隧道喷射混凝土主要用于山体隧道或矿井的一衬和二衬。因为纤维可以有效将混凝土拉结在一起,使得早期混凝土就产生一定的韧性,因此可以尽快喷射形成结构型的拱结构。国际上对隧道和矿井中大量使用钢筋是持怀疑态度的。因为,在隧道中钢筋腐蚀是后期维护的主要问题,混凝土的耐久性常常受制于钢筋的腐蚀率,钢筋网腐蚀可能会造成灾难性的后果(生锈、氯离子)。 时科创始人殷石博士,根据其在澳大利亚留学期间,借鉴澳大利亚矿井喷射混凝土纤维的使用经验,结合我国隧道和矿井的实际情况,开发出了喷射混凝土适用纤维。该纤维易分散、不腐蚀、不生锈,可以有效提高混凝土的韧性,还可以减少喷射混凝土的回弹率。时科大体积混凝土纤维具备可良好的分散性和可施工性。江苏增强特种混凝土超高性能混凝土纤维材料
用于增强超高性能混凝土的纤维种类很多:金属纤维(钢纤维、镀铜钢纤维、不锈钢纤维)、合成纤维(时科聚烯烃纤维、聚甲醛纤维、日本可乐丽的聚乙烯醇纤维)、无机纤维(玻璃纤维)。金属纤维可以有效提高超高性能混凝土UHPC的抗压、抗折和抗拉强度,但是对UHPC的韧性、疲劳性能提高不大,且价格较高,还有生锈和氯离子腐蚀的问题。合成纤维正好弥补了金属纤维的劣势,可以有效提高UHPC的韧性、抗疲劳性、抗裂性等,也没有生锈和腐蚀的问题,但是所有合成纤维对UHPC的抗压、抗折和抗拉强度的贡献都不明显。无机纤维,一般会影响UHPC的流动性,且耐碱性能较低,因此,主要用在玻璃纤维混凝土(GRC)行业中。 三种常见的合成纤维:时科的聚烯烃纤维(密度0.9),聚甲醛纤维(密度1.4),聚乙烯醇纤维(密度1.3)。也就说,如果是同样体积掺量下,如2%体积分数,时科纤维是每立方18kg,聚甲醛纤维是每立方28kg,聚乙烯醇纤维是每立方26kg。江苏增强特种混凝土超高性能混凝土纤维材料时科地坪纤维3kg便具有相近于20kg钢纤维的抗裂效果。
就算是纤维界的老手,在他面前摆着超高分子量聚乙烯纤维、聚丙烯纤维、聚酯纤维、聚丙烯腈纤维、玻璃纤维,如果只能看,不能摸,那么他也分辨不出这些纤维是哪种,因为长得都一样。 如果可以摸,那么玻璃纤维是扎手的,摸完手会很痒的,就是玻纤。当然这种伤害自己的做法并不推荐。 有一个有效的方法,就是把这些纤维都泡在水里。浮上来的就是超高分子量聚乙烯纤维和聚丙烯纤维,而沉下去的就是聚酯纤维、聚丙烯腈纤维、玻璃纤维。 可对于同是浮上来的超高分子量聚乙烯纤维和聚丙烯纤维,那判断的方法就比较有限了。首先可以通过售价判断,毕竟超高分子量聚乙烯纤维的价格是聚丙烯纤维的10倍左右。第二可以通过差示扫描量热仪(DSC测试),直接测试这两种纤维的熔融温度。第三,就是直接浇筑在高延性混凝土ECC中。如果混凝土展示出了很高的韧性,那就是超高分子量聚乙烯。如果高延性混凝土直接断掉,那就是聚丙烯纤维。
时科纤维技术研发团队为工程的减筋做了很大的努力。 “少动脑筋,多配钢筋”这是很多工程设计工作遵循的准则。因为钢筋是建筑极主要的结构,建筑的安全性和钢筋的含量有极直接的关系。钢筋多点,富余量大点,工程安全等级高点,都是划算的。为了省一点点钢筋,极后导致工程问题,那就得不偿失了。所以,“减筋”在行业里是不可触碰的指标。 然而,很多时候,当我们不得不面临减筋的时候,发现我们没有这技术,那么情况就有点尴尬了。比如预制构件的黑灯工厂,钢筋笼过于密集,焊接手伸不进去,钢筋又不敢减,也不会减。再比如在高腐蚀性的环境下,钢筋腐蚀严重,钢筋打得越多,工程的安全隐患就越大,可是不知道该如何减筋,没有这个技术。 时科参与起草的国家标准《GB/T 38901-2020 纤维混凝土衬砌管片》和中国土木工程学会标准T/CCES X-20XX《结构型纤维增强混凝土结构应用设计标准》就解决了上述问题。这两个标准告诉设计工作者,如果纤维混凝土达到某个韧性指标,就可以减筋。减筋率该怎么计算呢?就是使用测试出来纤维混凝土的弯曲韧性,换算成抗拉强度,直接和钢筋进行换算。时科高延性混凝土ECC纤维可以具有超高的延性,也可以采用浇筑工艺。
殷石,正高级工程师,国家高层次人才项目入选者,博士毕业于澳大利亚詹姆斯库克大学,致力于增强混凝土和砂浆用聚烯烃纤维的研发和生产。曾获得澳大利亚国家创新大赛一等奖,在世界极大的科技出版社之一德国斯普林格(Springer)出版著作一本,发表SCI国际学术论文十余篇,获得七项中国发明专利和一项美国发明专利的授权。 2016年,在宁波高新区成立了宁波时科新材料科技有限公司,致力于打造纺织材料和混凝土的交叉领域,让纤维成为混凝土必不可少的第七组分。时科开发的产品包括:桥梁、大坝等大体积混凝土抗裂纤维,隧道、地铁管片等增韧纤维,混凝土地坪用适用纤维、建筑装饰用超高性能混凝土适用纤维、房屋加固高延性混凝土适用纤维、灌浆料适用纤维等。纤维有效提高混凝土的抗裂性能、韧性、抗冲击性和耐久性,并可以取代非结构钢筋。 时科参与了四项国家标准和多项行业标准的制定,被评为国家高新技术企业,获得中国留学人员回国创业启动支持计划(重点类),获得中国公路学会科学技术奖(一等奖)和中国公路建设行业协会科学技术进步奖(三等奖)。时科纤维助力了多个大体积混凝土工程。江苏增强特种混凝土超高性能混凝土纤维材料
时科纤维获得七项中国发明专利的授权。江苏增强特种混凝土超高性能混凝土纤维材料
时科研发团队由正高级工程师、教授、海归博士组成,致力于打造纺织和混凝土的交叉领域,让纤维成为混凝土必不可少的第七组分。时科研发了高韧性聚丙烯和超高分子链聚乙烯的共混体系,成功开发并生产出高韧性聚烯烃纤维,拉伸强度达到600-1000MPa,弹性模量8-15GPa。时科的技术研发团队,专门为客户进行定制化的需求,根据客户对混凝土的抗裂和增韧方面的需求,来设计适用的纤维。对于混凝土抗裂和增韧的具体性能和指标,时科技术工程中心还为客户提供不收费的测试服务。在混凝土增强领域,时科纤维可取代抗裂钢筋网和钢纤维,降低工程成本,并有效提高混凝土的抗裂、抗冲击和裂后性能,极大地提高了混凝土的韧性和耐久性,可广泛应用于隧道和矿井用喷射混凝土、预制构件、地坪、水利工程、地铁管片、桥面板、大体积混凝土等。在特种砂浆领域,如超高性能混凝土(UHPC)、高延性混凝土(ECC)、修补砂浆和灌浆料等,时科纤维可以取代钢纤维、聚乙醇纤维、超高分子量聚乙烯纤维和玻璃纤维等,且易分散、不扎人、可与皮肤接触、不生锈、不腐蚀。当用量达到一定比例,可使混凝土产生多点开裂和曲挠强化的特性。江苏增强特种混凝土超高性能混凝土纤维材料