù)低于0.25。拉伸回復(fù)性能優(yōu)異,POM纖維的蠕變行為比碳纖維、 Kevlar不銹鋼絲大,但經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間后,蠕變停止,若除去負(fù)荷,蠕變又能恢復(fù),故具有優(yōu)異的拉伸回復(fù)性能。耐久性非常優(yōu)異,POM纖維不但具有良好的短期熱穩(wěn)定性,在高溫的空氣中或在高溫的熱水中,其長(zhǎng)期使用穩(wěn)定性也非常優(yōu)異。POM纖維有著優(yōu)異的耐化學(xué)品性能,僅在酸中有輕微分解,對(duì)堿溶液、海水、溶劑的抵抗能力極強(qiáng)。同時(shí)耐光性?xún)?yōu)異,而且吸水率極低,不被微生物分解,在海水中不吸附浮游生物,不長(zhǎng)霉菌。

重慶云天化天聚新材料有限公司



云天化堅(jiān)持自主創(chuàng)新成為國(guó)內(nèi)第一家POM纖維集成服務(wù)商



重慶云天化天聚新材料有限公司是我國(guó)自主創(chuàng)新率先生產(chǎn)出POM纖維的企業(yè),是國(guó)內(nèi)最早實(shí)現(xiàn)共聚甲醛萬(wàn)噸級(jí)量產(chǎn),打破國(guó)外壟斷的共聚甲醛生產(chǎn)的制造營(yíng)銷(xiāo)商,現(xiàn)擁有產(chǎn)能10 萬(wàn)噸,居全國(guó)第一。

云天化重慶聚甲醛裝置

1999年,云天化通過(guò)引進(jìn)歐洲先進(jìn)技術(shù)成為國(guó)內(nèi)生產(chǎn)高品質(zhì)共聚甲醛樹(shù)脂的生產(chǎn)商。在持續(xù)擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模的同時(shí),公司還與高等院校建立了戰(zhàn)略合作關(guān)系,共建聚甲醛技術(shù)中心及技術(shù)服務(wù)中心。2009年,公司斥巨資在重慶長(zhǎng)壽區(qū)晏家工業(yè)園區(qū)興建了云天化重慶研發(fā)中心。2017年5月22日重慶云天化天聚新材料有限公司在重慶長(zhǎng)壽揭牌成立,實(shí)現(xiàn)了云天化共聚甲醛產(chǎn)銷(xiāo)研一體化經(jīng)營(yíng)模式。公司致力于共聚甲醛產(chǎn)品質(zhì)量的不斷提高和新產(chǎn)品的研發(fā),于2018年底成功研發(fā)出性能優(yōu)良的POM纖維并實(shí)現(xiàn)量產(chǎn),成為國(guó)內(nèi)第一家POM纖維集成服務(wù)商。云天化聚甲醛始終以竭誠(chéng)為廣大客戶(hù)提供優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品和滿(mǎn)意的技術(shù)服務(wù)為核心競(jìng)爭(zhēng)力,以其優(yōu)異的性能得到了客戶(hù)的廣泛認(rèn)可,并遠(yuǎn)銷(xiāo)歐洲、美洲、非洲和亞洲的多個(gè)國(guó)家。

在2020中國(guó)混凝土展上,云天化POM纖維吸引了眾多業(yè)內(nèi)觀(guān)眾咨詢(xún)

云天化集團(tuán)有限責(zé)任公司是以肥料及現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、玻璃纖維復(fù)合材料、精細(xì)化工及新材料為主業(yè)的國(guó)有綜合性產(chǎn)業(yè)集團(tuán),下轄百余家控股子公司。經(jīng)過(guò)多年持續(xù)發(fā)展,集團(tuán)總資產(chǎn)約1000億元,年?duì)I業(yè)收入近700億元,年上繳稅費(fèi)20億元以上。集團(tuán)連續(xù)多年入選中國(guó)企業(yè)500強(qiáng),2019年名列中國(guó)企業(yè)500強(qiáng)第283位、中國(guó)制造業(yè)企業(yè)500強(qiáng)第126位、中國(guó)化肥企業(yè)500強(qiáng)排行第一、云南省外貿(mào)發(fā)展綜合貢獻(xiàn)百?gòu)?qiáng)企業(yè)第一名。近年,云天化集團(tuán)以“打造具有全球影響力綠色產(chǎn)業(yè)集團(tuán)”為愿景,依托黨建引領(lǐng)政治優(yōu)勢(shì)、擔(dān)當(dāng)有為團(tuán)隊(duì)優(yōu)勢(shì)、精益生產(chǎn)管理優(yōu)勢(shì)、全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同優(yōu)勢(shì)、行業(yè)一流品牌優(yōu)勢(shì)和國(guó)際化發(fā)展的區(qū)位優(yōu)勢(shì),致力走一條新國(guó)企的創(chuàng)新發(fā)展、內(nèi)涵發(fā)展、綠色發(fā)展之路。

目前,企業(yè)將POM纖維應(yīng)用領(lǐng)域集中在外墻裝飾、城市家具、仿真石材、道路快修、華夫橋面板、邊坡加固等領(lǐng)域。同時(shí)在路橋、水利、市政、電力、地鐵、高鐵等方面亦有廣泛應(yīng)用,如應(yīng)用在橋梁、隧道的新建或維修加固,國(guó)內(nèi)現(xiàn)在約有100萬(wàn)座橋梁,每年需維修加固的橋梁約10萬(wàn)座。另外還有橋梁伸縮縫、濕接縫、高速路砸道、城市紅綠燈前10m路面、加油站路面等易壞路面。

展臺(tái)內(nèi)時(shí)尚的桌椅,也是應(yīng)用了云天化POM纖維的產(chǎn)品



牽手UHPC  共創(chuàng)美好明天



超高性能混凝土(Ultra-High Performance Concrete,簡(jiǎn)稱(chēng)UHPC),因?yàn)橐话阈钃饺攵糖袖摾w維或聚合物纖維,也被稱(chēng)作超高性能纖維增強(qiáng)混凝土(Ultra-High Performance Fibre Reinforced Concrete,簡(jiǎn)稱(chēng)UHPFRC)。UHPC不同于傳統(tǒng)的高強(qiáng)混凝土(HSC)和鋼纖維混凝土(SFRC),也不是傳統(tǒng)意義“高性能混凝土(HPC)”的高強(qiáng)化,而是性能指標(biāo)明確的新品種水泥基結(jié)構(gòu)工程材料,較有代表性的定義和需要具備的特性如下:

● 是一種組成材料顆粒的級(jí)配達(dá)到最佳的水泥基復(fù)合材料;

● 水膠比小于0.25,含有較高比例的微細(xì)短鋼纖維增強(qiáng)材料;

● 抗壓強(qiáng)度不低于120MPa;具有受拉狀態(tài)的韌性,開(kāi)裂后仍保持抗拉強(qiáng)度不低于5MPa(法國(guó)要求7MPa);

● 內(nèi)部具有不連通孔結(jié)構(gòu),有很高抵抗氣、 液體浸入的能力,與傳統(tǒng)混凝土和高性能混凝土(HPC)相比,耐久性可大幅度提高。

應(yīng)用云天化POM纖維的各類(lèi)產(chǎn)品

UHPC的性能特點(diǎn)可以用“超高強(qiáng)、高韌性和高耐久性”來(lái)概括?!俺邚?qiáng)”指UHPC可實(shí)現(xiàn)水泥基材料強(qiáng)度(抗壓、抗拉、抗彎、抗剪、抗沖擊等強(qiáng)度)跨越式的提高,更重要的是UHPC能夠有效利用鋼纖維的強(qiáng)度及其與膠凝材料漿體的緊密粘接來(lái)實(shí)現(xiàn)拉伸的“應(yīng)變硬化”行為,有較大的變形能力;鋼纖維體積摻量1%~2%的UHPC就能跨入韌性材料的行列。UHPC可大幅度提高鋼在混凝土中的強(qiáng)度利用效率,形成混凝土、鋼纖維、鋼筋更加協(xié)調(diào)的鋼-混凝土復(fù)合的新模式,實(shí)現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)的輕質(zhì)高強(qiáng)和高韌性。此外,還可制備具有優(yōu)良耐磨、抗沖擊、抗爆和耐高溫等性能的UHPC。

在無(wú)裂縫的狀態(tài)下,UHPC的氣體、液體滲透性非常低;而在高應(yīng)變和微裂縫狀態(tài)下,UHPC的滲透性也能夠保持在很低的水平,而微裂縫還具備良好的自愈合能力,因此UHPC結(jié)構(gòu)擁有高耐久性的潛力,已得到迄今15年惡劣環(huán)境暴露試驗(yàn)的證實(shí)。UHPC的耐久、耐候性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越其他結(jié)構(gòu)工程材料(鋼材、鋁材)。云天化一直關(guān)注著UHPC的發(fā)展,不斷加強(qiáng)科研投入、努力攻關(guān),全力開(kāi)發(fā)纖維新品種,就是為了不斷滿(mǎn)足UHPC生產(chǎn)企業(yè)的發(fā)展和個(gè)性需求。云天化的UHPC專(zhuān)用纖維,以POM為原料,精選了適宜的生產(chǎn)工藝使得產(chǎn)品的性能更加符合UHPC產(chǎn)品的特殊要求,極好地滿(mǎn)足在各種不同混料形式的攪拌設(shè)備情況下,保證纖維在各種不同條件下的均勻分布,達(dá)到UHPC產(chǎn)品對(duì)纖維的各項(xiàng)要求。

云天化POM纖維應(yīng)用實(shí)例(板材及城市家具)
云天化POM纖維應(yīng)用實(shí)例(外墻裝飾板)

眾所周知,目前纖維加固修復(fù)混凝土主要使用的纖維原料是聚酯纖維和聚丙烯纖維等有機(jī)合成纖維。這些常用的有機(jī)合成纖維,由于強(qiáng)度及彈性模量較低,在混凝土中的分散性較差,對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度的提高不明顯,與水泥石的粘結(jié)不緊密,泵送施工不易控制,使混凝土成本大幅上升等,這些問(wèn)題都嚴(yán)重制約了纖維混凝土的大范圍應(yīng)用,因此迫切需要尋找新型的高性能纖維替代原有產(chǎn)品。

而實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),POM纖維具有優(yōu)異的分散性,即使大量添加(體積比4%)仍能保持基體較好的流動(dòng)性,混凝土均相性和力學(xué)性能改善良好,通過(guò)采用不同規(guī)格的POM纖維的組合增強(qiáng)混凝土,可以解決其他合成纖維所不能解決的混凝土的原生缺陷所誘發(fā)的混凝土開(kāi)裂的難題。尤其是在遭遇火災(zāi)后,POM纖維增強(qiáng)的混凝土,不會(huì)因大火燃燒而產(chǎn)生崩裂坍塌,使用性能大大優(yōu)于目前廣泛使用的有機(jī)合成纖維。

超高性能混凝土用POM纖維,是以共聚甲醛樹(shù)脂切片為原料,經(jīng)紡絲、牽伸、表面處理等工藝制得的一種專(zhuān)用于UHPC領(lǐng)域的新型混凝土建筑工程用材料(見(jiàn)GB/T21120-2018),產(chǎn)品具有高強(qiáng)、高模、高耐久、使用溫度范寬、工作度影響小等優(yōu)秀特性。常用的鋼筋混凝土容易因硫離子、氯離子引起銹蝕問(wèn)題,嚴(yán)重影響混凝土的壽命,且容易產(chǎn)生剛性裂縫。20世紀(jì)80年代末,美、日等發(fā)達(dá)國(guó)家開(kāi)始用高性能纖維增強(qiáng)復(fù)合材料加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu),改善其抗拉性能和抗裂性能。

POM纖維用于土工合成材料的原理是:阻裂、抗?jié)B、耐久、增韌、增強(qiáng)、減重?;炷林械奈⑿×芽p受荷載作用時(shí)會(huì)產(chǎn)生裂縫擴(kuò)展,纖維能橫跨起橋接作用,緩解裂縫尖端的應(yīng)力集中,增加裂縫的擴(kuò)張阻力,提高混凝土的斷裂能,使混凝土的延性増大,提高混凝土的韌性和抗裂能力。纖維在混凝土中能很好的均勻分布且與混凝土澆搗成型過(guò)程中增加了混凝土內(nèi)部的束縛力,從而減少了混凝土在成型過(guò)程中大孔隙和裂縫的產(chǎn)生,減少了宏滲水和微滲水?;炷猎趦鋈跅l件下產(chǎn)生較大的膨脹壓力,易使混凝土裂縫和原有裂縫擴(kuò)展,在混凝土中摻入少量的合成纖維,由于纖維較細(xì),單位面積的纖維數(shù)量較多,這樣纖維能起到一個(gè)很好的約束作用,抵抗凍融和化學(xué)侵蝕時(shí)的膨脹壓力。同時(shí)纖維的摻入大大提高了混凝土的抗?jié)B性,這樣便阻礙了化學(xué)物質(zhì)的滲入,提高了其抗化學(xué)侵蝕性能 。

POM纖維的優(yōu)異性能正在被我國(guó)混凝土界的有識(shí)之士所關(guān)注, POM纖維在UHPC的推廣應(yīng)用值得市場(chǎng)的深度期待和鼓勵(lì)。

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