Способ изготовления изделий на цементном вяжущем, пучки синтетических волокон, цементный продукт

Способ изготовления изделий на цементном вяжущем, пучки синтетических волокон, цементный продукт

Реферат

 

Пучки синтетических волокон предназначены для использования в бетоне, растворе и цементе, пучки включают около 10-10000 элементарных волокон на пучок, элементарные волокна в основном состоят из полиолефина, такого как полипропилен или полиэтилен, производство полиолефина, сложного полиэфира, полиамида или их смесей и имеют длину около 1 до около 30 мм, средний поперечный размер от около 5 до около 50 мкм и отношение длина/диаметр от около 10 до около 1000, отдельные элементарные волокна имеют поверхностное натяжение, которое допускает образование гомогенной дисперсии элементарных волокон в бетоне растворе или пасте обычным смешением при помощи обычного смешивающего оборудования; бетоны на основе цемента, растворы и пасты включают пучки волокон, и способ получения пучков волокон и материалов на основе цемента. 3 с. и 22 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение касается способов получения пучков волокон и материалов на основе цемента.

В течение длительного времени известно и практикуется использование различных типов волокон для придания бетона дополнительной прочности при растяжении и для усиления против ударных повреждений и распространения трещин. Также известно, что обычная арматура и грубые волокна могут уменьшить большее видимое растрескивание, которое происходит в бетоне, но только очень тонкие волокна реально могут снижать развитие более мелких трещин. Однако волокна, которые обычно используются в бетоне, например синтетические волокна из материалов, таких как полипропилен, являются относительно грубыми, что связано при использовании обычной технологии и обычного оборудования смешения с трудностью достижения удовлетворительного диспергирования в бетоне очень тонких волокон, и в особенности волокон с большим отношением длина/диаметр. Фактически также трудно получить однородную дисперсию даже относительно грубых волокон в бетоне. В общем, такие волокна получают в виде отдельных волокнистых лент, которые в процессе интенсивного перемешивания разрушаются на отдельные элементарные волокна, которые диспергируются в бетоне оставаясь по-прежнему относительно грубыми. Эта система не всегда является приемлемой и не всегда происходит разрушение волокнистой ленты на отдельные элементарные волокна, на практике обычно не достигается требуемой для этого интенсивности перемешивания. Даже при эффективном разделении волокна по-прежнему являются достаточно грубыми, чтобы достичь максимальной эффективности в качестве ингибиторов растрескивания, в особенности против микрорастрескивания.

Бетон имеет склонность к самовозникающему растрескиванию, и так как бетон является хрупким материалом, то при относительно низких напряжениях происходит легкое распространение трещин. Распространение прогрессивного растрескивания приводит к падению прочности бетона, причем падение более быстрое, чем можно было ожидать исходя из прочностных характеристик бетона.

Обычно предполагается, что расхождение между реальной и теоретической прочностями бетона может быть объяснено присутствием разрывов. При этом бетон не растрескивается, как это происходит при напряжении, а скорее при напряжении он слабеет из-за того, что уже содержит трещины. Эти трещины и разрывы отличаются размерами, так что шкала является очень важной при определении механизмов разлома, при этом реальная прочность является величиной статистической вероятности, которая зависит от распределения трещин в материале. Поэтому ингибированием появления и распространения трещин можно увеличить эффективную прочность бетона и предотвратить разрушению, т. е. образование крупномасштабных трещин и разломов. Самовозникающие неструктурные трещины возникают в больших массах свежесмешанного бетона, что связано с легкостью образования узких трещин, и при напряжениях, возникающих в процессе изменения размеров таких относительно больших структур, происходит соответствующее распространение трещин. Бетонные блоки для мощения обычно имеют размеры около 3 м на 10 м и толщиной 200 мм; узкие трещины в таком бетоне могут легко распространяться с получением слабой связи, которая последовательно приводит к разлому. Ясно видимое растрескивание часто является единственной формой растрескивания, которое определяется как важное, но это является следствием развития мелких и поэтому невидимых трещин.

ЕР-А-О 235 577 представляет агломераты волокон, имеющих улучшенную диспергируемость в вязких органических и неорганических матрицах, т. е. в матрицах на основе цемента, и включающих акрильные штапельные волокна, причем каждое волокно имеет диаметр менее чем 50 мкм и длину более чем 3 мм, волокна соединены друг с другом при помощи когезионно-сшивающего агента, который растворяется, набухает или плавится в армируемой волокном матрице. Когезионно-сшивающий агент, т. е. поливиниловый спирт, вводится в количестве 1 30 по массе волокон. Предпочтительно волокна имеют высокие модули упругости.

ЕР-А-0 225 404 представляет способ получения армированных волокон формованных цементных тел, который включает диспергирование полос, имеющих большое количество волокон, в неотвержденный цементный материал и после этого твердения материала, причем по крайней мере из полос импрегнируется в связующее таким образом, чтобы ослабла связь между отдельными волокнами в ленте, и таким образом, чтобы когда полоса диспергируется в цементном материале, волокна освобождались друг от друга. Связующее, т. е. эпоксидная смола, используется в таком количестве, чтобы отношение полос к связующем находилось от 5 5 до 9 1 по объему. Ранее известные применения волокон в бетоне были направлены на сочетание с обычной арматурой, при этом волокна с высокими модулями упругости использовались для улучшения показателей прочности при растяжении. Хотя это возможно в случае материалов с высоким содержанием цемента, но мало эффективно в случае обычных бетонов, даже при использовании стальных волокон, имеющих прекрасные механические характеристики. Это может быть связано со следующим: а/. Объем требуемых волокон может быть настолько большим, что делает невозможным размещение волокон в цементной фазе бетона.

в/. Преимущества введения волокон могут проявляться только после разрушения матрицы и в этом случае могут быть описаны как прогрессивное разрушение, а не как удобная прочность.

с/. Стоимость и сложность в использовании не всегда оправдывает применение.

d/. Пространственная ориентация волокон при предварительном смещении и использовании волокон в самом материале часто оказываются недостаточными для армирования.

Становится все более очевидным, что наиболее важная цель волокон заключается в улучшении характеристик самого бетона, а не в независимом действии как арматура. Однако усиление легко измерить, и хотя другие преимущества, т. е. упрочнение самого бетона, могут быть отмечены как значительные, трудность измерения и количественного определения их могут являться фактором, снижающим оценку этих применений волокна в бетоне.

Сейчас найдено, что возможно использовать очень незначительные количества очень тонких синтетических волокон, например, полипропиленовых волокон, для улучшения характеристик и функциональности бетона и растворов, в особенности для предотвращения развития растрескивания, вызванного изменениями размеров, происходящими внутри бетона, и для достижения контроля этого растрескивания на микроуровне, до того как растрескивание разовьется до трещин видимого размера. Волокна при этом служат для улучшения внутренней прочности бетона, в особенности для предотвращения развития самовозникающего растрескивания выше микроуровня, так же, как и для предотвращения распространения растрескивания, и вместе с тем для обеспечения отдельного независимого армирования. Волокна вводятся в бетон или раствор в форме пучков волокна, которые, как было объяснено ниже, допускают получение требуемой гомогенности распределения коротких волокон в материале.

Поэтому один аспект данного изобретения относится к пучкам синтетических волокон, предназначенных для использования в бетоне, растворе или цементе, причем пучки включают 10 10000 элементарных волокон на пучок, элементарные волокна в основном состоят из полиолефина, такого как полипропилен или полиэтилен, производные полиолефина, сложного полиспирта или их смесей и имеют длину 1 до 30 мм, средний поперечный размер 5 30 мкм и отношение длина/диаметр 100 1000, элементарные волокна в каждом пучке соединены друг с другом при помощи смачивающего агента, причем смачивающий агент обеспечивает каждому элементарному волокну поверхностное натяжение, которое способствует гомогенному распределению волокон в бетоне, растворе или пасте при использовании обычного смешения в обычном оборудовании смешения бетонных смесей.

Другой аспект изобретения относится к материалам на основе цемента, включающим небольшие количества вышеназванных волококон, поэтому этот аспект относится к бетону на основе цемента, раствору или пасте, имеющим в основном гомогенно распределенные синтетические волокна, включающие полиолефин, такой как полипропилен или полиэтилен, производные полиолефина, сложный полиэфир или их смесь и имеющие длину 1 30 мм, средний поперечный размер 5 30 мкм и отношение длина/диаметр 100 1000, причем поверхность волокон включает смачивающий агент и причем волокна присутствуют в количестве менее 1 по массе цементного материала бетона, раствора или пасты. Использование далее выражения "материал изобретения" относится к таким материалам.

В дальнейшем аспекте изобретение относится к способу получения вышеназванных материалов на основе цемента, причем способ включает: введение в бетон, раствор или в цементную смесь, к которым вода добавлена, в количестве менее, чем 1 по массе цементного материала, пучков синтетических волокон, включающих 10 10000 элементарных волокон на пучок, причем элементарные волокна включают полиолефин, такой как полипропилен или полиэтилен, производные полиолефина, сложный полиэфир или смесь их, причем волокно имеет длину 1 30 мм, средний поперечный размер 5 30 мм и отношение длина/диаметр 100 1000, элементарные волокна в каждом пучке связаны друг с другом при помощи смачивающего агента, причем смачивающий агент обеспечивает каждому элементарному волокну поверхностное натяжение, которое допускает получение в основном гомогенного распределения волокон в смеси при помощи использования обычного смешения в обычном оборудовании смешения - перемешивание полученной смеси в течение периода времени по крайней мере 20 с до получения смеси бетона, раствора или пасты, в которых отдельные элементарные волокна в основном гомогенно распределены; отлив смеси бетона, раствора или пасты для придания требуемой конфигурации, произвольно с введением в процессе отлива дополнительных тел, таких как арматура.

Изобретение относится также к получению пучков синтетического волокна для использования их в бетоне, растворе или цементе, причем пучки включают 10 1000 элементарных волокон на пучок, элементарные волокна в основном состоят из полиолефина, сложного полиэфира или смеси их, причем способ включает: плавление исходного материала для получения волокон до получения расплава; прядение расплава в штапельные пучки элементарных волокон, упрочнение пучков элементарных волокон; сушку и фиксацию пучков элементарных волокон, так что бы упрочненное волокно после фиксации имело средний поперечный размер 5 30 мкм; обработку пучков элементарных волокон смачивающим агентом таким образом, чтобы элементарные волокна в каждом пучке были связаны друг с другом и таким образом чтобы элементарные волокна имели поверхностное натяжение, которое допускало получение в основном гомогенного распределения волокон в бетоне, растворе или пасте при использовании обычного смешения обычным оборудованием получения смесей бетона; резку пучков элементарных волокон на длину 1 30 мм таким образом, чтобы отдельные элементарные волокна имели отношение длина/диаметр 100 1000.

Сейчас найдено, что из-за того, что они первоначально присутствуют в форме пучков волокна, очень тонкие волокна, описанные выше (далее обозначенные, как "волокна изобретения"), имеют способность эффективно диспергироваться во всех типах бетона, растворов или цементов при использовании всех типов существующих обычных смесителей, включая вращающиеся барабаны автомобилей для перевозки и приготовления бетона. Из-за способности хорошо диспергироваться, даже при очень низких скоростях введения, волокна изобретения могут дать много преимуществ в характеристиках и функциональности бетона и других материалов на основе цемента. Среди этих преимуществ будут следующие: ингибирование растрескивания, которое является следствием пластической усадки, пластического оседания, ранней термической усадки, химической усадки и карбонизации; ингибирование растрескивания, которое является следствием усадки при сушке, циклических нагрузок, обратного движения влаги и термических изменений; возможность устранить необходимость использовать стальную сетку для контроля проблем, вызванных самовозникающим растрескиванием; улучшения в долговечности, что связано с предотвращением растрескивания и уменьшением абсорбции воды и как результат с увеличенной внутренней прочностью; снижение повреждений в результате замораживания, что связано со снижением проницаемости и увеличенным сопротивлением растрескиванию, как результат увеличенной прочности бетона и внутренних зерен и как результат увеличенного сопротивления распространению растрескивания; увеличение сопротивления к ударным и истирающим повреждениям; более высокая адгезия влажного бетона и придание тиксотропной реологии, приводящая к: большой гомогенности и консистенции бетона с большей однородностью и надежностью характеристик; облегчению перекачки, расположения и достижения финишных свойств поверхности и предотвращение седиментации и оседания, сниженной тенденции для образования растрескивания под действием пластической усадки как результат снижения седиментации; преимуществам при расположении бетона как наклонной плоскости, так как материал имеет незначительную склонность к постоянному движению, которая в противном случае приводит к увеличенной склонности к растрескиванию; лучшее сопротивление действию пламени, так как синтетические волокна плавятся при высоких температурах, и это достигается переносом супернагретого пара, генерированного внутри бетона, по большому числу капилляров; лучшее сопротивление к снижению качества под действием кокррозионноактивных химических веществ, что связано со снижением проницаемости этих веществ в бетон.

Увеличением эффективности смесителя и предотвращением образования частиц заполнителя с соответствующей седиментацией получен более консистентный и более гомогенный бетон.

Когезивность, обеспеченная волокнами изобретения, служит для улучшения поверхностных свойств бетона. Достигается текстурирование поверхности с достижением отсутствия скольжения по поверхности и достигаемый эффект не снижается при последующей осадке, что связано с тиксотропной характеристикой, обеспеченной волокном.

Волокна не портят поверхностные свойства бетона и они сами не видимы в бетоне невооруженным глазом. Тиксотропный эффект также может представлять интерес исходя из возможности получения новых и более интересных финишных поверхностей и эффектов, включая декоративные поверхности отлитого и пред-отлитого бетона.

Все более общей практикой становится использование в бетоне и других цементных материалах более высокого содержания цемента с целью увеличения их долговечности. Однако это приводит к повышению тенденции у самовозникающему растрескиванию, а из-за того, что эти материалы являются хрупкими, к более высокому распространению растрескивания. Как отмечалось выше, волокна изобретения имеют способность эффективно диспергироваться во всех типах бетонов и растворов, поэтому из-за способности волокон предотвращать растрескивание возможно прямое и непрямое улучшение долговечности бетона и материалов на основе цемента.

Кроме того, увеличивается применение пуццоланового материала; когда этот материал является очень мелкодисперсным, таким как микрокремнезем, он может снизить скорость схватывания и скорость миграции воды и привести к увеличению пластического растрескивания.

При меньшей дисперсности пуццоланового материала, такого как зола-унос, снижается скорость увеличения прочности и увеличивается период, в течение которого бетон и другие цементные материалы являются слабыми и чувствительными к пластическому растрескиванию и к растрескиванию при ранней усадке. Применение цемента с добавками печного шлака имеет аналогичный эффект на развитие прочности на ранних сроках созревания. Известно также, что при добавлении к бетону и цементным материалам полимерных эмульсий увеличивается чувствительность к растрескиванию на ранних сроках созревания.

Добавление (во всех этих случаях) небольших количеств тонких волокон изобретения оказывается эффективным для снижения тенденции материала к растрескиванию и создает более высокий потенциал этих материалов.

Цементы с высоким содержанием алюминия страдают от высокого экзотермического роста температуры, которое также приводит к проблеме растрескивания и ограничивает эффективность этих материалов. Волокна изобретения являются эффективными для контроля такого растрескивания и увеличения функциональности этих цементов.

Цементы, которые предназначены для твердения в условиях длительной усадки при сушке, также как кальций-сульфо-алюминаты, не испытывают затруднений от пластического растрескивания и от растрескивания на ранней сушке. Волокна изобретения представляют интерес для этих цементов исходя из возможности обеспечения сохранения способности сопротивления растрескиванию на ранних сроках и на более поздних сроках созревания цементов.

Волокна изобретения вводятся в бетон или другие материалы на основе цемента в форме вышеупомянутых пучков волокна, которое может состоять в основном из полиолефина, производного полиолефина, сложного полиэфира, полиамида или их смесей. Обычно волокна состоят из полиолефина, такого как полипропилен или полиэтилен. Полипропилен является хорошо известным материалом для синтетических волокон и уже в течение длительного времени используется для этой цели, что прежде всего обусловлено его сопротивлением к действию кислот и оснований, а также его прочностными свойствами, низкой плотностью и низкой стоимостью.

Хотя всегда существуют некоторые варианты в числе элементарных волокон в пучке, обычно это число включает около 50 5000 элементарных волокон на пучок, также как около 100 2000 элементарных волокон на пучок, в особенности около 500 1500 элементарных волокон на пучок, так же как около 1000 элементарных волокон на пучок.

В противоположность тонким волокнам, которые например, используются для получения ковровой нити, волокна изобретения предпочтительно в основном являются незакрученными, что необходимо для облегчения их диспергирования в бетоне и других материалах на основе цемента.

Отдельные элементарные волокна обычно имеют длину около 3 30 мкм, т. е. около 5 25 мм, в особенности около 6 18 мм и средний поперечный размер около 3 30 мкм, также как около 5 25 мкм, особенно около 10 20 мкм.

Отношения между длиной и диаметром отдельных элементарных волокон обычно находится между около 200 800, в особенности около 400 700, также как около 600. Хотя отношение длины к диаметру по крайней мере равное 100 рассматривается как минимально требуемое для достижения эффективности при использовании волокон в бетоне и материалах на основе цемента, ранее существовали трудности достижения хорошей диспергируемости даже для волокон с более низкими отношениями длина/диаметр. Более того, что для диспергирования волокон с отношением длина/диаметр равным только 100 часто требуется специальное оборудование для смешения и использования специальных добавок для достижения гомогенности смеси. Отдельные элементарные волокна, соответствующие данному изобретению, поэтому имеют более высокое отношение длина-диаметр по сравнению с волокнами, которые обычно используются в бетоне, и имеют преимущества перед ним. Иначе, волокна, соответствующие данному изобретению, в форме пучков волокна могут быть легко диспергированы в бетоне, даже когда отдельные элементарные волокна имеют отношение длина/диаметр около 1000.

Факт, что волокна изобретения имеют способность легко диспергироваться в цементных смесях за обычное время смешения и с использованием обычной технологии и оборудования смещения, как предполагается будет следствием того, что: 1) Диспергируемость компонентов обусловлена пучками волокон в цементной смеси, в которой уже добавлена вода.

2) Легкое разделение пучков на подпучки и отдельные элементарные волокна за время смешения или перемешивания. Отдельные элементарные волокна имеют поверхностное натяжение, которое обеспечивает их гомогенное диспергирование в бетоне, растворе или пасте при помощи обычного смешения на обычном оборудовании смешения. Поэтому поверхность элементарных волокон является в основном гидрофильной, что обеспечивает легкость диспергирования в воде или в смесях, содержащих воду, т.е. в бетоне, растворах или цементных смесях, к которым вода уже добавлена. Приемлемое поверхностное натяжение для волокон составляет около 65 80 дин/cм², также около 70 75 дин/см², в особенности около 72 74 дин/см².

Требуемое поверхностное натяжение обычно достигается обработкой пучков элементарных волокон смачивающим агентом.

Как дополнительная поверхностная обработка пучки волокон произвольно могут быть отработаны электрической обработкой, известной как коронная обработка. Эта процедура более детально будет представлена ниже.

Вышеописанные волокна обычно получают следующим образом.

Первый этап получения пучков волокон представляет собой плавления исходного материала для получения волокон. Часто это происходит в экструдере, хотя и не является полностью необходимым. Температура, используемая для плавления составляющего волокна, зависит от материала, используемого для данного волокна.

Тип прядильного оборудования, используемый для прядения расплава в штапельные пучки элементарных волокон, не является критическим, так могут быть использованы как "короткое прядение", так и "длинное прядение". Короткое прядение является одноэтапным способом, в котором пучки волокон, как кручение, так и вытяжка волокон, происходят в одной операции, в то время как в длинном прядении или обычном прядении расплава, как это известно, используется двухстадийный способ, в котором на первом этапе выполняется экструзия расплава и соответственно прядение пучков волокон, а на втором этапе происходит вытяжка штапельных волокон.

После вытяжки волокна охлаждают, причем охлаждение проводят обычно в потоке воздуха, который раздувает волокна.

Пучки волокна которые обычно включают несколько сотен волокон, подвергают вытяжке. Вытяжка обычно выполняется при использовании ряда валков и печи с горячи воздухом или жидкими средами, такими как горячая вода или масло, причем одновременно несколько пучков элементарных волокон подвергаются вытяжке. Пучки элементарных волокон первоначально проходят через один ряд валков, за которыми следует проход через печь с горячим воздухом или горячей жидкостью, и затем проход через второй ряд валков. Горячие валки обычно имеют температуру около 80 140^oC. Скорость второго ряда валков выше скорости валков первого ряда, поэтому нагретые пучки элементарных волокон вытягиваются в соответствии с отношением между скоростями валков первого и второго ряда (отношение названо отношением вытяжки или отношением упрочнения).

Вторая печь или жидкость и третий ряд валков также могут быть использованы (двухэтапная вытяжка), причем третий ряд валков имеет более высокую скорость по сравнению со вторым рядом. В этом случае отношения вытяжки рано отношению между скоростями последнего и первого рядов валков. Аналогично, можно использовать добавление рядов валков и печей или жидкостей.

Волокна данного изобретения обычно вытягивают при использовании отношения вытяжки 1,5 1 8 1, обычно около 2:1 6:1; предпочтительно около 2,5:1 - 4: 1, в особенности около 2,5 1 3,5 1, что приводит к получению допустимого диаметра или среднего поперечного размера, как было объяснено выше. Пучки элементарных волокон затем сушат и фиксируют. Процесс вытяжки может вызвать напряжения в волокнах, поэтому вытянутые пучки могут быть отредактированы при помощи нагрева, который также служит для сушки волокон. Обычно это выполняется пропусканием пучков элементарных волокон через печь, в которой волокна усаживаются.

Как отмечалось выше, пучки элементарных волокон последовательно обрабатываются смачивающим агентом таким образом, чтобы получить требуемое поверхностное натяжение элементарных волокон, т. е. поверхностное натяжение около 65 80 дин/см также как около 70 75 дин/см², особенности около 72 74 дин/см². Обработка обычно связана с пропусканием пучков через серию так называемых "смачивающих валков", на которые обеспечивают подачу смачивающего агента. Кроме обеспечения легкости диспергирования отдельных элементарных волокон в цементной смеси смачивающий агент служит также для удержания элементарных волокон вместе в пучки в течение незначительного периода времени, когда происходит манипулирование пучков перед его введением в смесь. Обычно смачивающий агент выбирается из смачивающих агентов, обычно используемых для придания синтетических волокнам гидрофильности, таких как агенты, используемые для замасливания в производстве нетканых материалов. Такие смачивающие агенты являются промышленно доступными и обычно являются составами, включающие соединения, обычно используемые как эмульгаторы, поверхностно активные вещества и моющие средства, и также могут включать смеси этих веществ. Примерами таких соединений являются сложные эфиры жирных кислот и глицида, амиды жирных кислот, полигликолевые сложные эфиры, полиэтоксилированные амиды, неионные поверхностно активные вещества и катионные поверхностно активные вещества.

Специальные примеры соединений, которые могут быть использованы в качестве смачивающих агентов или в качестве составляющих смачивающих агентов, являются полиэтилен гликоль-лаурил простой эфир, имеющий формулу CH₃(CH₂)₁₁-O-(CH₂CH₂O)-H, глицерол моностеарат, который имеет формулу (C₁₇H₃₅(COOCH₂CHOHCH₂OH, эрукамид, который имеет формулу C₂₁H₄₁CONH₂, амид стеариновой кислоты, который имеет формулу CH₃(CH₂)₁₆CONH₂, триалкил-фосфат, имеющий формулу R CnH_2n+1, лаурил-фосфат-амин сложный эфир, имеющий формулу , лаурил-фосфат-натриевая соль, имеющая формулу , или этилендиамин-полиэтилен гликоль, имеющий формулу CH₂N(CH₂CH₂)_пH)₂ CH₂N((CH₂CH₂O)_пH)₂ Примером предпочтительного смачивающего агента является фирма "Nissin Kagaky Kenkyosho Ltd" (Япония), который включает натриевую соль сульфоянтарной кислоты бис (2-этилгексил) сложного эфира и также содержит изопропиловый спирт, силоксаны, силиконы, кремний и сорбитан моностеарат.

Кроме обработки смачивающим агентом пучки волокон произвольно могут подвергаться обработке коронным разрядом, которая является электрической обработкой и которая широко используется при производстве синтетических волокон. Обработка заключается в воздействии на пучки волокон мощным электрическим разрядом от специального электрода. Для получения электронной с энергией достаточной для проникновения на поверхность волокон, требуется высокое напряжение (25 кВ и 20 кГц).

Когда электроды с большой скоростью ударяют полимерную цепь, многие из этих цепей разрываются, что обеспечивает образование в присутствии озона (O₃) воздуха карбонильных групп. Образование карбонильных групп делает поверхность волокон полярными и более легко диспергируемыми в водных смесях.

Произвольно обработка коронным разрядом проводится до применения смачивающего агента.

После обработки смачивающим агентом, пучки элементарных волокон спонтанно могут разделяться на более мелкие пучки, причем каждый из этих новых пучков включает часть элементарных волокон из первоначального пучка. Поэтому затем пучки элементарных волокон обычно включают около 50 5000 элементарных волокон на пучок, так же, как около 100 2000 элементарных волокон на пучок, в особенности около 500 15000 элементарных волокон на пучок, также как 1000 элементарных волокон на пучок. Нужно помнить, что всегда существует естественная вариация в количестве элементарных волокон на каждом пучке.

Затем пучки волокон поступают на резку, где волокна режут на требуемую длину. Резка обычно осуществляется при пропускании пучков через диск, снабженный радиально расположенными ножами. Волокна прижимаются между диском и опорным валком и разрезаются на требуемую длину, которая равна расстоянию между ножами. Как было объяснено выше, пучки волокон режут таким образом, чтобы волокна имели длину около 1 30 мм, обычно около 3 39 мм, т. е. около 5 25 мм и в особенности около 6 18 мм, причем это обеспечивает необходимое отношение длина-диаметр, как это было объяснено выше.

Пучки элементарных волокон, полученные вышеназванным способом, предназначаются, как это было объяснено, для использования в бетоне, растворах или цементах; отдельные элементарные волокна имеют способность эффективно диспергироваться во всех типах бетонов, растворов или цементах при использовании всех типов существующих обычных смесителей. Соответственно, изобретение также относится, как это отмечалось ранее, бетону на основе цемента, растворам или пастам, имеющим в основном гомогенное распределение в своем объеме вышеописанных волокон, причем волокна присутствуют в количестве менее чем около 1% по массе цементного материала бетона, раствора или пасты.

В данном контексте, термин "цемент" использован для обозначения всех цементов портландцементного типа, включая белый портландцемент, низкощелочный цемент, сульфатостойкий цемент портландшлакоцемент и портланд пуццолановый цемент и включая огнеупорные цементы или типа алюмината, такие как цементы с высоким содержанием алюминия и кальций сульфоалюминатные цементы, шлакоцементы, пуццолановые цементы гипсы, включающие геми и аноиидpидные версии, оксихлорид магния и хлорид магния и другие аналогичные неорганические цементные системы, как гидравлические, так и негидравлические, или комбинации вышеназванных веществ, произвольно с добавками различных полимеров. Термин "паста" относится к смеси цемента и воды.

Термин "раствор", использованный в данном контексте, относится к смеси, включающей цемент и частицы, такие как песок и дробленные камни, включающие специальные легкие заполнители, причем частицы проходят через сито с размерами ячейки 2,4 мм.

Использованный термин "бетон" относится к растворам или пастам, содержащим более крупный заполнитель. Термин "цементные материалы" относится к содержимому вышеназванных цементных материалов бетона, раствора или пасты.

Для специалиста ясно, что термин "в основном гомогенно распределенное" относится к факту, что волокна изобретения в основном гомогенно распределены внутри фазы раствора материала изобретения, так как ясно, что волокна не могут быть распределены внутри крупного заполнителя бетона.

Бетон или другие цементные материалы могут быть рассмотрены как или полученные на месте, или как предизготовленные, причем полученные на месте представляют собой изделия, полученные отливом на месте. Отлитые на месте представляют обычно тип быстро смешивающих бетонов, хотя они могут быть смешаны на месте.

Раствор или бетон, включающие волокна изобретения, обычно имеют содержание цемента в диапазоне около 200 1200 кг/см³.

Обычный бетон для отлива на месте, в который обычно вводятся волокна изобретения, обычно имеет содержание цемента около 200 600 кг/м³, в особенности около 250 450 кг/м³ в то время как пред-изготовленный бетон, использующий волокна изобретения, обычно имеет содержание цемента около 300 500 кг/м³.

Раствор обычно имеет содержание цемента около 400 1200 кг/м³ в особенности около 600 1000 кг/м³. Специальные высокопрочные бетоны и растворы могут иметь содержание цемента около 500 1200 кг/м³, обычно около 500 1000 кг/м³.

Отношение вода/цемент материала, соответствующего данному изобретению, обычно находятся в диапазоне около 0,25 0,8 по массе. Бетон для отлива на месте обычно имеет отношение вода/цемент около 0,4 0,6, в то время как отношение вода/цемент пред-изготовленного бетона обычно составляет около 0,25 0,35 при компактном уплотнении и около 0,4 0,6 для уплотнения вибрацией. Однако, введение волокон изобретения в цементные материалы, имеющие отношение вода/цемент менее чем 0,25, т. е. в плотные материалы, содержащие ультрамелкий микрокремнезем, также представляет определенный интерес.

Бетон, соответствующий изобретению, обычно содержит фазу раствора по крайней мере 0,2 по массе. Пропорция фазы раствора обычном бетоне обычно ограничена максимумом около 0,6, что связано с фактом, что тенденция бетона к растрескиванию увеличивается с увеличением количества раствора. Однако, т. к. введение волокон изобретения в бетон приводит к снижению тенденции к растрескиванию, становится возможным получение бетонов с увеличенной фазой раствора по сравнению с обычно используемыми бетонами без опасности интенсивного растрескивания. Отсюда, бетон, соответствующий изобретению, может включать относительно большую фазу раствора, до 0,8 или даже еще больше.

Волокна изобретения обычно присутствуют в материале в количестве около 0,05 0,5 в особенности около 0,1 0,3 также как 0,15 0,25 по массе цементного материала.

Для обычного бетона для отлива на месте, имеющего содержание цемента около 250 400 кг/м³, поэтому содержание волокон будет менее чем около 4 кг/м³, обычно около 0,1 2,0 кг/м³, также как около 0,3 1,0 кг/м³, в особенности около 0,4 0,8 кг/м³, т. е. около 0,5 - 0,7 кг/м³.

Бетон или раствор, соответствующие изобретению, могут содержать добавки снижающие водопотребность, увеличивающие удобоукладываемость, изменяющие реологию, снижающие проницаемость, воздухововлечение или ускоряющие реакцию цемента с водой. Они могут также содержать различные типы органических полимеров, вводимых в виде твердых веществ или в виде водных эмульсий, включая бетон, импрегнированный полимером или полимерцементный бетон. Кроме того, они могут содержать арматуру, включая или стержни или сетки, включая ферроцементы или металлические сетки, или в виде дополнительных волокон, т. е. металлов, стекла или синтетического материала.

Как объяснялось выше, было найдено, что введение даже небольшого количества волокон изобретения обеспечивает цементному материалу различные преимущества. То, что такие преимущества получаются при введении таких небольших количеств волокон объясняется их незначительными размерами, вместе с фактом, что они имеют способность гомогенно диспергироваться в материале. Пучки волокон изобретения, имеющие, например, 300 х 10¹⁶ отдельных 12 мм длиной элементарных волокон на один кг, можно получить, при введении в цементный материал со скоростью, например, 0,6 кг пучков волокон на м³, около 2000 кг волокон нам³. В этом свете ясно, что даже небольшие количества волокон изобретения могут обеспечить существенные преимущества при введении в цементный материал.

Как объяснялось выше, цементный материал изобретения может быть получен добавлением к бетону, раствору или пасте, к которым уже добавлена вода в количестве менее чем 1% по массе цементного материала, пучков волокон, соответствующих изобретению, смешением полученной смеси в течение